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逆變器工作原理電路圖原理基礎(chǔ)-逆變器電路圖及設(shè)計方案-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2018-05-31 

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逆變器工作原理電路圖

1)要求具有較高的效率

由于目前太陽能電池的價格偏高,為了最大限度的利用太陽能電池,提高系統(tǒng)效率,必須設(shè)法提高逆變器的效率。

2)要求具有較高的可靠性

目前光伏電站系統(tǒng)主要用于邊遠地區(qū),許多電站無人值守和維護,這就要求逆變器有合理的電路結(jié)構(gòu),嚴格的元器件篩選,并要求逆變器具 備各種保護功能,如:輸入直流極性接反保護、交流輸出短路保護、過熱、過載保護等。

3)要求輸入電壓有較寬的適應(yīng)范圍

由于太陽能電池的端電壓隨負載和日照強度變化而變化。特別是當(dāng)蓄電池老化時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。

逆變器工作原理電路圖分類

有關(guān)逆變器分類的方法很多,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合的不同進行分類。


集中型逆變器

逆變器工作原理,集中逆變技術(shù)是若干個并行的光伏組串被連到同一臺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,功率較小的使用場效應(yīng)晶體管,同時使用DSP轉(zhuǎn)換控制器來改善所產(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、樹蔭、污漬等原因被部分遮擋時),采用集中逆變的 方式會導(dǎo)致逆變過程的效率降低和電戶能的下降。同時整個光伏系統(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用空間矢量的調(diào)制控制以及開發(fā)新的逆變器的拓撲連接,以獲得部分負載情況下的高效率。


組串型逆變器

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,每個光伏組串(1-5kw)通過一個逆變器,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)在國際市場上最流行的逆變器。


許多大型光伏電廠使用組串逆變器。優(yōu)點是不受組串間模塊差異和遮影的影響,同時減少了光伏組件最佳工作點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)勢不僅降低了系統(tǒng)成本,也增加了系統(tǒng)的可靠性。同時,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,讓其中一個或幾個工作,從而產(chǎn)出更多的電能。


最新的概念為幾個逆變器相互組成一個"團隊"來代替"主-從"的概念,使得系統(tǒng)的可靠性又進了一步。目前,無變壓器式組串逆變器已占了主導(dǎo)地位。


微型逆變器

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,則這一串都會受到影響。若逆變器多路輸入使用同一個MPPT,那么各路輸入 也都會受到影響,大幅降低發(fā)電效率。在實際應(yīng)用中,云彩,樹木,煙囪,動物,灰塵,冰雪等各種遮擋因素都會引起上述因素,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,則只有這一塊都會受到影響。其他光伏板都將在最佳工作狀態(tài)運行,使得系統(tǒng)總體效率更高,發(fā)電量更大。在實際應(yīng)用中,若組串型逆變器出現(xiàn)故障,則會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。


功率優(yōu)化器


逆變器工作原理,太陽能發(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)功能化繁為簡降低成本。為實現(xiàn)智慧型太陽能發(fā)電系統(tǒng),裝置功率優(yōu)化器可確實讓每一個太陽能電池發(fā)揮最佳效能,并隨時監(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追蹤功 能。功率優(yōu)化器藉由將線路簡化以及單一太陽能電池即對應(yīng)一個功率優(yōu)化器等方式,以類比式進行極為快速的最佳功率點追蹤掃描,進而讓每一個太陽能電池皆可確實達到最佳功率點追蹤,除此之外,還能藉置入通訊晶片隨 時隨地監(jiān)控電池狀態(tài),即時回報問題讓相關(guān)人員盡速維修。


介紹兩種比較簡單的逆變器工作原理電路圖。并附以簡單的逆變器工作原理電路圖說明,有興趣的朋友可以研究下,自已動手做一個逆變器也確實是一件非常有成就感的事。以一就是一張較常見的逆變器電路圖。

逆變器工作原理電路圖

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,再通過BG1和BG4驅(qū)動,來控制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,變壓器可選有常用雙12V輸出的市電變壓器。可根據(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放供電??蛇x取ICL7660或MAX1044。運放1產(chǎn)生50Hz正弦波作為基準信號。運放2作為反相器。運放3和運放4作為遲滯比較器。其實運放3和開關(guān)管1構(gòu)成的是比例開關(guān)電源。運放4和開關(guān)管2也同樣。它的開關(guān)頻率不穩(wěn)定。在運放1輸出信號為正相時,運放3和開關(guān)管工作。這時運放2輸出的是負相。這時運放4的正輸入端的電位(恒為0)總比負輸入端的電位高,所以運放4輸出恒為1,開關(guān)管關(guān)閉。在運放1輸出為負相時,則相反。這就實現(xiàn)了兩開關(guān)管交替工作。

逆變器工作原理電路圖

當(dāng)基準信號比檢測信號,也即是運放3或4的負輸入端的信號比正輸入端的信號高一微小值時,比較器輸出0,開關(guān)管開,隨之檢測信號迅速提高,當(dāng)檢測信號比基準信號高一微小值時,比較器輸出1,開關(guān)管關(guān)。這里要注意的是,在電路翻轉(zhuǎn)時比較器有個正反饋過程,這是遲滯比較器的特點。比如說在基準信號比檢測信號低的前提下,隨著它們的差值不斷地靠近,在它們相等的瞬間,基準信號馬上比檢測信號高出一定值。這個“一定值”影響開關(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關(guān)續(xù)流電流通過,而對頻率較低的50Hz信號產(chǎn)生較大的阻抗。C5由公式:50=算出。L一般為70H,制作時最好測一下。這樣C為0.15μ左右。R4與R3的比值要嚴格等于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,對于采用正弦波電源設(shè)計的電器來說,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有這方面的缺點,卻存在效率低的缺點,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林頓功率晶體管(BJT),功率場效應(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,因為MOSFET具有較低的通態(tài)壓降和較高的開關(guān)頻率,在高壓大容量系統(tǒng)中一般 均采用IGBT模塊,這是因為MOSFET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,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,各大半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商不斷開發(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,研制開發(fā)取得一些新進展。


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逆變器工作原理電路圖

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