電力逆變器應用領域

鐵道系統(tǒng)、發(fā)電廠、電力變電站系統(tǒng)等

自動靜態(tài)旁路

高可靠性、高穩(wěn)定性

先進的高頻脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)

動態(tài)特性好、輸出精度高

過載能力強

直流輸入端設有通訊專用的抗干擾濾波器，不會對其他通訊設備造成干擾

具過載、短路保護功能

液晶顯示屏顯示各項運行參數(shù)

采用SPWM技術(shù)，純凈正弦波輸出

使用先進的抗干擾技術(shù)，優(yōu)異的EMI/EMC指標

開機軟啟動電路，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

提供多路無源干接點輸出信號

立式、19寸標準機架式和電力機柜，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

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伏交流電的電子設備。因為我們通常是將220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“移動”的時代，移動辦公，移動通訊，移動休閑和娛樂。在移動的狀態(tài)中，人們不但需要由電池或電瓶供給的低壓直流電，同時更需要我們在日常環(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，因為它不存在電網(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，其正向最大值到負向最大值幾乎在同時產(chǎn)生，這樣，對負載和逆變器本身造成劇烈的不穩(wěn)定影響。同時，其負載能力差，僅為額定負載的40－60%，不能帶感性負載（詳細解釋見下條）。如所帶的負載過大，方波電流中包含的三次諧波成分將使流入負載中的容性電流增大，嚴重時會損壞負載的電源濾波電容。針對上述缺點，近年來出現(xiàn)了準正弦波（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向最大值之間有一個時間間隔，使用效果有所改善，但準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，能夠帶動任何種類的負載，但技術(shù)要求和成本均高。準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“感性負載”？

答：通俗地說，即應用電磁感應原理制作的大功率電器產(chǎn)品，如電動機、壓縮機、繼電器、日光燈等等。這類產(chǎn)品在啟動時需要一個比維持正常運轉(zhuǎn)所需電流大得多（大約在3-7倍）的啟動電流。例如，一臺在正常運轉(zhuǎn)時耗電150瓦左右的電冰箱，其啟動功率可高達1000瓦以上。此外，由于感性負載在接通電源或者斷開電源的一瞬間，會產(chǎn)生反電動勢電壓，這種電壓的峰值遠遠大于逆變器所能承受的電壓值，很容易引起逆變器的瞬時超載，影響逆變器的使用壽命。因此，這類電器對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：一些使用電動機的電器或工具，如電冰箱、洗衣機、電鉆等，在啟動的瞬間需要很大的電流來推動，一旦啟動成功，則僅需較小的電流來維持其正常運轉(zhuǎn)。因此，對逆變器來說，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。必須強調(diào)，有些電器，如空調(diào)、電冰箱等其啟動電流相當于正常工作電流的3-7倍。因此，只有能夠滿足電器啟動峰值功率的逆變器才能正常工作。

6. 問：應該怎樣連接逆變器與電源和負載？

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

7. 問：如果想較長時間地使用逆變器而不啟動發(fā)動機，怎么辦？

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

8. 問：使用逆變器有何危險性？

答：在從汽車電瓶到逆變器輸入端這一段導線承載著非常大的電流，如果因為導線的質(zhì)量低劣、導線過細或負載超標導致銅絲發(fā)熱甚至最終起火，將釀成很嚴重的事故。因此，在逆變器的使用過程中，必須嚴格按照用戶手冊的規(guī)定進行操作。

9.問：準正弦波逆變器可以用于哪些電器？

答：準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。這類準正弦波逆變器可應用于筆記本電腦、電視機、組合式音響、攝像機、數(shù)碼相機、打印機、各種充電器、掌電上腦、游戲機、影碟機、移動DVD、 家用治療儀等等，輸出功率較大的逆變器還可以應用于小型電熱器具如電吹風機、電熱杯、廚房電器等等。但對感性負載類電器如電冰箱、電鉆等則不宜長時間使用準正弦波逆變器供電。否則，將可能對逆變器和相關(guān)電器產(chǎn)品造成損壞或縮短預期使用壽命。如果一定要使用感性負載，建議選用儲備功率較大的準正弦波逆變器，如本網(wǎng)站提供的超大峰值功率逆變器。在這里，著重談一下準正弦波逆變器應用于電視機（傳統(tǒng)顯示器類）的例子。電視機對逆變器有以下三條要求：首先，電視機在開機時，消磁電路對電能有極大的瞬間需求，因此對逆變器的峰值功率要求很高。例如，一臺25吋數(shù)字彩電，正常工作狀態(tài)下的功耗約為80瓦，而開機的瞬間功率高達1450瓦。其次，因為電視機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確。第三，逆變器不應對電視機產(chǎn)生干擾。即使能滿足以上三個條件，電視機在使用準正弦波交流電時，畫面仍會有幾條固定的干擾紋，色彩也會輕微偏綠（使用老式電視機時，偏色情況比較嚴重），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，其潛在故障率相當高。因此，消費者在購買時一定要慎重。首先，從逆變器輸出波形上選，最好不要低于準正弦波；其次，逆變器要有完備的電路保護功能；第三，廠家要有良好的售后服務承諾；第四，電路和產(chǎn)品經(jīng)過一段時間的考驗。

