電力逆變器

鐵道系統(tǒng)、發(fā)電廠、電力變電站系統(tǒng)等

1） UPS的使用環(huán)境應(yīng)注意通風(fēng)良好，利于散熱，并保持環(huán)境的清潔。

2） 切勿帶感性負(fù)載，如點(diǎn)鈔機(jī)、日光燈、空調(diào)等，以免造成損壞。

3） UPS的輸出負(fù)載控制在60%左右為最佳，可靠性最高。

4） UPS帶載過輕（如1000VA的UPS帶100VA負(fù)載）有可能造成電池的深度放電，會(huì)降低電池的使用壽命，應(yīng)盡量避免。

5） 適當(dāng)?shù)姆烹姡兄陔姵氐募せ?，如長期不停市電，每隔三個(gè)月應(yīng)人為斷掉市電用UPS帶負(fù)載放電一次，這樣可以延長電池的使用壽命。

6） 對(duì)于多數(shù)小型UPS，上班再開UPS，開機(jī)時(shí)要避免帶載啟動(dòng)，下班時(shí)應(yīng)關(guān)閉UPS；對(duì)于網(wǎng)絡(luò)機(jī)房的UPS，由于多數(shù)網(wǎng)絡(luò)是24小時(shí)工作的，所以UPS也必須全天候運(yùn)行。

7） UPS放電后應(yīng)及時(shí)充電，避免電池因過度自放電而損壞。

逆變器（inverter）是把直流電能（電池、蓄電瓶）轉(zhuǎn)變成交流電（一般為220v或380V50HZ正弦或方波）。應(yīng)急電源，一般是把直流電瓶逆變成220v交流的。

電力逆變器是把12V或24V直流電能（電池，蓄電瓶）轉(zhuǎn)變成交流電（一般為220v50HZ正弦或方波),通常用于變電所，箱變，為高壓柜柜體提供應(yīng)急電源，此產(chǎn)品屬于高壓逆變器。

通俗的講，逆變器是一種將直流電（DC）轉(zhuǎn)化為交流電（AC）的裝置。它由逆變橋、控制邏輯和濾波路組成．

1. 問：什么是逆變器，它起什么作用？

答：簡單地說，逆變器就是一種將低壓（12或24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使用，而逆變器的作用與此相反，因此而得名。我們處在一個(gè)“移動(dòng)”的時(shí)代，移動(dòng)辦公，移動(dòng)通訊，移動(dòng)休閑和娛樂。在移動(dòng)的狀態(tài)中，人們不但需要由電池或電瓶供給的低壓直流電，同時(shí)更需要我們?cè)谌粘－h(huán)境中不可或缺的220伏交流電，逆變器就可以滿足我們的這種需求。

2. 問：按輸出波形劃分，逆變器分為幾類？

答：主要分兩類，一類是正弦波逆變器，另一類是方波逆變器。正弦波逆變器輸出的是同我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾娋W(wǎng)一樣甚至更好的正弦波交流電，因?yàn)樗淮嬖陔娋W(wǎng)中的電磁污染。方波逆變器輸出的則是質(zhì)量較差的方波交流電，其正向最大值到負(fù)向最大值幾乎在同時(shí)產(chǎn)生，這樣，對(duì)負(fù)載和逆變器本身造成劇烈的不穩(wěn)定影響。同時(shí)，其負(fù)載能力差，僅為額定負(fù)載的40－60%，不能帶感性負(fù)載（詳細(xì)解釋見下條）。如所帶的負(fù)載過大，方波電流中包含的三次諧波成分將使流入負(fù)載中的容性電流增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞負(fù)載的電源濾波電容。針對(duì)上述缺點(diǎn)，近年來出現(xiàn)了準(zhǔn)正弦波（或稱改良正弦波、修正正弦波、模擬正弦波等等）逆變器，其輸出波形從正向最大值到負(fù)向最大值之間有一個(gè)時(shí)間間隔，使用效果有所改善，但準(zhǔn)正弦波的波形仍然是由折線組成，屬于方波范疇，連續(xù)性不好?？偫▉碚f，正弦波逆變器提供高質(zhì)量的交流電，能夠帶動(dòng)任何種類的負(fù)載，但技術(shù)要求和成本均高。準(zhǔn)正弦波逆變器可以滿足我們大部分的用電需求，效率高，噪音小，售價(jià)適中，因而成為市場中的主流產(chǎn)品。方波逆變器的制作采用簡易的多諧振蕩器，其技術(shù)屬于50年代的水平，將逐漸退出市場。

