正文

單相并聯(lián)逆變電路（單相并聯(lián)逆變電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告）

發(fā)布時(shí)間：2023-04-26 15:42:16 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 1405

大家好！今天讓創(chuàng)意嶺的小編來大家介紹下關(guān)于單相并聯(lián)逆變電路的問題，以下是小編對(duì)此問題的歸納整理，讓我們一起來看看吧。

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本文目錄:

1、現(xiàn)代電力電子技術(shù)基礎(chǔ)的圖書信息2
2、簡(jiǎn)單的逆變器電路圖分析
3、逆變器工作原理逆變器分類詳解
4、什么是電壓型逆變器？

單相并聯(lián)逆變電路（單相并聯(lián)逆變電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告）

一、現(xiàn)代電力電子技術(shù)基礎(chǔ)的圖書信息2

書名:現(xiàn)代電力電子技術(shù)基礎(chǔ)

圖書編號(hào):1208240

出版社:高等教育出版社

定價(jià):16.8

ISBN:704007470

作者:張立編

出版日期:2003-04-01

版次:1 第一章緒論

第一節(jié)電力電子技術(shù)回顧

第二節(jié)電力電子器件

第三節(jié)電力電子電路

第四節(jié)電力電子技術(shù)展望

第二章整流二極管

第一節(jié)普通硅整流管

第二節(jié)快速恢復(fù)二極管

第三節(jié)功率肖特基二極管

第三章電力晶體管

第一節(jié)工作原理

第二節(jié)靜態(tài)特性與參數(shù)

第三節(jié)動(dòng)態(tài)特性與參數(shù)

第四節(jié)二次擊穿與安全工作區(qū)

第五節(jié)基極驅(qū)動(dòng)電路

第六節(jié)達(dá)林頓GTR與GTR模塊

第四章可關(guān)斷晶閘管

第一節(jié)SCR的原理及特性

第二節(jié)GTO的工作原理

第三節(jié)GTO的特性

第四節(jié)GTO的門極驅(qū)動(dòng)

第五章功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管

第一節(jié)基本工作原理

第二節(jié)基本特性

第三節(jié)安全工作區(qū)

第四節(jié)主要參數(shù)

第五節(jié)應(yīng)用技術(shù)

第六章絕緣柵極晶體管

第一節(jié)工作原理

第二節(jié)靜態(tài)特性與參數(shù)

第三節(jié)動(dòng)態(tài)特性與參數(shù)

第四節(jié)擎住效應(yīng)與安全工作區(qū)

第五節(jié)柵極驅(qū)動(dòng)電路

第六節(jié)IGBT的保護(hù)措施

第七章靜電感應(yīng)晶體管及其他新型器件

第一節(jié)靜電感應(yīng)晶體管

第二節(jié)靜電感應(yīng)晶閘管

第三節(jié)MOS控制晶閘管

第四節(jié)功率集成電路

第八章各類器件共性應(yīng)用技術(shù)

第一節(jié)散熱技術(shù)

第二節(jié)緩沖電路

第三節(jié)串聯(lián)運(yùn)行

第四節(jié)并聯(lián)運(yùn)行

第九章相位控制變換電路

第一節(jié)相控電路的整流運(yùn)行

第二節(jié)單相全波可控整流電路

第三節(jié)三相可控整流電路

第四節(jié)相控電路的逆變運(yùn)行

第五節(jié)相控電路的換相重疊角

第十章直流斬波變換電路

第一節(jié)斬波電路的基本工作原理

第二節(jié)降壓斬波變換電路

第三節(jié)升壓斬波變換電路

第四節(jié)降壓—升壓斬波變換電路

第五節(jié)庫(kù)克變換電路

第六節(jié)全橋DC—DC變換電路

第七節(jié)各種DC—DC變換電路的比較

第十一章　交流逆變變換電路

第一節(jié)基本原理及其應(yīng)用

第二節(jié)單相逆變電路

第三節(jié)三相逆變電路

第四節(jié)脈寬調(diào)制(PWM)逆變電路

第十二章　諧振軟開關(guān)變換電路

第一節(jié)零電流和零電壓開關(guān)

第二節(jié)負(fù)載諧振變換電路

第三節(jié)軟開關(guān)DC—DC變換電路

第四節(jié)諧振直流環(huán)DC—AC變換電路

第十三章　電力公害及其抑制對(duì)策

第一節(jié)電力公害及其分類

第二節(jié)諧波的產(chǎn)生及其抑制

第三節(jié)電力有源濾波器

第四節(jié)提高功率因數(shù)對(duì)策

第五節(jié)電磁干擾及其抑制措施

二、簡(jiǎn)單的逆變器電路圖分析

這里介紹的逆變器（見圖）主要由MOS 場(chǎng)效應(yīng)管，普通電源變壓器構(gòu)成。其輸出功率取決于MOS 場(chǎng)效應(yīng)管和電源變壓器的功率，免除了煩瑣的變壓器繞制，適合電子愛好者業(yè)余制作中采用。下面介紹該逆變器的工作原理及制作過程。

