逆变器什么时候发明的,什么是逆变器?逆变器有哪几种典型的应用?

逆变器是什么(逆变器是谁发明的)

逆变器的概念理解

逆变器是指将交流电能转换成DC电能作为整流的过程，完成整流功能的电路作为整流电路，实现整流过程的器件作为整流设备或整流器。相应地，将DC电能转换为交流电能的过程称为逆变，完成逆变功能的电路称为逆变电路，实现逆变过程的器件称为逆变设备或逆变器。

逆变器分类的详细说明

1.根据逆变器输出交流电的频率，可分为工频逆变器、中频逆变器和高频逆变器。工频为50 ~ 60 Hz的变频器；中频逆变器的频率一般为400Hz到十几kHz高频逆变器的频率一般在十几kHz到MHz。

2.根据逆变器输出的相数，可分为单相逆变器、三相逆变器和多相逆变器。

3.根据逆变器输出功率的去向，可分为有源逆变器和无源逆变器。任何将逆变器输出的电能输送到工业电网的逆变器称为有源逆变器；将电能从逆变器输送到某个用电负载的逆变器称为无源逆变器。

4.按逆变器主电路可分为单端逆变器、推挽逆变器、半桥逆变器和全桥逆变器。

5.根据逆变器主开关器件的类型，可以分为晶闸管逆变器、晶体管逆变器、场效应逆变器和IGBT逆变器。它可以分为“半控”逆变器和“全控”逆变器。前者不具备自关断能力，开通后元件失去控制，所以称为“半控”的普通晶闸管就属于这一类；后者具有自关断能力，即任何器件的开启和关断都不能由控制电极控制，故称为“全控型”。功率场效应晶体管和绝缘栅双功率晶体管(IGBT)都属于这一类。

6.根据DC供电方式，可分为电压源逆变器(VSI)和电流源逆变器(CSI)。前者的DC电压接近恒定，输出电压为交流方波；在后一种情况下，DC电流几乎是恒定的，输入电流是交变方波。

7.根据逆变器输出电压或电流的波形，可分为正弦波输出逆变器和非正弦波输出逆变器。

8.根据逆变器的控制方式，可分为调频(PFM)逆变器和脉宽调制(PWM)逆变器。

9.根据逆变器开关电路的工作方式，可分为谐振逆变器、定频硬开关逆变器和定频软开关逆变器。

10.根据逆变器的换向方式，可分为负载换向逆变器和自换向逆变器。

逆变器的基本结构

逆变器的直接功能是将DC电能转换成交流电能。逆变装置的核心是逆变开关电路，简称逆变电路。该电路通过接通和断开电力电子开关来完成逆变器功能。电子开关器件的通断需要特定的驱动脉冲，这可以通过改变电压信号来调节。和用于产生调节脉冲的电路。通常称为控制电路或控制回路。逆变装置的基本结构包括保护电路、输出电路、输入电路、输出电路等。除了上述逆变器电路和控制电路之外。

变频器的工作原理

1.全控逆变器工作原理:是一种常用的单相输出的全桥逆变器主电路，交流元件采用IGBT管Q11、Q12、Q13、Q14。IGBT管的开通或关断由PWM脉宽调制控制。

当逆变电路接入DC电源时，Q11、Q14先导通，Q1、Q13关断，然后电流从DC电源正极输出，经过Q11、L或图1-2所示电感、变压器的初级线圈，在Q14处返回电源负极。当Q11和Q14关断时，Q12和Q13导通，来自电源正极的电流通过Q13和变压器的初级线圈2-1返回电源负极。此时，变压器的初级线圈上已经形成了正负交替的方波。使用高频PWM控制，两对IGBT管交替重复，在变压器上产生交变电压。由于LC交流滤波器的作用，输出端形成正弦波交流电压。当Q11和Q14关断时，为了释放储存的能量，二极管D11和D12并联在IGBT上，将能量返回到DC电源。

2.半控逆变器工作原理:半控逆变器采用晶闸管元件。改进型并联逆变器的主电路如图4所示。在图中，Th1和Th2是交替工作的晶闸管。如果Th1被触发先导通，电流会通过变压器流过Th1。同时，由于变压器的感应，换向巴克斯特网络电容C被充电至两倍的电源电压。当Th2被按下时，它被触发打开。因为Th2的阳极被施加了反向偏压，所以Th1被关断并返回到阻断状态。这样，Th1和Th2被换向，然后电容器C以相反的极性被充电。这样晶闸管交替触发，电流交替流向变压器原边，在变压器副边得到交流电。

在电路中，电感L可以限制换向电容C的放电电流，延长放电时间，保证电路的关断时间比晶闸管的关断时间长。D1和D2是两个反馈二极管，可以释放电感L中的能量，并将整流剩余的能量送回电源，完成能量的反馈功能。

变频器的主要技术性能

1.额定输出电压

在输入DC电压的规定波动范围内，表示变频器应能输出的额定电压。一般情况下，输出额定电压值的稳定精度有如下规定:

(1)稳态运行时，应限制电压波动范围，例如其偏差不应超过额定值的3%或5%。

(2)在负载突然变化(额定负载0%→50%→100%)或其它干扰因素下，输出电压偏差不应超过额定值的8%或10%。

2.输出电压不平衡

在正常工作条件下，逆变器输出的三相电压不平衡度(逆序分量与正序分量之比)不应超过一个规定值，一般用%表示，如5%或8%。

3.输出电压的波形失真

当逆变器的输出电压为正弦时，应规定最大允许波形失真(或谐波含量)。通常用输出电压的总波形失真来表示，其值不应超过5%(单相输出允许10%)。

4.额定输出频率

逆变器输出交流电压的频率应是一个相对稳定的值，通常为50Hz。正常工作条件下，偏差应在1%以内。

5.负载功率因数

表征逆变器带感性负载或容性负载的能力。正弦波条件下，负载功率因数为0.7 ~ 0.9(滞环)，额定值为0.9。

6.额定输出电流(或额定输出容量)

