变频器逆变器件的原理介绍.docx

变频器逆变器件的原理介绍SCR和GTO晶闸管（一）普通晶闸管SCR曾称可控硅，它有三个极：阳极，阴极和门极SCR的工作特点是，当在门极与阴极间加一个不大的正向电压（G为+，K为一）时，SCR即导通，负载RI中就有电流流过导通后，即使取消门极电压，SCR仍保持导通状态只有当阳极电路的电压为0或负值时，SCR才关断所以，只需要用一个脉冲信号，就可以控制其导通了，故它常用于可控整流作为一种无触点的半导体开关器件，其允许反复导通和关断的次数几乎是无限的，并且导通的控制也十分方便这是一般的通-断开关”所望尘莫及的，从而使实现异步电动机的变频调速取得了突破但由于变频器的逆变电路是在直流电压下工作的，而SCR在直流电压下又不能自行关断，因此，要实现逆变，还必须增加辅助器件和相应的电路来帮助它关断所以，尽管当时的变频调速装置在个别领域（如风机和泵类负载）已经能够实用，但未能进入大范围的普及应用阶段二）门极关断（GTO）晶闸管SCR在一段时间内，几乎是能够承受高电压和大电流的唯一半导体器件因此，针对SCR的缺点，人们很自然地把努力方向引向了如何使晶闸管具有关断能力这一点上，并因此而开发出了门极关断晶闸管。

GTO晶闸管的基本结构和SCR类似，它的三个极也是：阳极（A）、阴极（K）和门极（G）其图行符号也和SCR相似，只是在门极上加一短线，以示区别GTO晶闸管的基本电路和工作特点是：在门极G上加正电压或正脉冲（开关S和至位置1）GTO晶闸管即导通其后，即使撤消控制信号（开关回到位置0）,GTO晶闸管仍保持导通可见，GTO晶闸管的导通过程和SCR的导通过程完全相同如在G、K间加入反向电压或较强的反向脉冲（开关和至位置2），可使GTO晶闸管关断用GTO晶闸管作为逆变器件取得了较为满意的结果，但其关断控制较易失败，故仍较复杂，工作频率也不够高而几乎是与此同时，大功率管（GTR）迅速发展了起来，使GTO晶闸管相形见拙因此，在大量的中小容量变频器中，GTO晶闸管已基本不用但其工作电流大，故在大容量变频器中，仍居主要地位有关逆变器的基本知识问答有关车载逆变器的基本知识问答1•问：什么是逆变器，它起什么作用?答：简单地说，逆变器就是一种将低压（12或24伏）直流电转变为220伏交流电的电子设备因为我们通常是将220伏交流电整流变成直流电来使用，而逆变器的作用与此相反，因此而得名我们处在一个移动”的时代，移动办公，移动通讯，移动休闲和娱乐。

在移动的状态中，人们不但需要由电池或电瓶供给的低压直流电，同时更需要我们在日常环境中不可或缺的220伏交流电，逆变器就可以满足我们的这种需求2•问：按输出波形划分，逆变器分为几类？答：主要分两类，一类是正弦波逆变器，另一类是方波逆变器正弦波逆变器输出的是同我们日常使用的电网一样甚至更好的正弦波交流电，因为它不存在电网中的电磁污染方波逆变器输出的则是质量较差的方波交流电，其正向最大值到负向最大值几乎在同时产生，这样，对负载和逆变器本身造成剧烈的不稳定影响同时，其负载能力差，仅为额定负载的40—60%,不能带感性负载（详细解释见下条）如所带的负载过大，方波电流中包含的三次谐波成分将使流入负载中的容性电流增大，严重时会损坏负载的电源滤波电容针对上述缺点，近年来出现了准正弦波（或称改良正弦波、修正正弦波、模拟正弦波等等）逆变器，其输出波形从正向最大值到负向最大值之间有一个时间间隔（见下图），使用效果有所改善，但准正弦波的波形仍然是由折线组成，属于方波范畴，连续性不好，并存在死区总括来说，正弦波逆变器能够提供高质量的交流电，可以带动任何种类的负载，但技术要求和成本均高然而，一些精密电子设备和感性负载类电器必须使用正弦波逆变器。