3. 問：何謂“感性負(fù)載”？

答：通俗地說，即應(yīng)用電磁感應(yīng)原理制作的大功率電器產(chǎn)品，如電動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)、繼電器、日光燈等等。這類產(chǎn)品在啟動(dòng)時(shí)需要一個(gè)比維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需電流大得多（大約在3-7倍）的啟動(dòng)電流。例如，一臺(tái)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)耗電150瓦左右的電冰箱，其啟動(dòng)功率可高達(dá)1000瓦以上。此外，由于感性負(fù)載在接通電源或者斷開電源的一瞬間，會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢電壓，這種電壓的峰值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于逆變器所能承受的電壓值，很容易引起逆變器的瞬時(shí)超載，影響逆變器的使用壽命。因此，這類電器對(duì)供電波形的要求較高。

4. 問：何謂逆變器的效率？

答：逆變器在工作時(shí)其本身也要消耗一部分電力，因此，它的輸入功率要大于它的輸出功率。逆變器的效率即是逆變器輸入功率與輸出功率之比。如一臺(tái)逆變器輸入了100瓦的直流電，輸出了90瓦的交流電，那么，它的效率就是90%。

5. 問：什么是持續(xù)輸出功率？什么是峰值輸出功率？

答：一些使用電動(dòng)機(jī)的電器或工具，如電冰箱、洗衣機(jī)、電鉆等，在啟動(dòng)的瞬間需要很大的電流來推動(dòng)，一旦啟動(dòng)成功，則僅需較小的電流來維持其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，對(duì)逆變器來說，也就有了持續(xù)輸出功率和峰值輸出功率的概念。持續(xù)輸出功率即是額定輸出功率；一般峰值輸出功率為額定輸出功率的2倍。必須強(qiáng)調(diào)，有些電器，如空調(diào)、電冰箱等其啟動(dòng)電流相當(dāng)于正常工作電流的3-7倍。因此，只有能夠滿足電器啟動(dòng)峰值功率的逆變器才能正常工作。

6. 問：應(yīng)該怎樣連接逆變器與電源和負(fù)載？

答：使用150瓦以下的電器可直接將150瓦逆變器插頭插至點(diǎn)煙器插座后使用。超過150瓦的逆變器通過鱷魚夾導(dǎo)線直接接到電瓶上，紅線接電瓶正極，黑線接電瓶負(fù)極（不可接反，切記！）如果用電地點(diǎn)離電瓶較遠(yuǎn)，逆變器的連線原則是：逆變器同電瓶的連線應(yīng)盡可能的短，而220伏交流電的輸出線長些無妨。

7. 問：如果想較長時(shí)間地使用逆變器而不啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，怎么辦？

答：另備一塊同樣電壓的電瓶，將其正負(fù)極分別用足夠粗的導(dǎo)線同原車電瓶的正負(fù)極連接起來。這樣，逆變器的獨(dú)立使用時(shí)間可以大幅度延長。

8. 問：使用逆變器有何危險(xiǎn)性？

答：在從汽車電瓶到逆變器輸入端這一段導(dǎo)線承載著非常大的電流，如果因?yàn)閷?dǎo)線的質(zhì)量低劣、導(dǎo)線過細(xì)或負(fù)載超標(biāo)導(dǎo)致銅絲發(fā)熱甚至最終起火，將釀成很嚴(yán)重的事故。因此，在逆變器的使用過程中，必須嚴(yán)格按照用戶手冊(cè)的規(guī)定進(jìn)行操作。

9.問：準(zhǔn)正弦波逆變器可以用于哪些電器？

答：準(zhǔn)正弦波也分為若干種，從與方波相差無幾的方形波到比較接近正弦波的圓角梯形波。我們這里僅討論方形波，這也是目前大部分市售高頻逆變器能夠提供的波形。這類準(zhǔn)正弦波逆變器可應(yīng)用于筆記本電腦、電視機(jī)、組合式音響、攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、打印機(jī)、各種充電器、掌電上腦、游戲機(jī)、影碟機(jī)、移動(dòng)DVD、 家用治療儀等等，輸出功率較大的逆變器還可以應(yīng)用于小型電熱器具如電吹風(fēng)機(jī)、電熱杯、廚房電器等等。但對(duì)感性負(fù)載類電器如電冰箱、電鉆等則不宜長時(shí)間使用準(zhǔn)正弦波逆變器供電。否則，將可能對(duì)逆變器和相關(guān)電器產(chǎn)品造成損壞或縮短預(yù)期使用壽命。如果一定要使用感性負(fù)載，建議選用儲(chǔ)備功率較大的準(zhǔn)正弦波逆變器，如本網(wǎng)站提供的超大峰值功率逆變器。在這里，著重談一下準(zhǔn)正弦波逆變器應(yīng)用于電視機(jī)（傳統(tǒng)顯示器類）的例子。電視機(jī)對(duì)逆變器有以下三條要求：首先，電視機(jī)在開機(jī)時(shí)，消磁電路對(duì)電能有極大的瞬間需求，因此對(duì)逆變器的峰值功率要求很高。例如，一臺(tái)25吋數(shù)字彩電，正常工作狀態(tài)下的功耗約為80瓦，而開機(jī)的瞬間功率高達(dá)1450瓦。其次，因?yàn)殡娨暀C(jī)的場頻等于交流電網(wǎng)頻率，逆變器輸出交流電的頻率必須準(zhǔn)確。第三，逆變器不應(yīng)對(duì)電視機(jī)產(chǎn)生干擾。即使能滿足以上三個(gè)條件，電視機(jī)在使用準(zhǔn)正弦波交流電時(shí)，畫面仍會(huì)有幾條固定的干擾紋，色彩也會(huì)輕微偏綠（使用老式電視機(jī)時(shí)，偏色情況比較嚴(yán)重），但其它無異。

