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逆变器是一种把直流电能(电池、蓄电池)转变成交流电(一般为220伏50HZ正弦波或方波)的装置。我们常见的应急电源,一般都是把直流电瓶逆变成220V交流的。简单来讲,逆变器就是一种将直流电转化为交流电的装置。下面让我们来看看逆变器电路图及相关介绍。
一、逆变器电路图及介绍
1、性能优良的家用逆变电源电路图
这种设计,材料易取,输出功率150W,本电路设计频率为300HZ左右,目的是缩小逆变变压器的体积、重量、输出波形方波。这款逆变电源可以用在停电时家庭照明,电子镇流器的日光灯,开关电源的家用电器等其他方面。这款逆变器较为容易制作,可以将12V直流电源电压逆变为220V市电电压,电路由BG2和BG3组成的多谐振荡器推动,再通过BG1和BG2驱动,来控制BG6和BG7工作。其中振荡电路由BG5与DW组的稳压电源供电,这样可以使输出频率比较稳定。在制作时,变压器可选有常用双12V输出的市电变压器。可根据需要,选择适当的12V蓄电池容量。
2、高效率的正弦波逆变器电器图
该电路用12V电池供电。先用一片倍压模块倍压为运放供电。可选取ICL7660或MAX1044。运放1产生50Hz正弦波作为基准信号。运放2作为反相器。运放3和运放4作为迟滞比较器。其实运放3和开关管1构成的是比例开关电源。运放4和开关管2也同样。它的开关频率不稳定。在运放1输出信号为正相时,运放3和开关管工作。这时运放2输出的是负相。这时运放4的正输入端的电位(恒为0)总比负输入端的电位高,所以运放4输出恒为1,开关管关闭。在运放1输出为负相时,则相反。这就实现了两开关管交替工作。
当基准信号比检测信号,也即是运放3或4的负输入端的信号比正输入端的信号高一微小值时,比较器输出0,开关管开,随之检测信号迅速提高,当检测信号比基准信号高一微小值时,比较器输出1,开关管关。这里要注意的是,在电路翻转时比较器有个正反馈过程,这是迟滞比较器的特点。比如说在基准信号比检测信号低的前提下,随着它们的差值不断地靠近,在它们相等的瞬间,基准信号马上比检测信号高出一定值。这个“一定值”影响开关频率。它越大频率越低。这里选它为0.1~0.2V。
C3,C4的作用是为了让频率较高的开关续流电流通过,而对频率较低的50Hz信号产生较大的阻抗。C5由公式:50=算出。L一般为70H,制作时最好测一下。这样C为0.15μ左右。R4与R3的比值要严格等于0.5,大了波形失真明显,小了不能起振,但是宁可大一些,不可小。开关管的最大电流为:I==25A。
现有的逆变器,有方波输出和正弦波输出两种。方波输出的逆变器效率高,对于采用正弦波电源设计的电器来说,除少数电器不适用外大多数电器都可适用,正弦波输出的逆变器就没有这方面的缺点,却存在效率低的缺点,如何选择这就需要根据自己的需求了。
二、逆变器电路图大全
纯正弦波的才能称为正弦波,所谓修正正弦波更接近于方波。纯正弦波逆变器可以驱动常见的任何可以接入市电的设备,而修正正弦波对负载有很多限制,比如带电阻类负载(白炽灯、电炉(电磁炉除外)等负载)是没问题的,但电容类负载(比如充电的LED手电筒)在脉冲的边沿会出现冲击电流,导致电容类负载在修正正弦波供电时极易损坏,电感类负载(使用电动机的电器)工作也会出现异常。
这个我以前做过专门的测试,下面照片中示波器的图像就是逆变器的输出波形,由于输出电压较高,已经在示波器探头上使用电阻进行100:1的分压。
下面图片中这个就是纯正弦波逆变器的输出波形:
下面这个图片中的示波器图像是修正正弦波逆变器输出的所谓“修正正弦波”:
逆变器
逆变器是一种能把直流电(电池、蓄电池)变成交流电(市电)的一种设备,广泛应用于空调、电脑、照明等等电器的使用,通常是在外出旅游或者工作时,用逆变器连接蓄电池产生交流电,从而供给需要交流电工作的仪器或电器来使用,逆变器的输出功率从几十瓦到几千瓦的产品都有。
