逆變器工作原理-工作原理、結(jié)構(gòu)、作用與原理圖詳解-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2018-01-15
逆變器是一種由半導(dǎo)體器件組成的電力調(diào)整裝置，主要用于把直流電力轉(zhuǎn)換成交流電力。由升壓回路以及逆變橋式回路構(gòu)成。升壓回路把太陽(yáng)電池的直流電壓升壓到逆變器輸出控制所需的直流電壓；逆變橋式回路則把升壓后的直流電壓等價(jià)地轉(zhuǎn)換成常用頻率的交流電壓。逆變器主要由晶體管等開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成，通過(guò)有規(guī)則地讓開(kāi)關(guān)元件重復(fù)開(kāi)-關(guān)（ON-OFF），由直流電變交流電輸出。當(dāng)然，這樣單純地由開(kāi)和關(guān)回路產(chǎn)生的逆變器輸出波形并不實(shí)用。一般需要采用高頻脈寬調(diào)制，使靠近正弦波兩端的電壓寬度變狹，正弦波中央的電壓寬度變寬，并在半周期內(nèi)始終讓開(kāi)關(guān)元件按一定頻率朝一方向動(dòng)作，這樣形成一個(gè)脈沖波列（擬正弦波）。然后讓脈沖波通過(guò)簡(jiǎn)單的濾波器形成正弦波。
逆變器不僅具有直流電交流變換功能，還具有最大限度地發(fā)揮太陽(yáng)電池性能的功能和系統(tǒng)故障保護(hù)功能。
1、自動(dòng)運(yùn)行和停機(jī)功能
早晨日出后，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，太陽(yáng)電池的輸出也隨之增大，當(dāng)達(dá)到逆變器工作所需的輸出功率后，逆變器即自動(dòng)開(kāi)始運(yùn)行。進(jìn)入運(yùn)行后，逆變器便時(shí)時(shí)刻刻監(jiān)視太陽(yáng)電池組件的輸出，只要太陽(yáng)電池組件的輸出功率大于逆變器工作所需的輸出功率，逆變器就持續(xù)運(yùn)行；直到日落停機(jī)，即使陰雨天逆變器也能運(yùn)行。當(dāng)太陽(yáng)電池組件輸出變小，逆變器輸出接近0時(shí)，逆變器便形成待機(jī)狀態(tài)。
2、最大功率跟蹤控制功能
太陽(yáng)電池組件的輸出是隨太陽(yáng)輻射強(qiáng)度和太陽(yáng)電池組件自身溫度（芯片溫度）而變化的。另外由于太陽(yáng)電池組件具有電壓隨電流增大而下降的特性，因此存在能獲取最大功率的最佳工作點(diǎn)。太陽(yáng)輻射強(qiáng)度是變化著的，顯然最佳工作點(diǎn)也是在變化的。相對(duì)于這些變化，始終讓太陽(yáng)電池組件的工作點(diǎn)處于最大功率點(diǎn)，系統(tǒng)始終從太陽(yáng)電池組件獲取最大功率輸出，這種控制就是最大功率跟蹤控制。太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)用的逆變器的最大特點(diǎn)就是包括了最大功率點(diǎn)跟蹤這一功能。
1.直流電可以通過(guò)震蕩電路變?yōu)榻涣麟?/span>
2.得到的交流電再通過(guò)線圈升壓（這時(shí)得到的是方形波的交流電）
3.對(duì)得到的交流電進(jìn)行整流得到正弦波
AC-DC就比較簡(jiǎn)單了 我們知道二極管有單向?qū)щ娦?/span>
可以用二極管的這一特性連成一個(gè)電橋讓一端始終是流入的 另一端始終是流出的這就得到了電壓正弦變化的直流電 如果需要平滑的直流電還需要進(jìn)行整流 簡(jiǎn)單的方法就是連接一個(gè)電容Inverter是一種DC to AC的變壓器，它其實(shí)與Adapter是一種電壓逆變的過(guò)程。Adapter是將市電電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的12V直流輸出，而Inverter是將Adapter輸出的12V直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l的高壓交流電；兩個(gè)部分同樣都采用了目前用得比較多的脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)。其核心部分都是一個(gè)PWM集成控制器，Adapter用的是UC3842，Inverter則采用TL5001芯片。TL5001的工作電壓范圍3.6～40V，其內(nèi)部設(shè)有一個(gè)誤差放大器，一個(gè)調(diào)節(jié)器、振蕩器、有死區(qū)控制的PWM發(fā)生器、低壓保護(hù)回路及短路保護(hù)回路等。
輸入接口部分：
輸入部分有3個(gè)信號(hào)，12V直流輸入VIN、工作使能電壓ENB及Panel電流控制信號(hào)DIM。VIN由Adapter提供，ENB電壓由主板上的MCU提供，其值為0或3V，當(dāng)ENB=0時(shí)，Inverter不工作，而ENB=3V時(shí)，Inverter處于正常工作狀態(tài)；而DIM電壓由主板提供，其變化范圍在0～5V之間，將不同的DIM值反饋給PWM控制器反饋端，Inverter向負(fù)載提供的電流也將不同，DIM值越小，Inverter輸出的電流就越大。
電壓?jiǎn)?dòng)回路：
ENB為高電平時(shí)，輸出高壓去點(diǎn)亮Panel的背光燈燈管。
PWM控制器：
有以下幾個(gè)功能組成：內(nèi)部參考電壓、誤差放大器、振蕩器和PWM、過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、短路保護(hù)、輸出晶體管。
直流變換：
由MOS開(kāi)關(guān)管和儲(chǔ)能電感組成電壓變換電路，輸入的脈沖經(jīng)過(guò)推挽放大器放大后驅(qū)動(dòng)MOS管做開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使得直流電壓對(duì)電感進(jìn)行充放電，這樣電感的另一端就能得到交流電壓。
LC振蕩及輸出回路：
保證燈管啟動(dòng)需要的1600V電壓，并在燈管啟動(dòng)以后將電壓降至800V。
輸出電壓反饋：
當(dāng)負(fù)載工作時(shí)，反饋采樣電壓，起到穩(wěn)定Inventer電壓輸出的作用。
其實(shí)你可以想象一下了.都有那些電子元件需要正負(fù)極,電阻,電感一般不需要.二極管一般壞的可能就是被擊穿只要電壓正常一般是沒(méi)有問(wèn)題的,三極管的話是不會(huì)導(dǎo)通的.穩(wěn)壓管如果正負(fù)接反的話就會(huì)損壞了,但一般有的電路加了保護(hù)就是利用二極管的單向?qū)▉?lái)保護(hù).在就是電容了,電容里有正負(fù)之分的就是電解電容了,如果正負(fù)接反嚴(yán)重的話其外殼發(fā)生爆裂.
