什么是逆变器？
逆变器(或功率逆变器)是电力电子用于将DC电压转换为交流电压的装置。虽然DC电源用于小电气小工具，但大多数家用设备都在交流电源上运行。因此，我们需要一种高效的方法来将DC电力转换为交流电源。
逆变器是静态装置。它可以把一种形式的电能转换成其他形式的电能。但它不能发电。因此，逆变器是一个转换器，而不是发电机。
它可以作为一个独立的设备使用，例如太阳能发电或回家电器的电源。逆变器从电池采用直流电源，并在电源故障时转换为交流电源。
电力系统网络中用于将大容量直流电源转换为交流电源的功率逆变器。即在HVDC的接收端使用输电线路。这个逆变器被称为grid-tie逆变器。
逆变器如何工作?
让我们通过一个例子来了解逆变器的工作原理。一个灯泡连接一个电池。这是一条闭合的路径。因此电流就会流过灯泡。
灯泡有两个端子A和B。电池的正极和负极分别与“A”和“B”端连接，灯泡会发光。
现在，换掉电池的两端。灯泡在这种情况下也会发光。那么，这两种情况有什么不同呢?
这里，有一点是不同的，那就是交流电流。
现在想象一下，你可以以每分钟50或60转的速度旋转电池。会发生什么呢?方向会改变50或60次。这类似于交流电源。频率是50或60赫兹。
这只是为了了解逆变器的工作原理。实际上，逆变器从来没有像这样工作，它没有旋转部件。
逆变器使用电力电子开关，比如IGBT.,场效应晶体管。开关的数量取决于逆变器的类型。
让我们拍摄单相全桥逆变器的电路图以了解工作。
有四个开关。与开关和负载相连的直流电源。
当开关S1、S2处于ON状态，S3、S4处于OFF状态时，通过负载的电流方向为正。它给出了交流输出的一个正半周期。
现在，开关S3和S4为ON，S1和S2 OFF。的当前的流向相反的方向。它给出了AC输出的负半周期。
开关的开、关时间决定了输出频率。逆变器的输出为方波。用来产生正弦波的滤波器。
类型的逆变器
根据输出波形
逆变器有三种类型。
- 方波逆变器
- 改进的正弦波逆变器
- 正弦波逆变器
方波逆变器
这是使用最少但最简单的一种逆变器。该逆变器的输出波形为方波。家用电器和大多数设备都是用交流电工作的，专为正弦波。
它将直流电信号转换为移相交流信号。但输出不是纯交流信号。这是最便宜的逆变器。
如果将设备与方波逆变器连接，则会产生更多的损失。设备可能在最坏的情况下受损。
这些类型的逆变器用于产生正弦波逆变器使用滤波器(例如。主动低通滤波器)。
改进的正弦波逆变器
这种逆变器也称为准波逆变器。这个逆变器产生接近正弦波的信号。但它不能产生平滑的正弦波。
修改后的正弦波逆变器在相移之前会产生一些暂停。它不会像平方波一样直接从正向偏移到负面。
该逆变器的结构比方波逆变器更复杂，但比正弦波逆变器更简单。
正弦波逆变器
这是最高效和最复杂的逆变器类型。它产生与电网功率波形相似的纯正弦波。所有的交流设备设计工作在正弦波信号。
通过修改输出波形，方波逆变器可以产生正弦波。
这种逆变器的损失最小。但是这种逆变器的成本非常高。这种类型的逆变器广泛应用于住宅和商业应用。
根据负载类型
交流电源有两种类型;单相和三相。因此，有两种类型的负载。据此，有两种类型的逆变器:
- 单相逆变器
- 三相逆变器
单相逆变器
如果负载为单相，则用逆变器运行负载即为单相逆变器。有两种类型;
- 半桥逆变器
- 全桥逆变器
单相半桥逆变器
两个晶体闸流管(S1和S2)连接两个反馈二极管(D1和D2)如下图所示。
供应电压分为两个相等的部分。用于了解工作原理的电阻载荷。
模式1
晶闸管S1在此模式下为ON，S2关闭。电流流动路径为V / 2-S1-B-RL-A-V / 2。
流过负载的电流是B向A方向的。负载上的电压是正V/2。在这种模式下，输出产生了正循环。
模式2
在此模式下，晶闸管S2为ON, S1为OFF。电流流动路径为V / 2-A-RL-B-S2-V / 2。
电流通过负载A流向负载B。负载上的电压是负V/2。在这种模式下，产出会出现负循环。
单相全桥逆变器
在全桥逆变器中，使用四个晶闸管和四个反馈二极管。一个直流电源应用于电路。
在半桥式逆变器中，一次有一个开关导通。在全桥逆变器中，两个开关在同一时间导通。
模式1
在此模式下，晶闸管S1和S2处于ON状态，S3和S4处于OFF状态。电流流动路径为V-S1-A-RL-B-S2-V。
通过负载的电流从A到B，形成一个正半周期。
模式2
晶闸管S3和S4为ON，晶闸管S1和S2为OFF。电流流动路径为V-S3-B-RL-A-S4-V。
通过负载的电流从B到A，产生一个负半周的输出。
三相逆变器
一般来说，三相交流电源用于工业和负载是三相的。在这种情况下，三相逆变器用于运行此负载。
在一个三相逆变器中，使用了六个二极管和六个可控硅。根据可控硅的导通时间，该逆变器可分为两种类型;
- 120度操作模式
- 180度操作模式
120度操作模式
同时，两个晶闸管处于传导状态。所有晶闸管的导通时间为120度。也就是说，120度时开关是开着的，240度时是关着的。
相电压的形状是准方波，线电压的形状是三步波形。
180度操作模式
三个晶闸管同时导电。所有晶闸管的导通时间为180度。
线路电压和相位电压的形状与120度运行方式相反。这里，对于相电压，波形为三阶波，对于线电压，波形为准方波。
在180度工作模式下，共桥的两个晶闸管同时处于ON和OFF状态。例如，在半周期(180度)中S1为ON，下一个半周期S4为ON。同时，S1关闭，S4打开。由于这种同时传导，电源可能会对电路进行分类。
这个问题在120度操作模式下不会发生。
逆变器的应用
逆变器的一些应用包括:
- 当主电源不可用时，应使用不间断电源(UPS)使用电池和逆变器。
- 的电源逆变器中使用的直流输电线路。它还用于连接两个异步AC系统。
- 太阳能电池板的输出是直流电源。的太阳能逆变器用于将直流电源转换为交流电源。
- 逆变器通过使用一个控制单元(闭环变频)。通过提供可变电压来控制逆变器的速度。例如，它用于冰箱、压缩机电机、铁路运输、感应电机速度控制电动汽车。
- 它可以将低频交流电源转换为使用的更高频率感应加热。
谁发明了逆变器?
在逆变器发明之前，用电机发电机组和旋转变频器将直流电源转换为交流电源。
工程术语逆变器首先由David Prince在题为标题的文章中引入“变频器”在1925年。在本文中，Price将逆变器定义为a的逆整流器。
整流器这个术语在1925年之前已经使用了20多年。旋转转换器用作整流，直到二极管不可用。当它用于直流转换为交流时，称为“倒置旋转”。
电力电子开关发明后，开始了变换器的新时代。并增加了逆变器的应用。这导致了逆变器的进步。
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R.K.Gupta