電路圖

工作原理

這里我們將詳細(xì)介紹這個(gè)逆變器的工作原理。

方波信號(hào)發(fā)生器（見圖3）

這里采用六反相器CD4069構(gòu)成方波信號(hào)發(fā)生器。電路中R1是補(bǔ)償電阻，用于改善由于電源電壓的變化而引起的振蕩頻率不穩(wěn)。電路的振蕩是通過電容C1充放電完成的。其振蕩頻率為f=1/2.2RC。圖示電路的最大頻率為：fmax=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6Hz;最小頻率fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0Hz。由于元件的誤差，實(shí)際值會(huì)略有差異。其它多余的反相器，輸入端接地避免影響其它電路。

場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路

由于方波信號(hào)發(fā)生器輸出的振蕩信號(hào)電壓最大振幅為0~5V，為充分驅(qū)動(dòng)電源開關(guān)電路，這里用TR1、TR2將振蕩信號(hào)電壓放大至0~12V。如圖4所示。

MOS場(chǎng)效應(yīng)管電源開關(guān)電路。

這是該裝置的核心，在介紹該部分工作原理之前，先簡(jiǎn)單解釋一下MOS 場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理。

圖5

MOS 場(chǎng)效應(yīng)管也被稱為MOS FET，既Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor（金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管）的縮寫。它一般有耗盡型和增強(qiáng)型兩種。本文使用的為增強(qiáng)型MOS 場(chǎng)效應(yīng)管，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖5。它可分為NPN型PNP型。NPN型通常稱為N溝道型，PNP型也叫P溝道型。由圖可看出，對(duì)于N溝道的場(chǎng)效應(yīng)管其源極和漏極接在N型半導(dǎo)體上，同樣對(duì)于P溝道的場(chǎng)效應(yīng)管其源極和漏極則接在P型半導(dǎo)體上。我們知道一般三極管是由輸入的電流控制輸出的電流。但對(duì)于場(chǎng)效應(yīng)管，其輸出電流是由輸入的電壓（或稱電場(chǎng)）控制，可以認(rèn)為輸入電流極小或沒有輸入電流，這使得該器件有很高的輸入阻抗，同時(shí)這也是我們稱之為場(chǎng)效應(yīng)管的原因。

圖6

為解釋MOS 場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理，我們先了解一下僅含有一個(gè)P—N結(jié)的二極管的工作過程。如圖6所示，我們知道在二極管加上正向電壓（P端接正極，N端接負(fù)極）時(shí)，二極管導(dǎo)通，其PN結(jié)有電流通過。這是因?yàn)樵赑型半導(dǎo)體端為正電壓時(shí)，N型半導(dǎo)體內(nèi)的負(fù)電子被吸引而涌向加有正電壓的P型半導(dǎo)體端，而P型半導(dǎo)體端內(nèi)的正電子則朝N型半導(dǎo)體端運(yùn)動(dòng)，從而形成導(dǎo)通電流。同理，當(dāng)二極管加上反向電壓（P端接負(fù)極，N端接正極）時(shí)，這時(shí)在P型半導(dǎo)體端為負(fù)電壓，正電子被聚集在P型半導(dǎo)體端，負(fù)電子則聚集在N型半導(dǎo)體端，電子不移動(dòng)，其PN結(jié)沒有電流通過，二極管截止。

圖7a 圖7b

對(duì)于場(chǎng)效應(yīng)管（見圖7），在柵極沒有電壓時(shí)，由前面分析可知，在源極與漏極之間不會(huì)有電流流過，此時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管處與截止?fàn)顟B(tài)（圖7a）。當(dāng)有一個(gè)正電壓加在N溝道的MOS 場(chǎng)效應(yīng)管柵極上時(shí)，由于電場(chǎng)的作用，此時(shí)N型半導(dǎo)體的源極和漏極的負(fù)電子被吸引出來而涌向柵極，但由于氧化膜的阻擋，使得電子聚集在兩個(gè)N溝道之間的P型半導(dǎo)體中（見圖7b），從而形成電流，使源極和漏極之間導(dǎo)通。我們也可以想像為兩個(gè)N型半導(dǎo)體之間為一條溝，柵極電壓的建立相當(dāng)于為它們之間搭了一座橋梁，該橋的大小由柵壓的大小決定。圖8給出了P溝道的MOS 場(chǎng)效應(yīng)管的工作過程，其工作原理類似這里不再重復(fù)。

