逆變器工作原理電路圖原理基礎(chǔ)-逆變器電路圖及設(shè)計(jì)方案-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2018-05-31
由于目前太陽(yáng)能電池的價(jià)格偏高，為了最大限度的利用太陽(yáng)能電池，提高系統(tǒng)效率，必須設(shè)法提高逆變器的效率。
目前光伏電站系統(tǒng)主要用于邊遠(yuǎn)地區(qū)，許多電站無(wú)人值守和維護(hù)，這就要求逆變器有合理的電路結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格的元器件篩選，并要求逆變器具 備各種保護(hù)功能，如：輸入直流極性接反保護(hù)、交流輸出短路保護(hù)、過(guò)熱、過(guò)載保護(hù)等。
由于太陽(yáng)能電池的端電壓隨負(fù)載和日照強(qiáng)度變化而變化。特別是當(dāng)蓄電池老化時(shí)其端電壓的變化范圍很大，如12V的蓄電池，其端電壓可能在 10V~16V之間變化，這就要求逆變器在較大的直流輸入電壓范圍內(nèi)保證正常工作。
有關(guān)逆變器分類(lèi)的方法很多，例如：根據(jù)逆變器輸出交流電壓的相數(shù)，可分為單相逆變器和三相逆變器;根據(jù)逆變器使用的半導(dǎo)體器件類(lèi)型不同，又可分為晶體管逆變器、晶閘管逆變器及可關(guān)斷晶閘管逆變器等。根據(jù)逆變器線路原理的不同，還可分為自激振蕩型逆變器、階梯波疊加型逆變器和脈寬調(diào)制型逆變器等。根據(jù)應(yīng)用在并網(wǎng)系統(tǒng)還是離網(wǎng)系統(tǒng)中又可以分為并網(wǎng)逆變器和離網(wǎng)逆變器。為了便于光電用戶選用逆變器，這里僅以逆變器適用場(chǎng)合的不同進(jìn)行分類(lèi)。
逆變器工作原理，集中逆變技術(shù)是若干個(gè)并行的光伏組串被連到同一臺(tái)集中逆變器的直流輸入端，一般功率大的使用三相的IGBT功率模塊，功率較小的使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管，同時(shí)使用DSP轉(zhuǎn)換控制器來(lái)改善所產(chǎn)出電能的質(zhì)量，使它非常接近于正弦波電流，一般用于大型光伏發(fā)電站(>10kW)的系統(tǒng)中。最大特點(diǎn)是系統(tǒng)的功率高，成本低，但由于不同光伏組串的輸出電壓、電流往往不完全匹配(特別是光伏組串因多云、樹(shù)蔭、污漬等原因被部分遮擋時(shí))，采用集中逆變的 方式會(huì)導(dǎo)致逆變過(guò)程的效率降低和電戶能的下降。同時(shí)整個(gè)光伏系統(tǒng)的發(fā)電可靠性受某一光伏單元組工作狀態(tài)不 良的影響。最新的研究方向是運(yùn)用空間矢量的調(diào)制控制以及開(kāi)發(fā)新的逆變器的拓?fù)溥B接，以獲得部分負(fù)載情況下的高效率。
逆變器工作原理，組串逆變器是基于模塊化概念基礎(chǔ)上的，每個(gè)光伏組串(1-5kw)通過(guò)一個(gè)逆變器，在直流端具有最大功率峰值跟蹤，在交流端并聯(lián)并網(wǎng)，已成為現(xiàn)在國(guó)際市場(chǎng)上最流行的逆變器。
許多大型光伏電廠使用組串逆變器。優(yōu)點(diǎn)是不受組串間模塊差異和遮影的影響，同時(shí)減少了光伏組件最佳工作點(diǎn)與逆變器不匹配的情況，從而增加了發(fā)電量。技術(shù)上的這些優(yōu)勢(shì)不僅降低了系統(tǒng)成本，也增加了系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)，在組串間引人"主-從"的概念，使得系統(tǒng)在單串電能不能使單個(gè)逆變器工作的情況下，將幾組光伏組串聯(lián)系在一起，讓其中一個(gè)或幾個(gè)工作，從而產(chǎn)出更多的電能。
最新的概念為幾個(gè)逆變器相互組成一個(gè)"團(tuán)隊(duì)"來(lái)代替"主-從"的概念，使得系統(tǒng)的可靠性又進(jìn)了一步。目前，無(wú)變壓器式組串逆變器已占了主導(dǎo)地位。
逆變器工作原理在傳統(tǒng)的PV系統(tǒng)中，每一路組串型逆變器的直流輸入端，會(huì)由10塊左右光伏電池板串聯(lián)接入。當(dāng)10塊串聯(lián)的 電池板中，若有一塊不能良好工作，則這一串都會(huì)受到影響。若逆變器多路輸入使用同一個(gè)MPPT，那么各路輸入 也都會(huì)受到影響，大幅降低發(fā)電效率。在實(shí)際應(yīng)用中，云彩，樹(shù)木，煙囪，動(dòng)物，灰塵，冰雪等各種遮擋因素都會(huì)引起上述因素，情況非常普遍。
而在微型逆變器的PV系統(tǒng)中，每一塊電池板分別接入一臺(tái)微型逆變器，當(dāng)電池 板中有一塊不能良好工作，則只有這一塊都會(huì)受到影響。其他光伏板都將在最佳工作狀態(tài)運(yùn)行，使得系統(tǒng)總體效率更高，發(fā)電量更大。在實(shí)際應(yīng)用中，若組串型逆變器出現(xiàn)故障，則會(huì)引起幾千瓦的電池板不能發(fā)揮作用，而微 型逆變器故障造成的影響相當(dāng)之小。