表示指定负载功率因数范围内逆变器的额定输出电流。有些逆变器产品给出额定输出容量，用VA或kVA表示。逆变器的额定容量是输出功率因数为1(即纯阻性负载)时，额定输出电压和额定输出电流的乘积。

7.额定输出效率

逆变器的效率是在特定工作条件下其输出功率与输入功率之比，用%表示。变频器在额定输出容量时的效率为满载效率，百特网络在10%额定输出容量时的效率为低负载效率。

8.保护

(1)过压保护:对于没有稳压措施的逆变器，应有输出过压保护措施，防止输出过压损坏负截面。

(2)过流保护:逆变器的过流保护应能保证在负载短路或电流超过允许值时及时动作，防止被浪涌电流损坏。

9.启动特性

表征逆变器带负载启动的能力及其动态性能。应保证变频器在额定负载下可靠启动。

10.噪音

电子设备中的变压器、滤波电感、电磁开关、风扇等元器件都会产生噪声。变频器正常运行时，其噪声不应超过80dB，小型变频器的噪声不应超过65dB。

对于大功率光伏发电系统和并网光伏发电系统的逆变器的波形畸变和噪声水平等技术性能也非常重要。为离网型光伏发电系统选择逆变器时，应注意以下几点:

(1)应有足够的额定输出能力和负载能力。在选择变频器时，首先要考虑有足够的额定容量，以满足设备在最大负载下对电功率的要求。对于以单个器件为负载的逆变器，其额定容量的选择相对简单。当用电设备为纯阻性负载或功率因数大于0.9时，变频器的额定容量应为用电设备容量的1.1 ~ 1.15倍。当逆变器由多台设备负载时，逆变器容量的选择要考虑多台用电设备同时工作的可能性，即“负载同时系数”。

(2)应具有高电压稳定性。在离网光伏发电系统中，电池被用作储能装置。标称电压为12V的电池在浮充状态下，端电压可达13.5V，短时过充状态可达15V。当蓄电池带负荷放电时，端电压可降至10.5V或更低。电池端电压的波动可以达到标称电压的30%左右。这就要求逆变器具有良好的调压性能，以保证光伏发电系统以稳定的交流电压供电。

(3)在各种负载下的高效率或更高效率。整机效率高是光伏发电用逆变器区别于一般逆变器的显著特点。10kW通用变频器的实际效率只有70% ~ 80%。用于光伏发电系统时，会带来总发电量的20% ~ 30%左右的功率损耗。因此，光伏发电系统专用逆变器的设计要特别注意降低自身功率损耗，提高整机效率。因此，这是提高光伏发电系统技术经济指标的重要措施。在整体效率方面，光伏发电专用逆变器的要求是:额定负载效率≥ 80% ~ 85%，千瓦级以下逆变器低负载效率≥65% ~ 75%；10kW变频器额定负载效率≥ 85% ~ 90%，低负载效率≥ 70% ~ 80%。

(4)应具有良好的过流保护和短路保护功能。光伏发电系统在正常运行过程中，完全有可能由于负载故障、人员误操作、外界干扰等原因造成供电系统过流或短路。逆变器对外部电路的过流和短路现象最为敏感，是光伏发电系统中的薄弱环节。因此，在选择变频器时，必须具有良好的过流和短路的自我保护功能。

(5)易于维护。高质量的逆变器经过几年的运行，由于元器件的失效而出现故障是很正常的。除了良好的售后服务体系，还要求厂商在逆变器生产工艺、结构、元器件选择等方面具有良好的可维护性。比如损坏的部件有充足的备件或者容易买到，部件互换性好；在工艺结构方面，部件易于拆卸和更换。这样，即使逆变器出现故障，也能迅速恢复正常。

变频器的操作和维护

使用

1.严格按照变频器使用和维护说明书的要求连接和安装设备。安装时，仔细检查线径是否符合要求；运输过程中所有零件和端子是否松动；绝缘场所是否绝缘良好；系统的接地是否符合要求。

2.应严格按照操作和维护说明操作和使用变频器。特别是开机前要注意输入电压是否正常；操作时应注意开关顺序是否正确，各表计和指示灯指示是否正常。

3.逆变器一般对开路、过流、过压、过热等项目有自动保护，出现这些现象时无需手动停机；自动保护的保护点一般在出厂时设定，不需要调整。

4.变频器柜内有高电压时，一般不允许操作人员打开柜门，平时应上锁。

5.当室温超过30℃时，应采取散热冷却措施，防止设备损坏，延长设备使用寿命。

维护

1.定期检查变频器各部分接线是否牢固、松动，特别是风扇、电源模块、输入端子、输出端子、接地。

2.一旦报警停止，不允许立即启动机器。机器应该在找出原因并修理后启动。检查应严格按照变频器维护手册中规定的步骤进行。

3.操作人员必须经过专门培训，判断常见故障原因并排除，如熟练更换保险丝、元器件、损坏电路板等。未经培训的人员不得操作和使用设备。

4.如发生不能轻易排除的事故或事故原因不明时，应详细记录事故情况，并及时通知变频器生产厂家解决。

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