10.問：如何挑選逆變器產(chǎn)品？

答：車載逆變器是一種工作在大電流、高頻率環(huán)境下的電源產(chǎn)品，其潛在故障率相當(dāng)高。因此，消費(fèi)者在購買時(shí)一定要慎重。首先，從逆變器輸出波形上選，最好不要低于準(zhǔn)正弦波；其次，逆變器要有完備的電路保護(hù)功能；第三，廠家要有良好的售后服務(wù)承諾；第四，電路和產(chǎn)品經(jīng)過一段時(shí)間的考驗(yàn)。

逆變器，必須是一種逆變裝置組成的東西才能那么叫，他和變壓器有直接區(qū)別，也就是說，他可以實(shí)現(xiàn)直流輸入，然后輸出交流，工作原理和開關(guān)電源一樣，但震蕩頻率在一定范圍內(nèi)，比如如果這個(gè)頻率為50HZ，輸出則為交流50HZ。逆變器是可以改變其頻率的設(shè)備。

變壓器一般是指特定頻率段的設(shè)備，比如工頻變壓器，就是我們一般見到的那些變壓器，他們輸入和輸出都必須在一定范圍內(nèi)，比如40-60HZ范圍內(nèi)才可以工作。

12.二極管在逆變器中的應(yīng)用

高效率和節(jié)能是家電應(yīng)用中首要的問題。三相無刷直流電機(jī)因其效率高和尺寸小的優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用在家電設(shè)備中以及很多其他應(yīng)用中。此外，由于采用了電子換向器代替機(jī)械換向裝置，三相無刷直流電機(jī)被認(rèn)為可靠性更高。

標(biāo)準(zhǔn)的三相功率級(jí)(power stage)被用來驅(qū)動(dòng)一個(gè)三相無刷直流電機(jī)，如圖1所示。功率級(jí)產(chǎn)生一個(gè)電場，為了使電機(jī)很好地工作，這個(gè)電場必須保持與轉(zhuǎn)子磁場之間的角度接近90°。六步序列控制產(chǎn)生6個(gè)定子磁場向量，這些向量必須在一個(gè)指定的轉(zhuǎn)子位置下改變?；魻栃?yīng)傳感器掃描轉(zhuǎn)子的位置。為了向轉(zhuǎn)子提供6個(gè)步進(jìn)電流，功率級(jí)利用6個(gè)可以按不同的特定序列切換的功率MOSFET。下面解釋一個(gè)常用的切換模式，可提供6個(gè)步進(jìn)電流。

MOSFET Q1、Q3和Q5高頻(HF)切換，Q2、Q4和Q6低頻(LF)切換。當(dāng)一個(gè)低頻MOSFET處于開狀態(tài)，而且一個(gè)高頻MOSFET 處于切換狀態(tài)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)功率級(jí)。

步驟1) 功率級(jí)同時(shí)給兩個(gè)相位供電，而對(duì)第三個(gè)相位未供電。假設(shè)供電相位為L1、L2，L3未供電。在這種情況下，MOSFET Q1和Q2處于導(dǎo)通狀態(tài)，電流流經(jīng)Q1、L1、L2和Q4。

步驟2）MOSFET Q1關(guān)斷。因?yàn)殡姼胁荒芡蝗恢袛嚯娏鳎鼤?huì)產(chǎn)生額外電壓，直到體二極管D2被直接偏置，并允許續(xù)流電流流過。續(xù)流電流的路徑為D2、L1、L2和Q4。

步驟3）Q1打開，體二極管D2突然反偏置。Q1上總的電流為供電電流(如步驟1)與二極管D2上的恢復(fù)電流之和。

顯示出其中的體-漏二極管。在步驟2，電流流入到體-漏二極管D2(見圖1)，該二極管被正向偏置，少數(shù)載流子注入到二極管的區(qū)和P區(qū)。

當(dāng)MOSFET Q1導(dǎo)通時(shí)，二極管D2被反向偏置， N區(qū)的少數(shù)載流子進(jìn)入P+體區(qū)，反之亦然。這種快速轉(zhuǎn)移導(dǎo)致大量的電流流經(jīng)二極管，從N-epi到P+區(qū)，即從漏極到源極。電感L1對(duì)于流經(jīng)Q2和Q1的尖峰電流表現(xiàn)出高阻抗。Q1表現(xiàn)出額外的電流尖峰，增加了在導(dǎo)通期間的開關(guān)損耗。圖4a描述了MOSFET的導(dǎo)通過程。

