正文

单相并联逆变电路（单相并联逆变电路实验报告）

发布时间：2023-04-26 15:42:16 稿源：创意岭阅读： 1405

大家好！今天让创意岭的小编来大家介绍下关于单相并联逆变电路的问题，以下是小编对此问题的归纳整理，让我们一起来看看吧。

创意岭作为行业内优秀企业，服务客户遍布全国，相关业务请拨打175-8598-2043，或微信：1454722008

本文目录:

1、现代电力电子技术基础的图书信息2
2、简单的逆变器电路图分析
3、逆变器工作原理逆变器分类详解
4、什么是电压型逆变器？

单相并联逆变电路（单相并联逆变电路实验报告）

一、现代电力电子技术基础的图书信息2

书名:现代电力电子技术基础

图书编号:1208240

出版社:高等教育出版社

定价:16.8

ISBN:704007470

作者:张立编

出版日期:2003-04-01

版次:1 第一章绪论

第一节电力电子技术回顾

第二节电力电子器件

第三节电力电子电路

第四节电力电子技术展望

第二章整流二极管

第一节普通硅整流管

第二节快速恢复二极管

第三节功率肖特基二极管

第三章电力晶体管

第一节工作原理

第二节静态特性与参数

第三节动态特性与参数

第四节二次击穿与安全工作区

第五节基极驱动电路

第六节达林顿GTR与GTR模块

第四章可关断晶闸管

第一节SCR的原理及特性

第二节GTO的工作原理

第三节GTO的特性

第四节GTO的门极驱动

第五章功率场效应晶体管

第一节基本工作原理

第二节基本特性

第三节安全工作区

第四节主要参数

第五节应用技术

第六章绝缘栅极晶体管

第一节工作原理

第二节静态特性与参数

第三节动态特性与参数

第四节擎住效应与安全工作区

第五节栅极驱动电路

第六节IGBT的保护措施

第七章静电感应晶体管及其他新型器件

第一节静电感应晶体管

第二节静电感应晶闸管

第三节MOS控制晶闸管

第四节功率集成电路

第八章各类器件共性应用技术

第一节散热技术

第二节缓冲电路

第三节串联运行

第四节并联运行

第九章相位控制变换电路

第一节相控电路的整流运行

第二节单相全波可控整流电路

第三节三相可控整流电路

第四节相控电路的逆变运行

第五节相控电路的换相重叠角

第十章直流斩波变换电路

第一节斩波电路的基本工作原理

第二节降压斩波变换电路

第三节升压斩波变换电路

第四节降压—升压斩波变换电路

第五节库克变换电路

第六节全桥DC—DC变换电路

第七节各种DC—DC变换电路的比较

第十一章　交流逆变变换电路

第一节基本原理及其应用

第二节单相逆变电路

第三节三相逆变电路

第四节脉宽调制(PWM)逆变电路

第十二章　谐振软开关变换电路

第一节零电流和零电压开关

第二节负载谐振变换电路

第三节软开关DC—DC变换电路

第四节谐振直流环DC—AC变换电路

第十三章　电力公害及其抑制对策

第一节电力公害及其分类

第二节谐波的产生及其抑制

第三节电力有源滤波器

第四节提高功率因数对策

第五节电磁干扰及其抑制措施

二、简单的逆变器电路图分析

这里介绍的逆变器（见图）主要由MOS 场效应管，普通电源变压器构成。其输出功率取决于MOS 场效应管和电源变压器的功率，免除了烦琐的变压器绕制，适合电子爱好者业余制作中采用。下面介绍该逆变器的工作原理及制作过程。

电路图

工作原理

这里我们将详细介绍这个逆变器的工作原理。

方波信号发生器（见图3）

这里采用六反相器CD4069构成方波信号发生器。电路中R1是补偿电阻，用于改善由于电源电压的变化而引起的振荡频率不稳。电路的振荡是通过电容C1充放电完成的。其振荡频率为f=1/2.2RC。图示电路的最大频率为：fmax=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6Hz;最小频率fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0Hz。由于元件的误差，实际值会略有差异。其它多余的反相器，输入端接地避免影响其它电路。

场效应管驱动电路

由于方波信号发生器输出的振荡信号电压最大振幅为0~5V，为充分驱动电源开关电路，这里用TR1、TR2将振荡信号电压放大至0~12V。如图4所示。

MOS场效应管电源开关电路。

这是该装置的核心，在介绍该部分工作原理之前，先简单解释一下MOS 场效应管的工作原理。

图5

MOS 场效应管也被称为MOS FET，既Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor（金属氧化物半导体场效应管）的缩写。它一般有耗尽型和增强型两种。本文使用的为增强型MOS 场效应管，其内部结构见图5。它可分为NPN型PNP型。NPN型通常称为N沟道型，PNP型也叫P沟道型。由图可看出，对于N沟道的场效应管其源极和漏极接在N型半导体上，同样对于P沟道的场效应管其源极和漏极则接在P型半导体上。我们知道一般三极管是由输入的电流控制输出的电流。但对于场效应管，其输出电流是由输入的电压（或称电场）控制，可以认为输入电流极小或没有输入电流，这使得该器件有很高的输入阻抗，同时这也是我们称之为场效应管的原因。

