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并網逆變器輸出波形
編輯:東莞美樺電子   發布時間:2018-05-10

并網逆變器可以根據電路設計產生方波,修正正弦波,脈沖正弦波或正弦波。截至20017年,兩種主要的商用波形類型的逆變器是修正的正弦波和正弦波。有兩種基本設計用于從較低電壓的直流電源產生家用插入電壓,其中第一種使用開關升壓轉換器來產生較高電壓的直流電,然后轉換為交流電。第二種方法是在電池級將直流電轉換成交流電,并使用線頻 變壓器來產生輸出電壓。


方波

這是逆變器設計可以生成的最簡單的波形之一,最適用于照明和加熱等低靈敏度應用。方波輸出在連接到音頻設備時會產生“嗡嗡聲”,通常不適用于敏感電子設備。


正弦波

產生多級正弦波AC波形的功率并網逆變器裝置被稱為正弦波逆變器。為了更清楚地區分逆變器與失真少于修正正弦波逆變器設計的輸出,制造商經常使用短語純正弦波逆變器。幾乎所有作為“純正弦波逆變器”出售的消費級逆變器根本不會產生光滑的正弦波輸出,僅比方波和修正正弦波逆變器。然而,這對于大多數電子產品來說并不重要,因為它們處理的輸出相當好。


正弦波逆變器輸出的波形


在功率逆變器設備替代標準線路功率的情況下,希望輸出正弦波,因為許多電氣產品被設計為與正弦波AC電源一起工作得最好。標準電力公用事業公司提供正弦波,通常具有較小的缺陷,但有時具有顯著的失真。


波形輸出中具有三個以上臺階的正弦波逆變器比修改的正弦波更復雜并且成本顯著更高,只有三個步驟或相同功率處理的方波類型。開關模式電源(SMPS)設備(如個人電腦或DVD播放器)可以在修正正弦波功率的情況下工作。直接以非正弦功率運行的交流電機可能產生額外的熱量,可能具有不同的速度 - 轉矩特性,或者可能產生比正弦功率運行時更多的可聞噪聲。


修正的正弦波

這種逆變器的修正正弦波輸出是兩個方波之和,其中一個相對于另一個相移90度。結果是具有相等的零伏特間隔的三電平波形; 峰值正電壓; 零伏特; 峰值負電壓,然后是零伏特。這個序列重復。合成波非常類似于正弦波的形狀。大多數廉價的消費電力逆變器產生修正的正弦波而不是純正弦波。


市售的修正正弦波逆變器中的波形類似方波,但在極性反轉期間暫停。開關狀態用于正電壓,負電壓和零電壓。一般來說,峰值電壓與電壓的均方根電壓比不能保持與正弦波相同的關系。DC總線電壓可以被主動調節,或者可以修改“開”和“關”時間以保持直到DC總線電壓的相同RMS值輸出以補償DC總線電壓變化。


采用稱為脈寬調制(PWM)的技術,可以調節開關時間的比率以改變RMS電壓,同時保持恒定的頻率。所產生的柵極脈沖根據顯影圖案給予每個開關以獲得所需的輸出。輸出中的諧波頻譜取決于脈沖寬度和調制頻率。操作異步電機時,電壓諧波通常不受關注; 然而,電流波形中的諧波失真引入了額外的加熱并可能產生脈動扭矩。


在修正的正弦波功率逆變器裝置上,特別是具有電阻性的負載,例如傳統的白熾燈泡,許多電氣設備將運行良好。帶有開關電源的物品幾乎完全沒有問題,但如果物品有電源變壓器,則可能會過熱,這取決于它的額定值。


然而,由于與修改的正弦波相關的諧波并且在操作期間產生嗡嗡聲,負載可能效率較低。這也影響整個系統的效率,因為制造商的名義轉換效率不考慮諧波。因此,純正弦波逆變器可以提供比修正的正弦波逆變器高得多的效率。


大多數交流電機將運行在并網逆變器上,由于諧波含量,效率降低約20%。但是,它們可能相當嘈雜。調諧到基頻的串聯LC濾波器可能會有所幫助。


消費電力逆變器中常見的修正正弦波逆變器拓撲結構如下:板上微控制器以?50 kHz的高頻快速開啟和關閉功率MOSFET。MOSFET直接從低電壓直流電源(如電池)中拉出。然后該信號通過升壓變壓器(通常將許多較小的變壓器并聯放置以減小逆變器的整體尺寸)以產生更高的電壓信號。然后升壓變壓器的輸出通過電容器進行濾波以產生高壓直流電源。最后,該直流電源通過微控制器的額外功率MOSFET脈沖產生最終的修正正弦波信號。


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