否则，轻则可能会导致相关电子设备工作不正常，重则造成设备和逆变器的毁损或缩短设备预期使用寿命准正弦波逆变器可以满足我们日常大部分的用电需求，效率高，噪音小，售价适中，因而成为市场中的主流产品方波逆变器的制作采用简易的多谐振荡器，其技术属于50年代的水平，将逐渐退出市场3•问：何谓感性负载”？答：通俗地说，即应用电磁感应原理制作的大功率电器产品，如电动机、压缩机、继电器、日光灯等等这类产品在启动时需要一个比维持正常运转所需电流大得多（大约在3-7倍）的启动电流例如，一台在正常运转时耗电150瓦左右的电冰箱，启动功率却高达1000瓦以上此外，由于感性负载在接通电源或者断开电源的一瞬间，会产生反电动势电压，这种电压的峰值远远大于逆变器所能承受的电压值，很容易引起逆变器的瞬时超载，造成损坏或影响逆变器的使用寿命因此，感性负载类电器对供电波形的要求较高4•问：准正弦波逆变器可以用于哪些电器？答：准正弦波也分为若干种，从与方波相差无几的方形波到比较接近正弦波的圆角梯形波我们这里仅讨论方形波（见上图），这也是目前大部分市售高频逆变器能够提供的波形这类准正弦波逆变器可应用于笔记本电脑、电视机、组合式音响、摄像机、数码相机、打印机、掌电上脑、各种充电器、游戏机、影碟机、移动DVD、家用治疗仪等等，输出功率较大的逆变器还可以应用于小型电热器具如电吹风机、电热杯、厨房电器等等。

但对感性负载类电器如电冰箱、电钻等则不宜长时间使用准正弦波逆变器供电否则，将可能对逆变器和相关电器产品造成损坏或缩短预期使用寿命如果一定要使用感性负载，建议选用储备功率较大的准正弦波逆变器，如本网站提供的超大峰值功率逆变器最后，着重谈一谈逆变器用于电视机（传统显示器类）的例子电视机对逆变器有以下三条要求：首先，电视机在开机时，消磁电路对电能有极大的瞬间需求，因此对逆变器的峰值功率要求很高例如，一台25吋数字彩电，正常工作状态下的功耗约为80瓦，而开机的瞬间功率高达1450瓦其次，因为电视机的场频等于交流电网频率，逆变器输出交流电的频率必须准确第三，逆变器不能对电视机产生干扰即使能满足以上三个条件，电视机在使用准正弦波交流电时，画面仍会有几条固定的干扰纹，色彩也会轻微偏绿（使用老式电视机时，偏色情况比较严重），但其它无异5•问：何谓逆变器的效率？答：逆变器在工作时其本身也要消耗一部分电力，因此，它的输入功率要大于它的输出功率逆变器的效率即是逆变器输入功率与输出功率之比如一台逆变器输入了100瓦的直流电，输出了90瓦的交流电，那么，它的效率就是90%6•问：什么是持续输出功率？什么是峰值输出功率？答：一些使用电动机的电器或工具，如电冰箱、洗衣机、电钻等，在启动的瞬间需要很大的电流来推动，一旦启动成功，则仅需较小的电流来维持其正常运转。

因此，对逆变器来说，也就有了持续输出功率和峰值输出功率的概念持续输出功率即是额定输出功率；一般峰值输出功率为额定输出功率的2倍必须强调，有些电器，如空调、电冰箱等其启动电流相当于正常工作电流的3-7倍因此，只有能够满足电器启动峰值功率的逆变器才能正常工作7•问：应该怎样连接逆变器与电源和负载？答：使用150瓦以下的电器可直接将150瓦逆变器插头插至点烟器插座后使用超过150瓦的逆变器通过鳄鱼夹导线直接接到电瓶上，红线接电瓶正极，黑线接电瓶负极（不可接反，切记！）如果用电地点离电瓶较远，逆变器的连线原则是：逆变器同电瓶的连线应尽可能的短，而220伏交流电的输出线长些无妨8•问：汽车点烟器插口能够输出多大功率的电能？答：从点烟器插口取电，逆变器应该能够驱动功率为一百余瓦的用电器具但有客户反映，接P4笔记本电脑几分钟后，逆变器即自动断电并报警我们知道，P4笔记本电脑的耗电大约在90瓦左右，是较高的由于有些车型在从电瓶到点烟器插座这段电路上使用了不符合规定的导线和点烟器插座，在电流较大时电路中的损耗剧增，使供给逆变器的电压急剧下降到欠压保护电路动作的临界点――10伏，导致逆变器停止供电为解决这一问题，并确保今后正常、安全、可靠地使用逆变器，建议用户将上述电路的导线换为铜芯截面积2.5平方毫米以上的优质线，并在必要时一并更换点烟器插座。