逆變器工作原理，太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)加裝功率優(yōu)化器(OptimizEr)可大幅提升轉(zhuǎn)換效率，并將逆變器(Inverter)功能化繁為簡(jiǎn)降低成本。為實(shí)現(xiàn)智慧型太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，裝置功率優(yōu)化器可確實(shí)讓每一個(gè)太陽(yáng)能電池發(fā)揮最佳效能，并隨時(shí)監(jiān)控電池耗損狀態(tài)。
功率優(yōu)化器是介于發(fā)電系統(tǒng)與逆變器之間的裝置，主要任務(wù)是替代逆變器原本的最佳功率點(diǎn)追蹤功 能。功率優(yōu)化器藉由將線路簡(jiǎn)化以及單一太陽(yáng)能電池即對(duì)應(yīng)一個(gè)功率優(yōu)化器等方式，以類(lèi)比式進(jìn)行極為快速的最佳功率點(diǎn)追蹤掃描，進(jìn)而讓每一個(gè)太陽(yáng)能電池皆可確實(shí)達(dá)到最佳功率點(diǎn)追蹤，除此之外，還能藉置入通訊晶片隨 時(shí)隨地監(jiān)控電池狀態(tài)，即時(shí)回報(bào)問(wèn)題讓相關(guān)人員盡速維修。
介紹兩種比較簡(jiǎn)單的逆變器工作原理電路圖。并附以簡(jiǎn)單的逆變器工作原理電路圖說(shuō)明，有興趣的朋友可以研究下，自已動(dòng)手做一個(gè)逆變器也確實(shí)是一件非常有成就感的事。以一就是一張較常見(jiàn)的逆變器電路圖。
以上是一款較為容易制作的逆變器工作原理電路圖，可以將12V直流電源電壓逆變?yōu)?20V市電電壓，電路由BG2和BG3組成的多諧振蕩器推動(dòng)，再通過(guò)BG1和BG4驅(qū)動(dòng)，來(lái)控制BG6和BG7工作。其中振蕩電路由BG5與DW組的穩(wěn)壓電源供電，這樣可以使輸出頻率比較穩(wěn)定。在制作時(shí)，變壓器可選有常用雙12V輸出的市電變壓器?？筛鶕?jù)需要，選擇適當(dāng)?shù)?2V蓄電池容量。
以下是一款高效率的正弦波逆變器電器圖，該電路用12V電池供電。先用一片倍壓模塊倍壓為運(yùn)放供電?？蛇x取ICL7660或MAX1044。運(yùn)放1產(chǎn)生50Hz正弦波作為基準(zhǔn)信號(hào)。運(yùn)放2作為反相器。運(yùn)放3和運(yùn)放4作為遲滯比較器。其實(shí)運(yùn)放3和開(kāi)關(guān)管1構(gòu)成的是比例開(kāi)關(guān)電源。運(yùn)放4和開(kāi)關(guān)管2也同樣。它的開(kāi)關(guān)頻率不穩(wěn)定。在運(yùn)放1輸出信號(hào)為正相時(shí)，運(yùn)放3和開(kāi)關(guān)管工作。這時(shí)運(yùn)放2輸出的是負(fù)相。這時(shí)運(yùn)放4的正輸入端的電位(恒為0)總比負(fù)輸入端的電位高，所以運(yùn)放4輸出恒為1，開(kāi)關(guān)管關(guān)閉。在運(yùn)放1輸出為負(fù)相時(shí)，則相反。這就實(shí)現(xiàn)了兩開(kāi)關(guān)管交替工作。
當(dāng)基準(zhǔn)信號(hào)比檢測(cè)信號(hào)，也即是運(yùn)放3或4的負(fù)輸入端的信號(hào)比正輸入端的信號(hào)高一微小值時(shí)，比較器輸出0，開(kāi)關(guān)管開(kāi)，隨之檢測(cè)信號(hào)迅速提高，當(dāng)檢測(cè)信號(hào)比基準(zhǔn)信號(hào)高一微小值時(shí)，比較器輸出1，開(kāi)關(guān)管關(guān)。這里要注意的是，在電路翻轉(zhuǎn)時(shí)比較器有個(gè)正反饋過(guò)程，這是遲滯比較器的特點(diǎn)。比如說(shuō)在基準(zhǔn)信號(hào)比檢測(cè)信號(hào)低的前提下，隨著它們的差值不斷地靠近，在它們相等的瞬間，基準(zhǔn)信號(hào)馬上比檢測(cè)信號(hào)高出一定值。這個(gè)“一定值”影響開(kāi)關(guān)頻率。它越大頻率越低。這里選它為0.1~0.2V。
C3，C4的作用是為了讓頻率較高的開(kāi)關(guān)續(xù)流電流通過(guò)，而對(duì)頻率較低的50Hz信號(hào)產(chǎn)生較大的阻抗。C5由公式：50=算出。L一般為70H，制作時(shí)最好測(cè)一下。這樣C為0.15μ左右。R4與R3的比值要嚴(yán)格等于0.5，大了波形失真明顯，小了不能起振，但是寧可大一些，不可小。開(kāi)關(guān)管的最大電流為：I==25A。
現(xiàn)有的逆變器，有方波輸出和正弦波輸出兩種。方波輸出的逆變器效率高，對(duì)于采用正弦波電源設(shè)計(jì)的電器來(lái)說(shuō)，除少數(shù)電器不適用外大多數(shù)電器都可適用，正弦波輸出的逆變器就沒(méi)有這方面的缺點(diǎn)，卻存在效率低的缺點(diǎn)，如何選擇這就需要根據(jù)自己的需求了。
逆變器工作原理電路圖
逆變器工作原理，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(lèi)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。
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