图6

为解释MOS 场效应管的工作原理，我们先了解一下仅含有一个P—N结的二极管的工作过程。如图6所示，我们知道在二极管加上正向电压（P端接正极，N端接负极）时，二极管导通，其PN结有电流通过。这是因为在P型半导体端为正电压时，N型半导体内的负电子被吸引而涌向加有正电压的P型半导体端，而P型半导体端内的正电子则朝N型半导体端运动，从而形成导通电流。同理，当二极管加上反向电压（P端接负极，N端接正极）时，这时在P型半导体端为负电压，正电子被聚集在P型半导体端，负电子则聚集在N型半导体端，电子不移动，其PN结没有电流通过，二极管截止。

图7a 图7b

对于场效应管（见图7），在栅极没有电压时，由前面分析可知，在源极与漏极之间不会有电流流过，此时场效应管处与截止状态（图7a）。当有一个正电压加在N沟道的MOS 场效应管栅极上时，由于电场的作用，此时N型半导体的源极和漏极的负电子被吸引出来而涌向栅极，但由于氧化膜的阻挡，使得电子聚集在两个N沟道之间的P型半导体中（见图7b），从而形成电流，使源极和漏极之间导通。我们也可以想像为两个N型半导体之间为一条沟，栅极电压的建立相当于为它们之间搭了一座桥梁，该桥的大小由栅压的大小决定。图8给出了P沟道的MOS 场效应管的工作过程，其工作原理类似这里不再重复。

图8

下面简述一下用C-MOS场效应管（增强型MOS 场效应管）组成的应用电路的工作过程（见图9）。电路将一个增强型P沟道MOS场效应管和一个增强型N沟道 MOS场效应管组合在一起使用。当输入端为低电平时，P沟道MOS场效应管导通，输出端与电源正极接通。当输入端为高电平时，N沟道MOS场效应管导通，输出端与电源地接通。在该电路中，P沟道MOS场效应管和N沟道MOS场效应管总是在相反的状态下工作，其相位输入端和输出端相反。通过这种工作方式我们可以获得较大的电流输出。同时由于漏电流的影响，使得栅压在还没有到0V，通常在栅极电压小于1到2V时，MOS场效应管既被关断。不同场效应管其关断电压略有不同。也正因为如此，使得该电路不会因为两管同时导通而造成电源短路。

由以上分析我们可以画出原理图中MOS场效应管电路部分的工作过程（见图10）。工作原理同前所述。这种低电压、大电流、频率为50Hz的交变信号通过变压器的低压绕组时，会在变压器的高压侧感应出高压交流电压，完成直流到交流的转换。这里需要注意的是，在某些情况下，如振荡部分停止工作时，变压器的低压侧有时会有很大的电流通过，所以该电路的保险丝不能省略或短接。

制作要点

电路板见图11。所用元器件可参考图12。逆变器用的变压器采用次级为12V、电流为10A、初级电压为220V的成品电源变压器。P沟道MOS场效应管（2SJ471）最大漏极电流为30A，在场效应管导通时，漏-源极间电阻为25毫欧。此时如果通过10A电流时会有2.5W的功率消耗。N沟道MOS场效应管（2SK2956）最大漏极电流为50A，场效应管导通时，漏-源极间电阻为7毫欧，此时如果通过10A电流时消耗的功率为0.7W。由此我们也可知在同样的工作电流情况下，2SJ471的发热量约为2SK2956的4倍。所以在考虑散热器时应注意这点。图13展示本文介绍的逆变器场效应管在散热器（100mm×100mm×17mm）上的位置分布和接法。尽管场效应管工作于开关状态时发热量不会很大，出于安全考虑这里选用的散热器稍偏大。

逆变器的性能测试

测试电路见图14。这里测试用的输入电源采用内阻低、放电电流大（一般大于100A）的12V汽车电瓶，可为电路提供充足的输入功率。测试用负载为普通的电灯泡。测试的方法是通过改变负载大小，并测量此时的输入电流、电压以及输出电压。其测试结果见电压、电流曲线关系图（图15a）。可以看出，输出电压随负荷的增大而下降，灯泡的消耗功率随电压变化而改变。我们也可以通过计算找出输出电压和功率的关系。但实际上由于电灯泡的电阻会随受加在两端电压变化而改变，并且输出电压、电流也不是正弦波，所以这种的计算只能看作是估算。以负载为60W的电灯泡为例：

假设灯泡的电阻不随电压变化而改变。因为R灯=V2/W=2102/60=735Ω，所以在电压为208V时，W=V2/R=2082/735=58.9W。由此可折算出电压和功率的关系。通过测试，我们发现当输出功率约为100W时，输入电流为10A。此时输出电压为200V。

