逆变器的种类很多, 各自的具体工作原理、工作过程不尽相同, 但是最基本的逆变过程是相同的。下面以最基本的逆变电路———单相桥式逆变电路为例具体说明逆变器的“逆变”过程。单相桥式逆变电路如图1 (a) 所示。输入直流电压为E , R 代表逆变器的纯电阻性负载。当开关K1 、K3 接通时, 电流流过K1 、R 和K3 , 负载上的电压极性是左正右负; 当开关K1 、K3 断开, K2 、K4 接通时, 电流流过K2 、R 和K4 , 负载上的电压极性反向。若两组开关K123 、K224 以频率f 交替切换工作时, 负载R 上便可得到频率为f 的交变电压Ur , 其波形如图1 ( b)所示。该波形为一方波, 其周期T = 1 / f 。图1 ( a) 电路中的开关K1 、K2 、K3 、K4 , 实际是各种半导体开关器件的一种理想模型。逆变器电路中常用的功率开关器件有功率晶体管( GTR) 、功率场效应管( POWER MOSF E T) 、可关断晶闸管( GTO) 及快速晶闸管( SCR) 等。近年来又研制出功耗更低、开关速度更快的绝缘栅双极型晶体管( IGB T) 。
逆变器电路系统构成
图1 ( a) 所示电路是逆变器的逆变过程示意图。实际上要构成一台实用型逆变器, 尚需增加许多重要的功能电路及辅助电路。输出为正弦波电压, 并具有一定保护功能的逆变器电路原理框图如图2 所示。
其工作过程简述如下: 由太阳电池方阵(或蓄电池) 送来的直流电进入逆变器主回路,经逆变转换成交流方波,再经滤波器滤波后成为正弦波电压,最后由变压器升压后送至用电负载。 逆变器主回路中功率开关管的开关过程,是由系统控制单元通过驱动回路进行控制的。 逆变器电路各部分的工作状态及工作参量,经由不同功能的传感器变换为可识别的电信号后,通过检测回路将信息送入系统控制单元进行比较、分析与处理。 根据判断结果,系统控制单元对逆变器各回路的工况进行调控。 例如:通过电压调节回路可调节逆变器的输出电压值。 当检测回路送来的是短路信息时,系统控制单元通过保护回路,立即关断逆变器主回路的功率开关管,从而起到保护逆变器的作用。 逆变器工作的主要状态信息及故障情况,通过系统控制单元可以送至显示与报警回路。 根据逆变器功率大小,功能多少的不同,图2 中的系统控制单元,简单的可以是一块组件构成的逻辑电路或专用芯片;复杂的可以是单片微处理器或16 位微处理器等等。 此外,图2 所示的是逆变器典型的电路系统原理,实际的逆变器电路系统可以比图2 简单许多,也可较之更复杂。 最后要说明的是,一台功能完善、性能良好的逆变器,除具有如图2 所示的全部功能电路外,还要有二次电源。 该电源负责向逆变器所有用电部件、元器件、仪表等,提供不同等级的低压工作用电。