圖8

下面簡(jiǎn)述一下用C-MOS場(chǎng)效應(yīng)管（增強(qiáng)型MOS 場(chǎng)效應(yīng)管）組成的應(yīng)用電路的工作過程（見圖9）。電路將一個(gè)增強(qiáng)型P溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管和一個(gè)增強(qiáng)型N溝道 MOS場(chǎng)效應(yīng)管組合在一起使用。當(dāng)輸入端為低電平時(shí)，P溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通，輸出端與電源正極接通。當(dāng)輸入端為高電平時(shí)，N溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通，輸出端與電源地接通。在該電路中，P溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管和N溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管總是在相反的狀態(tài)下工作，其相位輸入端和輸出端相反。通過這種工作方式我們可以獲得較大的電流輸出。同時(shí)由于漏電流的影響，使得柵壓在還沒有到0V，通常在柵極電壓小于1到2V時(shí)，MOS場(chǎng)效應(yīng)管既被關(guān)斷。不同場(chǎng)效應(yīng)管其關(guān)斷電壓略有不同。也正因?yàn)槿绱?，使得該電路不?huì)因?yàn)閮晒芡瑫r(shí)導(dǎo)通而造成電源短路。

由以上分析我們可以畫出原理圖中MOS場(chǎng)效應(yīng)管電路部分的工作過程（見圖10）。工作原理同前所述。這種低電壓、大電流、頻率為50Hz的交變信號(hào)通過變壓器的低壓繞組時(shí)，會(huì)在變壓器的高壓側(cè)感應(yīng)出高壓交流電壓，完成直流到交流的轉(zhuǎn)換。這里需要注意的是，在某些情況下，如振蕩部分停止工作時(shí)，變壓器的低壓側(cè)有時(shí)會(huì)有很大的電流通過，所以該電路的保險(xiǎn)絲不能省略或短接。

制作要點(diǎn)

電路板見圖11。所用元器件可參考圖12。逆變器用的變壓器采用次級(jí)為12V、電流為10A、初級(jí)電壓為220V的成品電源變壓器。P溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管（2SJ471）最大漏極電流為30A，在場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通時(shí)，漏-源極間電阻為25毫歐。此時(shí)如果通過10A電流時(shí)會(huì)有2.5W的功率消耗。N溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管（2SK2956）最大漏極電流為50A，場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通時(shí)，漏-源極間電阻為7毫歐，此時(shí)如果通過10A電流時(shí)消耗的功率為0.7W。由此我們也可知在同樣的工作電流情況下，2SJ471的發(fā)熱量約為2SK2956的4倍。所以在考慮散熱器時(shí)應(yīng)注意這點(diǎn)。圖13展示本文介紹的逆變器場(chǎng)效應(yīng)管在散熱器（100mm×100mm×17mm）上的位置分布和接法。盡管場(chǎng)效應(yīng)管工作于開關(guān)狀態(tài)時(shí)發(fā)熱量不會(huì)很大，出于安全考慮這里選用的散熱器稍偏大。

逆變器的性能測(cè)試

測(cè)試電路見圖14。這里測(cè)試用的輸入電源采用內(nèi)阻低、放電電流大（一般大于100A）的12V汽車電瓶，可為電路提供充足的輸入功率。測(cè)試用負(fù)載為普通的電燈泡。測(cè)試的方法是通過改變負(fù)載大小，并測(cè)量此時(shí)的輸入電流、電壓以及輸出電壓。其測(cè)試結(jié)果見電壓、電流曲線關(guān)系圖（圖15a）?？梢钥闯?，輸出電壓隨負(fù)荷的增大而下降，燈泡的消耗功率隨電壓變化而改變。我們也可以通過計(jì)算找出輸出電壓和功率的關(guān)系。但實(shí)際上由于電燈泡的電阻會(huì)隨受加在兩端電壓變化而改變，并且輸出電壓、電流也不是正弦波，所以這種的計(jì)算只能看作是估算。以負(fù)載為60W的電燈泡為例：

假設(shè)燈泡的電阻不隨電壓變化而改變。因?yàn)镽燈=V2/W=2102/60=735Ω，所以在電壓為208V時(shí)，W=V2/R=2082/735=58.9W。由此可折算出電壓和功率的關(guān)系。通過測(cè)試，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)輸出功率約為100W時(shí)，輸入電流為10A。此時(shí)輸出電壓為200V。

三、逆變器工作原理逆變器分類詳解

說起逆變器大家估計(jì)了解的不多，這個(gè)在電器方面的專業(yè)術(shù)語(yǔ)在我們生活中確實(shí)遇到的不多，但是作為一個(gè)基本知識(shí)，大家還需要稍微了解一些的。逆變器是把直流電能(電池、蓄電瓶)轉(zhuǎn)變成交流電(一般為220V,50Hz正弦波)。它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成。下面讓我們來深入的了解 逆變器工作原理 。

