逆變器

逆變器是把直流電能（電池、蓄電瓶）轉變成定頻定壓或調頻調壓交流電（一般為220V,50Hz正弦波）的轉換器。它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成。廣泛適用於空調、家庭影院、電動砂輪、電動工具、縫紉機、DVD、VCD、電腦、電視、洗衣機、抽油煙機、冰櫃，錄像機、按摩器、風扇、照明等。如駕車外出工作或外出旅遊，可用逆變器連線蓄電池帶動電器及各種工具工作。通過點菸器輸出的車載逆變是20W 、 40W、 80W、 120W到150W 功率規格。再大一些功率逆變電源要通過連線線接到電瓶上。把家用電器連線到電源轉換器的輸出端就能在汽車內使用各種電器。可使用的電器有：手機、筆記本電腦、數碼攝像機、照像機、照明燈、電動剃鬚刀、CD機、遊戲機、掌上電腦、電動工具、車載冰櫃及各種旅遊、野營、醫療急救電器等。

基本介紹

• 中文名：逆變器
• 外文名：inverter
• 別名：變流器、反流器
• 分類：半橋逆變器、全橋逆變器 等

功能簡介

工作原理

逆變器是一種DC to AC的變壓器，它其實與轉化器是一種電壓逆變的過程。轉換器是將電網的交流電壓轉變為穩定的12V直流輸出，而逆變器是將Adapter輸出的12V直流電壓轉變為高頻的高壓交流電；兩個部分同樣都採用了用得比較多的脈寬調製（PWM）技術。其核心部分都是一個PWM集成控制器，Adapter用的是UC3842，逆變器則採用TL5001晶片。TL5001的工作電壓範圍3.6～40V，其內部設一個誤差放大器，一個調節器、振盪器、有死區控制的PWM發生器、低壓保護迴路及短路保護迴路等。

輸入接口部分：輸入部分有3個信號，12V直流輸入VIN、工作使能電壓ENB及Panel電流控制信號DIM。VIN由Adapter提供，ENB電壓由主機板上的MCU提供，其值為0或3V，當ENB=0時，逆變器不工作，而ENB=3V時，逆變器處於正常工作狀態；而DIM電壓由主機板提供，其變化範圍在0～5V之間，將不同的DIM值反饋給PWM控制器反饋端，逆變器向負載提供的電流也將不同，DIM值越小，逆變器輸出的電流就越大。

電路圖

電壓啟動迴路：ENB為高電平時，輸出高壓去點亮Panel的背光燈燈管。

原理圖

PWM控制器：有以下幾個功能組成：內部參考電壓、誤差放大器、振盪器和PWM、過壓保護、欠壓保護、短路保護、輸出電晶體。

直流變換：由MOS開關管和儲能電感組成電壓變換電路，輸入的脈衝經過推挽放大器放大後驅動MOS管做開關動作，使得直流電壓對電感進行充放電，這樣電感的另一端就能得到交流電壓。

LC振盪及輸出迴路：保證燈管啟動需要的1600V電壓，並在燈管啟動以後將電壓降至800V。

輸出電壓反饋：當負載工作時，反饋採樣電壓，起到穩定I逆變器電壓輸出的作用。

具備作用

逆變器是把直流電能（電池、蓄電瓶）轉變成交流電（一般為220v50HZ正弦或方波）。通俗的講，逆變器是一種將直流電（DC）轉化為交流電（AC）的裝置。它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成。

簡單地說，逆變器就是一種將低壓（12或24伏或48伏）直流電轉變為220伏交流電的電子設備。因為通常是將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。處在一個“移動”的時代，移動辦公，移動通訊，移動休閒和娛樂。在移動的狀態中，不但需要由電池或電瓶供給的低壓直流電，同時更需要在日常環境中不可或缺的220伏交流電，逆變器就可以滿足需求。

