逆变器用于将直流电转换为交流电,用于UPS(不间断电源)的备用电源、交流电机调速等。逆变器有不同的分类方式。逆变器的分类如下所示。
- 来源性质
- 逆变器配置
- 输出波形的性质
- 换向类型
- 一种二手功率半导体开关
在本文中,我们将简要讨论逆变器的分类。
来源性质
根据输入电源的性质,逆变器分为两种类型;
在电压源逆变器中,无纹波直流电压源用于提供输入电源。
在电流源逆变器的情况下,将电压源转换为电流源,并用于向逆变器提供输入功率。
逆变器配置
根据电力电子开关的排列方式,电压源型逆变器分为三类;
系列逆变器
在串联逆变器中,晶闸管串联连接。串联逆变器(由晶闸管驱动)的基本电路如下图所示。
在基于晶闸管的串联逆变器中,使用 A 类换向,其中 SCR 自行关闭;因此,该逆变器也称为自换向逆变器。
用于感应加热、超声波设备、循环变流器的电源。
该逆变器的换向电路很简单。在该逆变器中,可以通过使关断时间(T off)为零来获得正弦波输出。
并联逆变器
并联逆变器在输出侧需要一个中心抽头变压器。并联逆变器也称为中心抽头逆变器,也称为推挽逆变器。
基于阻性负载晶闸管的并联逆变器的基本配置如下图所示。
在并联逆变器中,负载波形不依赖于负载;相反,它是一种简单且经济的电路,并使用 C 类换向。
串并联逆变器的比较
范围 | 系列逆变器 | 并联逆变器 |
换向元件的位置 | 与负载串联 | C与负载并联 |
换向类型 | A类 | C级或D级 |
逆变器类型 | 自整流 | 强制减刑 |
谐振电路 | 必要的 | 不必要 |
输出变压器 | 不需要 | 基本的 |
核心饱和的可能性 | 不可能 | 可能的 |
输出波形 | 取决于负载 | 独立于负载 |
输出失真 | 高的 | 低的 |
反馈二极管 | 无法使用 | 可用的 |
输出频率 | 不可调 | 可调节的 |
输出波形类型 | 正弦波 | 正方形 |
桥式逆变器
桥式逆变器分为两种类型;
- 半桥逆变器
- 全桥逆变器
半桥逆变器
对于单相输出,半桥逆变器需要两个开关。基于晶闸管的单相半桥逆变器如下图所示。
这里使用两个晶闸管 S1 和 S2,连同连接在它们之间的 D1 和 D2。可以根据应用使用任何其他电力电子开关代替晶闸管,例如;IGBT、MOSFET、三极管。
在半桥逆变器中,直流电源被分成两半。比方说,V 伏直流电源提供给逆变器。输出电压将为 V/2 电压。
全桥逆变器
基于单相晶闸管的全波逆变器电路图如下图所示。
如电路图所示,对于单相全波逆变器,我们需要四个开关。两个开关同时导通。
在全桥逆变器中,输出电压与输入电压相同。
输出波形的性质
逆变器的输出是交流电。并且有不同类型的交流信号。它假设最常用的交流信号是正弦波。但它可以是方波、准方波或 PWM 信号。
滤波器用于将其他形状的信号转换为正弦波信号。谐波频率成分的百分比在很大程度上取决于输出波形的形状。
根据交流信号的形状,逆变器分为以下几类。
- 方波逆变器
- 准方波逆变器
- PWM逆变器
- 正弦波逆变器
上述信号的形状如下图所示。
换向类型
有不同类型的技术用于电力电子开关的换向。
- 强制换向
- 线路换向
- 自控(自换向)
强制换流
为了关断导电晶闸管或 SCR,使用了不同类型的强制换向电路。其中,两种流行的技术是;
- 辅助换向(Mc Murry Bedford 电路)
- 互补换向(Mc Murry 电路)
换向电路旨在成功换向晶闸管。换流电路消耗的功率必须尽可能小。
换向类型可以是电压换向或电流换向。在换向电路中,必须优化组件以提高逆变器的整体效率。
线路换向
线路换向技术使用市电交流电压;该技术用于晶闸管。
这种逆变器以逆变模式 (α > 90˚) 运行。
自控换向
自控换相也称为简单自换相。这种类型的换向技术用于功率半导体器件,例如;功率 BJT、功率 MOSFET 或 IGBT。
这些设备不需要任何外部换向电路即可关闭,因此使用这些设备的逆变器被称为自换向技术。
使用过的功率半导体器件
在逆变器中,我们可以使用任何功率半导体器件作为开关来收缩逆变器。
逆变器中使用的设备是;SCR、IGBT、MOSFET、晶体管。据此,逆变器分为:
- 晶闸管逆变器(使用 SCR)
- 晶体管逆变器(使用晶体管)
- 基于 MOSFET 的逆变器
- 基于 IGBT 的逆变器