三、逆变器工作原理逆变器分类详解

说起逆变器大家估计了解的不多，这个在电器方面的专业术语在我们生活中确实遇到的不多，但是作为一个基本知识，大家还需要稍微了解一些的。逆变器是把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成交流电(一般为220V,50Hz正弦波)。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。下面让我们来深入的了解 逆变器工作原理 。

一、逆变器工作原理

1、全控型逆变器工作原理：为通常使用的单相输出的全桥逆变主电路，交流元件采用IGBT管Q11、Q12、Q13、Q14。并由PWM脉宽调制控制IGBT管的导通或截止。

当逆变器电路接上直流电源后，先由Q11、Q14导通，Q1、Q13截止，则电流由直流电源正极输出，经Q11、L或感、变压器初级线圈图1-2，到Q14回到电源负极。当Q11、Q14截止后，Q12、Q13导通，电流从电源正极经Q13、变压器初级线圈2-1电感到Q12回到电源负极。此时，在变压器初级线圈上，已形成正负交变方波，利用高频PWM控制，两对IGBT管交替重复，在变压器上产生交流电压。由于LC交流滤波器作用，使输出端形成正弦波交流电压。

当Q11、Q14关断时，为了释放储存能量，在IGBT处并联二级管D11、D12，使能量返回到直流电源中去。

2、半控型逆变器工作原理：半控型逆变器采用晶闸管元件。Th1、Th4为交替工作的晶闸管，设Th1先触发导通，则电流通过变压器流经Th1，同时由于变压器的感应作用，换向电容器C被充电到大的2倍的电源电压。按着Th4被触发导通，因Th4的阳极加反向偏压，Th1截止，返回阻断状态。这样，Th1与Th4换流，然后电容器C又反极性充电。如此交替触发晶闸管，电流交替流向变压器的初级，在变压器的次级得到交流电。

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，保证电路关断时间大于晶闸管的关断时间，而不需容量很大的电容器。D1和D2是2只反馈二极管，可将电感L中的能量释放，将换向剩余的能量送回电源，完成能量的反馈作用。

二、逆变器分类详解

1、按逆变器输出交流电能的频率分，可分为工频逆变器、中频逆器和高频逆变器。工频逆变器的频率为50～60Hz的逆变器;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为十几kHz到MHz。

2、按逆变器输出的相数分，可分为单相逆变器、三相逆变器和多相逆变器。

3、按照逆变器输出电能的去向分，可分为有源逆变器和无源逆变器。凡将逆变器输出的电能向工业电网输送的逆变器，称为有源逆变器;凡将逆变器输出的电能输向某种用电负载的逆变器称为无源逆变器。

4、按逆变器主电路的形式分，可分为单端式逆变器，推挽式逆变器、半桥式逆变器和全桥式逆变器。

5、按逆变器主开关器件的类型分，可分为晶闸管逆变器、晶体管逆变器、场效应逆变器和绝缘栅双极晶体管(IGBT)逆变器等。又可将其归纳为“半控型”逆变器和“全控制”逆变器两大类。前者，不具备自关断能力，元器件在导通后即失去控制作用，故称之为“半控型”普通晶闸管即属于这一类;后者，则具有自关断能力，即无器件的导通和关断均可由控制极加以控制，故称之为“全控型”，电力场效应晶体管和绝缘栅双权晶体管(IGBT)等均属于这一类。

6、按直流电源分，可分为电压源型逆变器(VSI)和电流源型逆变器(CSI)。前者，直流电压近于恒定，输出电压为交变方波;后者，直流电流近于恒定，输也电流为交变方波。

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

8、按逆变器控制方式分，可分为调频式(PFM)逆变器和调脉宽式(PWM)逆变器。

9、按逆变器开关电路工作方式分，可分为谐振式逆变器，定频硬开关式逆变器和定频软开关式逆变器。

10、按逆变器换流方式分，可分为负载换流式逆变器和自换流式逆变器。

总结：看了这么多关于逆变器的工作原理的相关解释，大家对逆变器也有了初步了解，如果想做更深入的了解，需要购买相关的书籍去深究，关于逆变器的相关信息就为大家介绍到这里了，希望这篇文章对大家有所帮助。如果大家还有什么不明白的地方可以在下方给我留言哦，我们会尽快为您解答。

四、什么是电压型逆变器？

电压型逆变器指的是逆变电路直流侧电源是电压源的逆变器。

电压型逆变器的逆变电路由6个导电臂组成,每个导电臂均由具有自关断能力的全控型器件及反并联二极管组成，实际上是一种全控型逆变电路。

电压型逆变器的应用：

1、笼式交流电动机变频调速系统。逆变电路只具有单方向传递电能的功能，所以比较适用于稳态运行、无需频繁起制动和加、减速的场合。

2、电源在逆变输入端并接蓄电池，类似于电压源。