逆變器是把直流電能(電池、蓄電瓶)轉(zhuǎn)變成交流電(一般為220V,50Hz正弦波)。它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成。
簡(jiǎn)單地說(shuō),逆變器就是一種將低壓(12或24伏或48伏)直流電轉(zhuǎn)變?yōu)?20伏交流電的電子設(shè)備。因?yàn)槲覀兺ǔJ菍?20伏交流電整流變成直流電來(lái)使用,而逆變器的作用與此相反,因此而得名。
什么是正弦波逆變器
逆變器可以按照它的輸出波形進(jìn)行分類,分為方波逆變器、修正波逆變器和正弦波逆變器。
因此正弦波逆變器的定義就是輸出波形為正弦波的逆變器。
它的優(yōu)點(diǎn)是輸出波形好,失真度很低,且其輸出波形與市電電網(wǎng)的交流電波形基本一致,實(shí)際上優(yōu)良的正弦波逆變器提供的交流電比電網(wǎng)的質(zhì)量更高。正弦波逆變器對(duì)收音機(jī)和通訊設(shè)備及精密設(shè)備的干擾小,噪聲低,負(fù)載適應(yīng)能力強(qiáng),能滿足所有交流負(fù)載的應(yīng)用,而且整機(jī)效率較高;它的缺點(diǎn)是線路和相對(duì)修正波逆變器復(fù)雜,對(duì)控制芯片和維修技術(shù)的要求高,價(jià)格較貴。
正弦波逆變器實(shí)物圖
工作原理
在介紹正弦波逆變器工作原理之前,先介紹一下逆變器的工作原理。
逆變器是一種DCtoAC的變壓器,它其實(shí)與轉(zhuǎn)化器是一種電壓逆變的過(guò)程。轉(zhuǎn)換器是將電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的12V直流輸出,而逆變器是將Adapter輸出的12V直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l的高壓交流電;兩個(gè)部分同樣都采用了用得比較多的脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)。其核心部分都是一個(gè)PWM集成控制器,Adapter用的是UC3842,逆變器則采用TL5001芯片。TL5001的工作電壓范圍3.6~40V,其內(nèi)部設(shè)有一個(gè)誤差放大器,一個(gè)調(diào)節(jié)器、振蕩器、有死區(qū)控制的PWM發(fā)生器、低壓保護(hù)回路及短路保護(hù)回路等。
輸入接口部分:輸入部分有3個(gè)信號(hào),12V直流輸入VIN、工作使能電壓ENB及Panel電流控制信號(hào)DIM。VIN由Adapter提供,ENB電壓由主板上的MCU提供,其值為0或3V,當(dāng)ENB=0時(shí),逆變器不工作,而ENB=3V時(shí),逆變器處于正常工作狀態(tài);而DIM電壓由主板提供,其變化范圍在0~5V之間,將不同的DIM值反饋給PWM控制器反饋端,逆變器向負(fù)載提供的電流也將不同,DIM值越小,逆變器輸出的電流就越大。
電壓?jiǎn)?dòng)回路:ENB為高電平時(shí),輸出高壓去點(diǎn)亮Panel的背光燈燈管。
PWM控制器:有以下幾個(gè)功能組成:內(nèi)部參考電壓、誤差放大器、振蕩器和PWM、過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、短路保護(hù)、輸出晶體管。
直流變換:由MOS開關(guān)管和儲(chǔ)能電感組成電壓變換電路,輸入的脈沖經(jīng)過(guò)推挽放大器放大后驅(qū)動(dòng)MOS管做開關(guān)動(dòng)作,使得直流電壓對(duì)電感進(jìn)行充放電,這樣電感的另一端就能得到交流電壓。
LC振蕩及輸出回路:保證燈管啟動(dòng)需要的1600V電壓,并在燈管啟動(dòng)以后將電壓降至800V。
輸出電壓反饋:當(dāng)負(fù)載工作時(shí),反饋采樣電壓,起到穩(wěn)定I逆變器電壓輸出的作用。
復(fù)雜的正弦波電路圖
正弦波逆變器與普通逆變器的區(qū)別是它輸出的波形是個(gè)完整的正弦波,失真率低,因此對(duì)收音機(jī)及通訊設(shè)備無(wú)干擾,噪聲也很低,保護(hù)功能齊全,整機(jī)效率高。
而正弦波逆變器之所以能輸出完整的正弦波是因?yàn)椴捎昧吮萈WM技術(shù)更先進(jìn)的SPWM技術(shù)。
SPWM原理基于脈沖作用于時(shí)間函數(shù)器件的等效原理:如果脈沖作用于時(shí)間函數(shù)器件,峰值與作用時(shí)間的乘積相等,可近似這些脈沖等效。
SPWM基于固定頻率固定峰值(如開關(guān)頻率10k)的三角波與變頻變壓的參考正弦波(基波)進(jìn)行比較,從而將直流電壓脈沖化(占空比變化的脈沖),以近似參考正弦波作用于器件上。調(diào)整參考正弦波的幅值和頻率,從而產(chǎn)生不同幅值和頻率的等效參考正弦波的直流電壓脈寬調(diào)制波。
SPWM電路圖