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并网逆变器输出波形
编辑:东莞美桦电子   发布时间:2018-05-10

并网逆变器可以根据电路设计产生方波,修正正弦波,脉冲正弦波或正弦波。截至20017年,两种主要的商用波形类型的逆变器是修正的正弦波和正弦波。有两种基本设计用于从较低电压的直流电源产生家用插入电压,其中第一种使用开关升压转换器来产生较高电压的直流电,然后转换为交流电。第二种方法是在电池级将直流电转换成交流电,并使用线频 变压器来产生输出电压。


方波

这是逆变器设计可以生成的最简单的波形之一,最适用于照明和加热等低灵敏度应用。方波输出在连接到音频设备时会产生“嗡嗡声”,通常不适用于敏感电子设备。


正弦波

产生多级正弦波AC波形的功率并网逆变器装置被称为正弦波逆变器。为了更清楚地区分逆变器与失真少于修正正弦波逆变器设计的输出,制造商经常使用短语纯正弦波逆变器。几乎所有作为“纯正弦波逆变器”出售的消费级逆变器根本不会产生光滑的正弦波输出,仅比方波和修正正弦波逆变器。然而,这对于大多数电子产品来说并不重要,因为它们处理的输出相当好。


正弦波逆变器输出的波形


在功率逆变器设备替代标准线路功率的情况下,希望输出正弦波,因为许多电气产品被设计为与正弦波AC电源一起工作得最好。标准电力公用事业公司提供正弦波,通常具有较小的缺陷,但有时具有显着的失真。


波形输出中具有三个以上台阶的正弦波逆变器比修改的正弦波更复杂并且成本显着更高,只有三个步骤或相同功率处理的方波类型。开关模式电源(SMPS)设备(如个人电脑或DVD播放器)可以在修正正弦波功率的情况下工作。直接以非正弦功率运行的交流电机可能产生额外的热量,可能具有不同的速度 - 转矩特性,或者可能产生比正弦功率运行时更多的可闻噪声。


修正的正弦波

这种逆变器的修正正弦波输出是两个方波之和,其中一个相对于另一个相移90度。结果是具有相等的零伏特间隔的三电平波形; 峰值正电压; 零伏特; 峰值负电压,然后是零伏特。这个序列重复。合成波非常类似于正弦波的形状。大多数廉价的消费电力逆变器产生修正的正弦波而不是纯正弦波。


市售的修正正弦波逆变器中的波形类似方波,但在极性反转期间暂停。开关状态用于正电压,负电压和零电压。一般来说,峰值电压与电压的均方根电压比不能保持与正弦波相同的关系。DC总线电压可以被主动调节,或者可以修改“开”和“关”时间以保持直到DC总线电压的相同RMS值输出以补偿DC总线电压变化。


采用称为脉宽调制(PWM)的技术,可以调节开关时间的比率以改变RMS电压,同时保持恒定的频率。所产生的栅极脉冲根据显影图案给予每个开关以获得所需的输出。输出中的谐波频谱取决于脉冲宽度和调制频率。操作异步电机时,电压谐波通常不受关注; 然而,电流波形中的谐波失真引入了额外的加热并可能产生脉动扭矩。


在修正的正弦波功率逆变器装置上,特别是具有电阻性的负载,例如传统的白炽灯泡,许多电气设备将运行良好。带有开关电源的物品几乎完全没有问题,但如果物品有电源变压器,则可能会过热,这取决于它的额定值。


然而,由于与修改的正弦波相关的谐波并且在操作期间产生嗡嗡声,负载可能效率较低。这也影响整个系统的效率,因为制造商的名义转换效率不考虑谐波。因此,纯正弦波逆变器可以提供比修正的正弦波逆变器高得多的效率。


大多数交流电机将运行在并网逆变器上,由于谐波含量,效率降低约20%。但是,它们可能相当嘈杂。调谐到基频的串联LC滤波器可能会有所帮助。


消费电力逆变器中常见的修正正弦波逆变器拓扑结构如下:板上微控制器以〜50 kHz的高频快速开启和关闭功率MOSFET。MOSFET直接从低电压直流电源(如电池)中拉出。然后该信号通过升压变压器(通常将许多较小的变压器并联放置以减小逆变器的整体尺寸)以产生更高的电压信号。然后升压变压器的输出通过电容器进行滤波以产生高压直流电源。最后,该直流电源通过微控制器的额外功率MOSFET脉冲产生最终的修正正弦波信号。