正弦波逆变器（运用于应急后备电源的场所）

介绍

正弦波逆变器

使用

1）电源选择

必须由蓄电池或者汽车点烟器提供电源。根据产品的不同可选择12V、24V、48V。

UPS电源（Uninterrupted Power Supply不间断电源）是为重要负载提供不受电网干扰、稳压、稳频的电力供应的电源设备，在市电掉电后，UPS可给负载继续提供一段时间供电，保证负载正常运转使用，此系列UPS采用带输出隔离变压器的高频双变换结构和先进的全数字控制技术，输出稳定、洁净、不间断具备完备的网络管理功能，一般UPS电源有1000w-20000w规格。

2）连接逆变器到电源

关掉逆变器和所有装置的开关于“OFF”状态

A：电池供电：把电池的负极连接到逆变器的黑色接端子（-），电池的正极连接到逆变器的红色接线端子（+）。

B：汽车点烟器供电：点烟器的专用连线按照红线对逆变器红端子，黑线对逆变器黑端子连接好后，把点烟器的插头插到汽车点烟器即可。

3）连接逆变器到用电器

确保负载电源是逆变器的标称电源，并且启动电流不能超过逆变器的峰值容量。连接完逆变器和用电电器后，打开逆变器和用电器。

参数示例

产品性能

1）纯正弦波输出，适用于电视机、电冰箱、电磁炉、电风扇。

2）微波炉、空调等家用设备使用＃微电脑（CPU）控制技术，性能优越。

3）超宽输入电压范围、高精度输出、全自动稳压。

4）内置过载、短路、过压、欠压、过温等保护功能，可靠性高。

5）简洁明了的LED显示，可升级到全面的数字化LCD显示，方便观察机器状态。

6）供电时间可根据不同要求任意配置。

7）采用阀控式免维护铅酸电池，智能型电池管理，过充，过放电保护，延长电池使用寿命。

正弦波逆变器

安装方法

1）打开包装箱，检查附件是否齐备（一条交流输入线和一本说明书）；

2）选择通风、清洁的安装环境；

3）确认直流电源输出电压和（或）蓄电池的电压与逆变器要求的直流输入电压相符合；

4）确认电源的正负极性，高电位为正，低电位为负；

5）将正极接到逆变器的正极接线柱上（标有“+”），负极接到负极接线柱上（标有“-”）。确保连接可靠；

6）从附件袋中取出交输入线，将其中的一端插入机箱上标有“ACIN”的插座中，将另一端插入市电插座中；

7）将负载输入线连接在逆变器的输出插座（标有“ACOUT”）上。

基本结构

正弦波逆变器是将直流电转换成交流电的变换装置，它是通过控制半导体功率开关器件(如SCR， GTO， GTR， IGBT和功率MOSFET等)的导通和关断，把直流电能转化为交流电能。控制功率开关管导通和关断的电路就是逆变器的控制电路，控制电路输出一定的电压脉冲，使功率变换电路中的功率开关管按照一定规律导通和关断，这时功率主电路的输出为特定的谐波组合，最后通过滤波电路得到需要的电压波形。

输入电路

逆变器的输入通常是直流电(或市电经过整流滤波得到的直流电)，这些直流电包括直流电网、蓄电池、光伏电池以及其他方式得到的直流电。通常这些电能不能直接作为逆变器输入侧电压，而是通过一定的滤波电路和EMC电路之后才作为逆变器的输入。

逆变主电路

逆变器主电路是由功率开关器件组成的功率变换电路，主电路的结构形式分很多种，不同的输入输出条件下，主电路形式也不相同，每种功率变换电路都有它的优缺点，在实际设计中应考虑最合适的电路拓扑作为主电路结构。 

控制电路

控制电路按照逆变器输出的要求，通过一定的控制技术产生一组或者多组脉冲电压，通过驱动电路作用于功率开关管，使功率开关管按照指定的次序导通或者关断，最终在主电路输出端得到所需的电压波形。控制电路的作用对于逆变系统至关重要，控制电路的性能直接决定了逆变器输出电压波形的质量。

输出电路

输出电路一般包括输出滤波电路和EMC电路，如果输出为直流电，应在后面加入整流电路。对于隔离输出的逆变器，输出电路前级还应有隔离变压器。根据输出是否需要稳压电路，可将输出电路分为开环和闭环控制，开环系统输出量只由控制电路决定，而闭环系统中输出量还受反馈回路影响，使输出更加稳定。

辅助电路

控制电路与输入输出电路的某些部分或芯片有特定的输入电压要求，辅助电源可满足电路中特定的电压需求。通常情况下辅助电源由一个或几个DC-DC变换器构成，对于交流输入的场合，辅助电源由整流后的电压与DC-DC变换器组合完成。

保护电路

保护电路通常包括输入过压、欠压保护、输出过压、欠压保护、过载保护、过流和短路保护。对于在特定场合工作的逆变器还有其他保护，如在温度很低或者很高的场合需要有温度保护，在某些气压变化的情况下还要有气压保护，在潮湿的环境中要有湿度保护等。

分类

逆变器有许多种分类方法，根据输出波弦性质可分为三类：正弦波逆变器、方波逆变器和梯形波逆变器。正弦波逆变器输出的是正弦波交流电，方波逆变器输出的则是质量较差的方波交流电。