為改善在這些特殊應(yīng)用中體二極管的性能，研發(fā)人員開發(fā)出具有快速體二極管恢復(fù)特性MOSFET。當(dāng)二極管導(dǎo)通后被反向偏置，反向恢復(fù)峰值電流Irrm較小。

我們對(duì)比測試了標(biāo)準(zhǔn)的MOSFET和快恢復(fù)MOSFET。ST推出的STD5NK52ZD(SuperFREDmesh系列)放在Q2(LF)中，如圖4b所示。在Q1 MOSFET(HF)的導(dǎo)通工作期間，開關(guān)損耗降低了65%。采用STD5NK52ZD時(shí)效率和熱性能獲得很大提升(在不采用散熱器的自由流動(dòng)空氣環(huán)境下，殼溫從60°C降低到50°C)。在這種拓?fù)渲?，MOSFET內(nèi)部的體二極管用作續(xù)流二極管，采用具有快速體二極管恢復(fù)特性MOSFET更為合適。

SuperFREDmesh技術(shù)彌補(bǔ)了現(xiàn)有的FDmesh技術(shù)，具有降低導(dǎo)通電阻，齊納柵保護(hù)以及非常高的dv/dt性能，并采用了快速體-漏恢復(fù)二極管。N溝道520V、1.22歐姆、4.4A STD5NK52ZD可提供多種封裝，包括TO-220、DPAK、I2PAK和IPAK封裝。該器件為工程師設(shè)計(jì)開關(guān)應(yīng)用提供了更大的靈活性。其他優(yōu)勢包括非常高的dv/dt，經(jīng)過100%雪崩測試，具有非常低的本征電容、良好的可重復(fù)制造性，以及改良的ESD性能。此外，與其他可選模塊解決方案相比，使用分立解決方案還能在PCB上靈活定位器件，從而實(shí)現(xiàn)空間的優(yōu)化，并獲得有效的熱管理，因而這是一種具有成本效益的解決方案。

自動(dòng)靜態(tài)旁路

高可靠性、高穩(wěn)定性

先進(jìn)的高頻脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)

動(dòng)態(tài)特性好、輸出精度高

過載能力強(qiáng)

直流輸入端設(shè)有通訊專用的抗干擾濾波器，不會(huì)對(duì)其他通訊設(shè)備造成干擾

具過載、短路保護(hù)功能

液晶顯示屏顯示各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)

采用SPWM技術(shù)，純凈正弦波輸出

使用先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，優(yōu)異的EMI/EMC指標(biāo)

開機(jī)軟啟動(dòng)電路，提高產(chǎn)品的可靠性

具有過壓、欠壓、短路、過載、過熱等各種保護(hù)

提供多路無源干接點(diǎn)輸出信號(hào)

立式、19寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架式和電力機(jī)柜，安裝式三種尺寸

輸入輸出電氣隔離，輸出電壓、頻率、穩(wěn)定、可靠

* 電力專用逆變器可靈活設(shè)置為AC主供型和DC主供型：

A）AC主供型逆變電源在有市電時(shí)，處于市電輸出，當(dāng)市電輸入故障時(shí)自動(dòng)切換到逆變輸出；

B）DC主供型逆變電源在有市電時(shí)，處于逆變輸出，當(dāng)直流輸入故障時(shí)自動(dòng)切換到市電輸出；

* 電力專用逆變器設(shè)計(jì)完善，允許在開機(jī)狀態(tài)下切斷直流，自動(dòng)切換到市電旁路，不影響負(fù)載的供電，方便對(duì)蓄電池進(jìn)行維護(hù)和更換；

* 電力專用逆變器在出現(xiàn)電池電壓高/低、過載告警關(guān)斷輸出后，電池電壓恢復(fù)正常，電源自動(dòng)恢復(fù)輸出，消除了過載現(xiàn)象50秒后，電源自動(dòng)恢復(fù)輸出，此項(xiàng)功能尤其適用于無人值守的通訊基站；

* 電力專用逆變器支持交流開機(jī)功能，如輸出端有負(fù)載，逆變電源將無法開啟；

* 電力專用逆變器支持通訊功能，利用監(jiān)控軟件實(shí)時(shí)了解電源工作情況；

* 電力專用逆變器提供兩組無源干結(jié)點(diǎn)，分別用于直流輸入故障和交流輸出故障告警；