(A)逆变器的工作原理
想要把交流电(AC)变成直流(DC)是很容易实现的,只需要一个二极管就组成一个最简单的整流电路;但是,如果我们想要把直流电变成交流电就没有那么简单了,交流电的大小和方向是会随时间作周期性的变化的,我们所用的市电,是呈现正弦函数规律变化的.先看看方波交流电,下图所示就是方波交流电的波形。
其实,旧式逆变器输出的交流电是上面这种方波形式的交流电,方波交流电适用于一些要求不高的设备使用,先来看一下直流电是怎样变成方波交流电的,在下图中,当开关S1和S4都闭合时,电流的方向是这样的。
而当S2和S3闭合时,电流方向是这样的,可以看到负载上电流的方向发生了变化,产生的是方波交流电。
我们知道市电的频率是50Hz的,这就意味着我们每秒打开和关闭开关要100次,我们可以使用半导体开关(MOS管)来控制电路的通断,如下图,在A、B、C、D点输入控制信号,就能控制MOS管的导通与截止了,从而改变负载的电流的方向,输出方波交流电。
(B)脉冲宽度调制
PWM是PulseWidthModulation的缩写,翻译成中文叫脉冲宽度调制,是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
PWM基本原理
简单的讲无论是什么形状的电压波形只要波型与坐标轴t围成的阴影面积相同则产生的效果(平均输出电压)是一样的.这就是面积等效原理.
上图正弦波和方波输出的平均电压是一样的
(1)PWM的占空比
一般常用的PWM是矩形脉冲(方波)形式的波形,下图所示是一个幅度为5V,频率为50Hz的方波。
占空比:是指高电平占整个周期的比例,如上图的PWM中,在这个周期内,高电平占的比例是50%,所以占空比就是50%,在PWM频率一定的条件下,通过改变占空比的大小,就可以实现改变输出电压的大小;比如占空比为100%时,输出电压为5V,占空比为0时,输出电压为0,当我们想要输出2.5V电压时候,只要将占空比改变成50%就能实现。
(2)分辨率:
是指PWM最小能达到的值,意思就是把一个周期的时间分成了多少份,如果是10份,那么占空比的精度就为10%。如果分成1000份,那么占空比的精度就为0.1%。
(C)纯正弦交流电
了解了逆变器产生方波交流电的基本原理,方波输出的逆变器效率高,虽然可以适用于许多电器,但部分电器就不适用,因而就需要采用纯正弦交流电输出的逆变器了,下面我们来看一下逆变器是怎样产生纯正弦交流电的。
如上图所示,PWM的占空比是按正弦规律变化的,在需要电压幅值大的地方就产生占空比大的PWM,在电压幅值小的地方就产生占空比小的PWM,在短时间内,PWM平均输出电压的大小如红线所示,可以看到,波形已经产生近似于正弦波的波形了,如果PWM越精确,那么正弦波的波形就会越平滑。
像这种脉冲宽度时间占空比按正弦规律排列的调制脉冲方式称为SPWM,现在的问题是,我们怎样产生这种正弦规律的SPWM?
过去采用模拟电路产生这种调制信号,精密而高速的电压比较器对载波和调制波进行比较,当两电压相同时及时控制开关晶体管进行通断切换,但模拟电路结构复杂,也难以实现精确的控制。
现在已有专用的集成电路用来产生上面这种调制信号,微处理器仅对其发出输出频率、电压等参数就可产生高精度控制信号,输出完好的正弦波,微处理器就有很多时间对整个逆变器进行检测、保护等控制,这种方式电路简单、效果好、可靠性高,是目前广泛使用的控制方法,纯正弦波SPWM芯片有:BC5016/BC6016、U3988/U3990、HT1112/HT1215等。
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