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)，比如如果這個頻率為50HZ，輸出則為交流50HZ。逆變器是可以改變其頻率的設備。

變壓器一般是指特定頻率段的設備，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用

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

標準的三相功率級(power stage)被用來驅(qū)動一個三相無刷直流電機，如圖1所示。功率級產(chǎn)生一個電場，為了使電機很好地工作，這個電場必須保持與轉(zhuǎn)子磁場之間的角度接近90°。六步序列控制產(chǎn)生6個定子磁場向量，這些向量必須在一個指定的轉(zhuǎn)子位置下改變?；魻栃獋鞲衅鲯呙柁D(zhuǎn)子的位置。為了向轉(zhuǎn)子提供6個步進電流，功率級利用6個可以按不同的特定序列切換的功率MOSFET。下面解釋一個常用的切換模式，可提供6個步進電流。

MOSFET Q1、Q3和Q5高頻(HF)切換，Q2、Q4和Q6低頻(LF)切換。當一個低頻MOSFET處于開狀態(tài)，而且一個高頻MOSFET 處于切換狀態(tài)時，就會產(chǎn)生一個功率級。

步驟1) 功率級同時給兩個相位供電，而對第三個相位未供電。假設供電相位為L1、L2，L3未供電。在這種情況下，MOSFET Q1和Q2處于導通狀態(tài)，電流流經(jīng)Q1、L1、L2和Q4。

步驟2）MOSFET Q1關(guān)斷。因為電感不能突然中斷電流，它會產(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MOSFET Q1導通時，二極管D2被反向偏置， N區(qū)的少數(shù)載流子進入P+體區(qū)，反之亦然。這種快速轉(zhuǎn)移導致大量的電流流經(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，增加了在導通期間的開關(guān)損耗。圖4a描述了MOSFET的導通過程。

為改善在這些特殊應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特性MOSFET。當二極管導通后被反向偏置，反向恢復峰值電流Irrm較小。

我們對比測試了標準的MOSFET和快恢復MOSFET。ST推出的STD5NK52ZD(SuperFREDmesh系列)放在Q2(LF)中，如圖4b所示。在Q1 MOSFET(HF)的導通工作期間，開關(guān)損耗降低了65%。采用STD5NK52ZD時效率和熱性能獲得很大提升(在不采用散熱器的自由流動空氣環(huán)境下，殼溫從60°C降低到50°C)。在這種拓撲中，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特性MOSFET更為合適。

SuperFREDmesh技術(shù)彌補了現(xiàn)有的FDmesh技術(shù)，具有降低導通電阻，齊納柵保護以及非常高的dv/dt性能，并采用了快速體-漏恢復二極管。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。該器件為工程師設計開關(guān)應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。

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

2） 切勿帶感性負載，如點鈔機、日光燈、空調(diào)等，以免造成損壞。

3） UPS的輸出負載控制在60%左右為最佳，可靠性最高。

4） UPS帶載過輕（如1000VA的UPS帶100VA負載）有可能造成電池的深度放電，會降低電池的使用壽命，應盡量避免。

5） 適當?shù)姆烹?，有助于電池的激活，如長期不停市電，每隔三個月應人為斷掉市電用UPS帶負載放電一次，這樣可以延長電池的使用壽命。

6） 對于多數(shù)小型UPS，上班再開UPS，開機時要避免帶載啟動，下班時應關(guān)閉UPS；對于網(wǎng)絡機房的UPS，由于多數(shù)網(wǎng)絡是24小時工作的，所以UPS也必須全天候運行。

7） UPS放電后應及時充電，避免電池因過度自放電而損壞。

* 電力專用逆變器可靈活設置為AC主供型和DC主供型：

A）AC主供型逆變電源在有市電時，處于市電輸出，當市電輸入故障時自動切換到逆變輸出；

B）DC主供型逆變電源在有市電時，處于逆變輸出，當直流輸入故障時自動切換到市電輸出；

* 電力專用逆變器設計完善，允許在開機狀態(tài)下切斷直流，自動切換到市電旁路，不影響負載的供電，方便對蓄電池進行維護和更換；

* 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，電池電壓恢復正常，電源自動恢復輸出，消除了過載現(xiàn)象50秒后，電源自動恢復輸出，此項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功能，如輸出端有負載，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)控軟件實時了解電源工作情況；

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