逆变器通常分为电压输入型和电流输入型。与直流斩波器不同的是，其调制脉冲的宽度和正弦波相关，因此输出的电流或电压接近正弦波。由于需要大量的电感元件来模拟电流源，所以电流供给式逆变器很少用于电动汽车驱动。电压输入型逆变器电路结构简单且能进行双向能量转换，所以电动汽车上几乎都采用这种逆变器。典型三相全桥电压输入型逆变器。

根据不同的需要，它的输出波形可以为方波或脉宽调制波形，脉宽调制方案又可以分为正弦PWM、电流滞环PWM、电压空间SVPWM等。逆变器可以采用PWM技术给感应电动机和永磁同步电机输出脉宽凋制波形，合适的方案可以有效抑制谐波，更好地利用直流电压，减少直流电压波动。

原理

逆变器的功能是把直流电转变成交流电，它由逆变桥、SPWM波模块!驱动模块和滤波电路组成，其中SPWM逆变电路是产生纯正正弦波的关键。SPWM波模块产生一直是研究的热点，SPWM就是脉冲宽度调制技术，也就是占空比可变的脉冲波形，PWM控制技术就是以该结论为理论基础。对半导体开关器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，来等效地获取所需要的波形，在进行脉宽调制的时候，如果使脉冲系列的占空比按照正弦规律来安排，则输出电压经过滤波可以得到正弦波形，同时使得负载电流中的谐波成分大为减小，称之为正弦波脉宽调制。

发展历程

正弦波逆变器技术的发展始终与功率器件及其控制技术的发展紧密结合，从开始发展至今共经历了五个阶段。

第一阶段：20世纪50年代到60年代，晶闸管(SCR)的诞生为正弦波逆变器的发展创造了条件；

第二阶段：20世纪70年代，可关断晶闸管(GTO)及双极型晶体管的出现使逆变器技术得到了发展和应用；

第三阶段：20世纪80年代，功率场效应管、绝缘栅型场效应管和MOS控制晶间管的问世为逆变器的大功率发展方向奠定了基础；

第四阶段：20世纪90年代，微电子技术的发展使新的控制技术如矢量控制技术、多电平控制技术、模糊控制技术和重复控制等技术在逆变领域得到了较好的应用，极大的促进了逆变器技术的发展；

第五阶段：21世纪初，随着电力电子技术、现代控制理论和微电子技术的不断进步和改进，逆变器技术朝着高效率、高频化、高可靠性、高功率密度和智能化的方向发展。

发展趋势

随着电力电子技术的高速发展和各行业对逆变器控制性能要求的提高，正弦波逆变器也得到了快速发展，目前逆变器的发展方向主要为：

高频化指的是提高功率开关器件的工作频率，这样不但可以减小整个系统的体积，而且对音频噪声有很好的抑制作用，同时提高了逆变器输出电压的动态响应能力。高频工作的功率开关器件对应于高频隔离变压器，高频隔离变压器的应用对整个系统的体积又有了进一步的减小。

有效值是逆变器输出电压的主要参数，高性能的逆变器输出电压有效值稳定，同时有很高的波形质量，适应非线性负载的能力强。由于很多时候逆变器所带的负载会突变，高性能逆变器要求输出电压有较高瞬态响应性能。对于交流输出电压的另一个重要参数是频率，好的逆变器不但要求输出电压有效值稳定，而且要求频率也稳定。具有上述特点的逆变器才能称得上是高性能逆变器。

目前的逆变器技术可以制作出大功率产品，但是在大功率应用场合一旦这个逆变器系统出现故障，将会导致系统瘫痪。而在由小功率逆变器通过并联技术组成的系统中，每个单元的正常工作与否都不影响其它单元的工作，这样对于整个系统的可靠性就有了极大的提升。

小型化是对应于高频化的结果，因为使逆变器小型化主要方法就是提高开关管工作频率，使用高频变压器。另一种方法是改进控制法，优化SPWM波的频谱从而减小滤波器体积。

很多逆变系统使用一定的拓扑电路把直流电转换成高频交流脉冲，再进行整流得到所需的直流电压。输出电流出现的尖峰会降低输入功率因数，提高输入侧功率因数可以有效解决逆变器对电网产生谐波污染。

逆变器的数字化不是简单在逆变器中应用数字器件，如FPGA和单片机，而是整个系统依靠数字器件的计算能力和离散控制法完成。随着硬件的发展，处理器速度越来越高，促使逆变器向着智能化与数字化的方向发展。

应用领域

新能源从广义上来说指太阳能,它包括风能、水的势能、化学能等。新的能源如太阳能、风能将成为主要能源。这些新能源通常用半导体材料制成的光伏电池收集，运用一定的科学技术手段转化成人们需要的各种各样的电能，逆变技术就是其中的关键技术之一。

对谐波污染的有效管理不仅能够提高用电设备运行质量和能源节约,而且关系到国民用电安全的问题。通过对市电整流后利用现代逆变技术再转换为市电标准,可以净化市电的谐波污染,保护用电设备和用户安全。逆变器是小型风力发电系统中重要的组成部分,它承担将直流电转换成交流电为负载供电的任务。

逆变器还广泛应用于其他多个领域,如交流电动机变速调速、电动机制动再生能源回馈、不间断电源系统、感应加热、弧焊电源、变频电源等。

正弦波逆变器

优点

采用逆变技术有很多优越性：

1.灵活地调节输出电压或电流的幅度和频率；

2.将蓄电池中的直流电转换成交流电或其他形式的直流电；

3.明显地减小用电设备的体积和重量，节省材料；

4.高效节能；

5.动态响应快、控制性能好、电气性能指标好；

6.保护快。