主要元件二極管.開(kāi)關(guān)管振蕩變壓器.取樣.調(diào)寬管.還有振蕩回路電阻電容等參開(kāi)關(guān)電路原理.
逆變器的主功率元件的選擇至關(guān)重要，目前使用較多的功率元件有達(dá)林頓功率晶體管（BJT），功率場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET），絕緣柵晶體管（IGBT）和可關(guān) 斷晶閘管（GTO）等，在小容量低壓系統(tǒng)中使用較多的器件為MOSFET，因?yàn)镸OSFET具有較低的通態(tài)壓降和較高的開(kāi)關(guān)頻率，在高壓大容量系統(tǒng)中一般 均采用IGBT模塊，這是因?yàn)镸OSFET隨著電壓的升高其通態(tài)電阻也隨之增大，而IGBT在中容量系統(tǒng)中占有較大的優(yōu)勢(shì)，而在特大容量（100KVA以 上）系統(tǒng)中，一般均采用GTO作為功率元件 .
大件：場(chǎng)效應(yīng)管或IGBT、變壓器、電容、二極管、比較器以及3525之類的主控。交直交逆變還有整流濾波。
功率大小和精度，關(guān)系著電路的復(fù)雜程度。
IGBT（絕緣柵雙極晶體管）作為新型電力半導(dǎo)體場(chǎng)控自關(guān)斷器件，集功率MOSFET的高速性能與雙極性器件的低電阻于一體，具有輸入阻抗高，電壓控制功耗低，控制電路簡(jiǎn)單，耐高壓，承受電流大等特性，在各種電力變換中獲得極廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí)，各大半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商不斷開(kāi)發(fā)IGBT的高耐壓、大電流、高速、低飽和壓降、高可靠性、低成本技術(shù)，主要采用1um以下制作工藝，研制開(kāi)發(fā)取得一些新進(jìn)展。
為通常使用的單相輸出的全橋逆變主電路，交流元件采用IGBT管Q11、Q12、Q13、Q14。并由PWM脈寬調(diào)制控制IGBT管的導(dǎo)通或截止。
當(dāng)逆變器電路接上直流電源后，先由Q11、Q14導(dǎo)通，Q1、Q13截止，則電流由直流電源正極輸出，經(jīng)Q11、L或感、變壓器初級(jí)線圈圖1-2，到Q14回到電源負(fù)極。當(dāng)Q11、Q14截止后，Q12、Q13導(dǎo)通，電流從電源正極經(jīng)Q13、變壓器初級(jí)線圈2-1電感到Q12回到電源負(fù)極。此時(shí)，在變壓器初級(jí)線圈上，已形成正負(fù)交變方波，利用高頻PWM控制，兩對(duì)IGBT管交替重復(fù)，在變壓器上產(chǎn)生交流電壓。由于LC交流濾波器作用，使輸出端形成正弦波交流電壓。
當(dāng)Q11、Q14關(guān)斷時(shí)，為了釋放儲(chǔ)存能量，在IGBT處并聯(lián)二級(jí)管D11、D12，使能量返回到直流電源中去。
半控型逆變器采用晶閘管元件。Th1、Th2為交替工作的晶閘管，設(shè)Th1先觸發(fā)導(dǎo)通，則電流通過(guò)變壓器流經(jīng)Th1，同時(shí)由于變壓器的感應(yīng)作用，換向電容器C被充電到大的2倍的電源電壓。按著Th2被觸發(fā)導(dǎo)通，因Th2的陽(yáng)極加反向偏壓，Th1截止，返回阻斷狀態(tài)。這樣，Th1與Th2換流，然后電容器C又反極性充電。如此交替觸發(fā)晶閘管，電流交替流向變壓器的初級(jí)，在變壓器的次級(jí)得到交流電。
在電路中，電感L可以限制換向電容C的放電電流，延長(zhǎng)放電時(shí)間，保證電路關(guān)斷時(shí)間大于晶閘管的關(guān)斷時(shí)間，而不需容量很大的電容器。D1和D2是2只反饋二極管，可將電感L中的能量釋放，將換向剩余的能量送回電源，完成能量的反饋?zhàn)饔谩?/span>
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