逆变器的设计.pdf

逆变器设计的知识点： 1. 逆变器的作用和重要性：逆变器是一种将直流电（DC）转换为交流电（AC）的电力电子设备。在电力系统中，变电站和调度所的继电保护和综合自动化管理设备有的是单相交流供电的，其中一部分设备无法长时间停电。逆变器的设计对于确保这些关键设备的电力供应稳定性至关重要。 2. 逆变器与UPS的区别：逆变器与不间断电源（UPS）在设计和功能上有所不同。UPS设备内置的蓄电池容量有限，供电时间较短，而逆变器不需要与交流电网同步，且能处理更宽范围的输入电压，并以更高的效率输出稳定交流电。 3. 逆变器设计要求： - 输出电压：要求为单相220V交流电（AC），有效值，频率为50Hz±1Hz。 - 输出功率：以1KW为例，允许过载20%，即最大功率为1200W。 - 输出电流：峰值允许最大为有效值的3倍。 - 整机效率：设计目标要求η≥82%。 4. 电力电子器件的发展：逆变器设计中所用电力电子器件的发展经历了从晶闸管（SCR）、可关断晶闸管（GTO）、晶体管（BJT）、绝缘栅晶体管（IGBT）等多个阶段。IGBT以其高可靠性、简单驱动、无需缓冲电路和高开关频率等优势成为逆变器设计的首选器件。 5. IGBT的工作原理和特点：IGBT作为电力电子器件，可以在导通和短路状态下承受电流冲击。并联和串联IGBT模块较为容易，但其负载循环次数有限，主要的失效机理是阴极引线焊点开路和焊点的疲劳强度较低，此外，绝缘材料的缺陷也是关注的问题。 6. 正弦波逆变器的输出波形质量要求：对逆变器输出波形质量的要求主要包括稳态精度高和动态性能好两个方面。这需要逆变器控制策略简单且具有优良的动静态性能。 7. 正弦波输出变压变频电源的SPWM调制技术：现有的正弦波输出变压变频电源产品中，SPWM调制技术用于得到PWM波形。双极性调制技术的缺点是功率管工作频率高，开关损耗大。 8. 逆变器的主电路形式：逆变器的主电路形式主要分为两种，即有工频变压器的逆变电源和无工频变压器的逆变电源。有工频变压器的逆变电源效率较高，但响应速度慢，波形畸变严重，带非线性负载能力差，噪声大。无工频变压器的逆变电源则将直流电先逆变成高频方波，再经过高频升压变压器、整流滤波得到稳定的直流电压，最后由逆变器以SPWM方式输出交流电压。 9. 逆变器的电路设计：有工频变压器的逆变电源主回路设计中，采用了以IGBT为开关管的桥式逆变电路形式。电路需要考虑变压器的匝比设计、滤波电路的设计等，以确保输出的正弦波形质量。 10. 逆变器设计中的技术挑战和研究方向：逆变器设计中，需要关注IGBT模块的可靠性问题，以及逆变器控制策略的研究开发，尤其是针对SPWM调制方式的数字化控制策略，以期获得更高的效率和更好的波形质量。 11. 数字化控制策略和主控芯片的应用：文章提到了使用TMS320F240数字信号处理器作为逆变器控制的主控芯片。这表明逆变器设计正逐步向着数字化和智能化方向发展。 通过以上知识点的梳理，我们可以看到逆变器设计是一个技术复杂且不断发展的领域，它在电力系统中发挥着重要的作用，且随着技术的进步，逆变器的设计和性能正逐步提高。