一、逆變器工作原理

1、全控型逆變器工作原理：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。

2、半控型逆變器工作原理：半控型逆變器采用晶閘管元件。Th1、Th4為交替工作的晶閘管，設(shè)Th1先觸發(fā)導(dǎo)通，則電流通過變壓器流經(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Th4被觸發(fā)導(dǎo)通，因Th4的陽(yáng)極加反向偏壓，Th1截止，返回阻斷狀態(tài)。這樣，Th1與Th4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 style="display:none">erl創(chuàng)意嶺 - 安心托付、值得信賴的品牌設(shè)計(jì)、營(yíng)銷策劃公司

二、逆變器分類詳解

1、按逆變器輸出交流電能的頻率分，可分為工頻逆變器、中頻逆器和高頻逆變器。工頻逆變器的頻率為50～60Hz的逆變器;中頻逆變器的頻率一般為400Hz到十幾kHz;高頻逆變器的頻率一般為十幾kHz到MHz。

2、按逆變器輸出的相數(shù)分，可分為單相逆變器、三相逆變器和多相逆變器。

3、按照逆變器輸出電能的去向分，可分為有源逆變器和無源逆變器。凡將逆變器輸出的電能向工業(yè)電網(wǎng)輸送的逆變器，稱為有源逆變器;凡將逆變器輸出的電能輸向某種用電負(fù)載的逆變器稱為無源逆變器。

4、按逆變器主電路的形式分，可分為單端式逆變器，推挽式逆變器、半橋式逆變器和全橋式逆變器。

5、按逆變器主開關(guān)器件的類型分，可分為晶閘管逆變器、晶體管逆變器、場(chǎng)效應(yīng)逆變器和絕緣柵雙極晶體管(IGBT)逆變器等。又可將其歸納為“半控型”逆變器和“全控制”逆變器兩大類。前者，不具備自關(guān)斷能力，元器件在導(dǎo)通后即失去控制作用，故稱之為“半控型”普通晶閘管即屬于這一類;后者，則具有自關(guān)斷能力，即無器件的導(dǎo)通和關(guān)斷均可由控制極加以控制，故稱之為“全控型”，電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管和絕緣柵雙權(quán)晶體管(IGBT)等均屬于這一類。

6、按直流電源分，可分為電壓源型逆變器(VSI)和電流源型逆變器(CSI)。前者，直流電壓近于恒定，輸出電壓為交變方波;后者，直流電流近于恒定，輸也電流為交變方波。

7、按逆變器輸出電壓或電流的波形分，可分為正弦波輸出逆變器和非正弦波輸出逆變器。

8、按逆變器控制方式分，可分為調(diào)頻式(PFM)逆變器和調(diào)脈寬式(PWM)逆變器。

9、按逆變器開關(guān)電路工作方式分，可分為諧振式逆變器，定頻硬開關(guān)式逆變器和定頻軟開關(guān)式逆變器。

10、按逆變器換流方式分，可分為負(fù)載換流式逆變器和自換流式逆變器。

總結(jié)：看了這么多關(guān)于逆變器的工作原理的相關(guān)解釋，大家對(duì)逆變器也有了初步了解，如果想做更深入的了解，需要購(gòu)買相關(guān)的書籍去深究，關(guān)于逆變器的相關(guān)信息就為大家介紹到這里了，希望這篇文章對(duì)大家有所幫助。如果大家還有什么不明白的地方可以在下方給我留言哦，我們會(huì)盡快為您解答。

四、什么是電壓型逆變器？

電壓型逆變器指的是逆變電路直流側(cè)電源是電壓源的逆變器。

電壓型逆變器的逆變電路由6個(gè)導(dǎo)電臂組成,每個(gè)導(dǎo)電臂均由具有自關(guān)斷能力的全控型器件及反并聯(lián)二極管組成，實(shí)際上是一種全控型逆變電路。

電壓型逆變器的應(yīng)用：

1、籠式交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)。逆變電路只具有單方向傳遞電能的功能，所以比較適用于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行、無需頻繁起制動(dòng)和加、減速的場(chǎng)合。

2、電源在逆變輸入端并接蓄電池，類似于電壓源。

擴(kuò)展資料

特點(diǎn)：

1、由于直流電壓源的鉗位作用，交流側(cè)輸出電壓波形為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無關(guān)。而交流側(cè)輸出電流波形和相位因負(fù)載阻抗情況的不同而不同。

2、只有單方向傳遞功率的功效。逆變?nèi)攵斯β势骄礟B恒大于零，即電能只能由直流側(cè)經(jīng)逆變電路輸向負(fù)載而不能沿相反方向由負(fù)載反饋回電網(wǎng)。

3、故障電流較難克制。由于逆變?nèi)攵瞬⒙?lián)大電容Cd，當(dāng)逆變側(cè)短路時(shí)，Cd中電能將釋放出來，形成浪涌短路電流。

參考資料來源：百度百科-電壓型逆變電路