9•问：在关闭汽车发动机的情况下可以使用车载逆变器吗？答：可以在使用350瓦以下小功率电器时，一般的汽车电瓶可在关闭发动机的情况下提供30-60分钟的电力如果仅使用一台耗电50—60瓦的笔记本电脑，使用时间则要长得多我们的准正弦波逆变器内设有欠压警示和欠压保护电路，当长时间使用电瓶导致电压下降至10伏时，欠压保护电路启动，输出电压被切断并报警，以防止电瓶因为电压过低而无法启动发动机的事故因此，用户可以放心地在发动机关闭的状态下使用逆变器10•问：如果想较长时间地使用逆变器而不启动发动机，怎么办？答：另备一块同样电压的电瓶，将其正负极分别用足够粗的导线同原车电瓶的正负极连接起来这样，逆变器的独立使用时间可以大幅度延长11•问：使用逆变器有何危险性？答：在从汽车电瓶到逆变器输入端这一段导线承载着非常大的电流，如果因为导线的质量低劣、逆变器导线过细或负载超标导致铜丝发热甚至最终起火，将酿成很严重的事故因此，在的使用过程中，必须严格按照用户手册的规定进行操作12•问：如何知道电瓶的容量？答：电瓶上印有很多字母和数字，只要找到XXAH的字样就可以知道这是一块多大容量的电瓶先说AH的含义，A代表安培（amp.），即电流的单位，H代表小时（hour）。

两个字母在一起的意思就是"安培小时”，即在一小时的时间内可持续输出多少安培的电流前面的XX通常为两个数字，即安培的数量举例来讲，45AH代表这块电瓶可以在一个小时的时间内输出45安培的电流至于这块电瓶可以输出的功率，我们用12伏乘以45安培，得出540瓦，这就是该电瓶的输出功率（理论值）13.问：一般的家用汽车使用什么规格的电瓶?答：在通常情况下，气缸容积为升的中型1.3升以下的小型车配备了40-45安时的电瓶，1.6-2.060—80安时的电瓶越野车、至于电瓶的电压，一般轿车使车配备了50-60安时的电瓶，2.2升以上的中大型车配备了多功能车配备的电瓶一般比同体积发动机的轿车的电瓶容量要大些用12伏电瓶，使用柴油发动机的汽车（包括载重车）大部分使用24伏电瓶，少数仍使用12伏电压的电瓶（如依维柯）14.问：如何为电瓶配备合适的逆变器？答：假如电瓶的规格是12伏50安时，我们用12伏乘以50安时，得出电瓶的输出功率为600瓦如果逆变器的效率为90%，则我们再用90%乘以600瓦，得出540瓦这就是说，您的这块电瓶可推动一台输出功率最大为540瓦的逆变器当然，您也可以采取一步到位式的采购办法，即先不管目前自己车上用的电瓶的规格，而买一台输出功率为800瓦的逆变器。

然后，先在眼下这块电瓶的允许范围内使用，等将来换了更大的车后再满功率使用最后，对逆变器的功率要求不高，比如说有100瓦就够了，那您完全可以买个小功率逆变器此外，在确定逆变器的功率时，还有一个重要原则，即在使用逆变器时，不要长期满载运行，否则会大大缩短逆变器的寿命，同时逆变器的故障率也将显著上升我们强烈建议用户，最好在不超过额定功率85%的状态下使用逆变15•问：使用车载逆变器须要注意些什么？答：首先，要严格按照用户手册的规定来使用逆变器；其次，逆变器的输出电压是220伏交流电，而这个220伏电是在一个狭小的空间并处于可移动状态，因此要格外小心应将其放在较为安全的地方（特别要远离儿童！），以防触电在不使用时，最好切断其输入电源第三，不要将逆变器置于太阳直。