半橋式逆變器架構

工作特點

1. 轉換效率高、啟動快；
2. 安全性能好：產品具備短路、過載、過/欠電壓、超溫5種保護功能；
3. 物理性能良好：產品採用全鋁質外殼，散熱性能好，表面硬氧化處理，耐摩擦性能好，並可抗一定外力的擠壓或碰擊；
4. 帶負載適應性與穩定性強。

工作效率

逆變器在工作時其本身也要消耗一部分電力，因此，它的輸入功率要大於它的輸出功率。逆變器的效率即是逆變器輸出功率與輸入功率之比，即逆變器效率為輸出功率比上輸入功率。如一台逆變器輸入了100瓦的直流電，輸出了90瓦的交流電，那么，它的效率就是90%。

使用範圍

1. 使用辦公設備（如：電腦、傳真機、印表機、掃瞄器等）；
2. 使用生活電器（如：遊戲機、DVD、音響、攝像機、電風扇、照明燈具等）；
3. 或需要給電池（手機、電動剃鬚刀、數位相機、攝像機等電池）充電時；

使用注意

1、直流電壓要一致

每台逆變器都有接入直流電壓數值，如12V，24V等，要求選擇蓄電池電壓必須與逆變器直流輸入電壓一致。例如，12V 逆變器必須選擇12V蓄電池。

逆變器（圖4）

2、逆變器輸出功率必須大於電器的使用功率，特別對於啟動時功率大的電器，如冰櫃、空調，還要留大些的餘量。

3、正、負極必須接正確

逆變器接入的直流電壓標有正負極。紅色為正極（+），黑色為負極（—），蓄電池上也同樣標有正負極，紅色為正極（+），黑色為負極（—），連線時必須正接正（紅接紅），負接負（黑接黑）。連線線線徑必須足夠粗，並且儘可能減少連線線的長度。

4、應放置在通風、乾燥的地方，謹防雨淋，並與周圍的物體有20cm以上的距離，遠離易燃易爆品，切忌在該機上放置或覆蓋其它物品，使用環境溫度不大於40℃。

5、 充電與逆變不能同時進行。即逆變時不可將充電插頭插入逆變輸出的電氣迴路中。

6、兩次開機間隔時間不少於5秒（切斷輸入電源）。

7、請用乾布或防靜電布擦拭以保持機器整潔。

8、在連線機器的輸入輸出前，請首先將機器的外殼正確接地。

9、為避免意外，嚴禁用戶打開機箱進行操作和使用。

10、懷疑機器有故障時，請不要繼續進行操作和使用，應及時切斷輸入和輸出，由合格的檢修人員或維修單位檢查維修。

逆變器（圖5）

11、在連線蓄電池時，確認手上沒有其它金屬物，以免發生蓄電池短路，灼傷人體。

12、使用環境，基於安全和性能的考慮，安裝環境應具備以下條件：

(1)乾燥：不能浸水或淋雨；

(2)陰涼：溫度在0℃與40℃之間；

(3)通風：保持殼體上5CM內無異物，其它端面通風良好。

13、安裝使用方法

(1)將轉換器開關置於關（OFF）的位置，然後把雪茄頭插入車內點菸器插口，確保插到位而接觸良好；

(2)確認所有電器的功率在G-ICE標稱功率以下方可使用，將電器的220V插頭直接插入轉換器一端的 220V插座內，並確保兩個插座所有連線電器的功率之和在G-ICE標稱功率以內；

(3)開啟轉換器開關，綠色指示燈亮，表示工作正常；

(4)紅色指示燈亮，表示因過壓/欠壓/過載/過溫，導致轉換器關斷；

(5)在很多情況下，由於車用點菸器插口輸出有限，使得正常使用時轉換器報警或關斷，這時只要發動車輛或減小用電功率即可恢復正常。

14、注意事項

(1)電視機，顯示器，電動機等在啟動時電量達到峰值，儘管轉換器可以承受標稱功率2倍的峰值功率，但有些功率符合要求的電器的峰值功率可能會超過轉換器的峰值輸出功率，引發過載保護，電流被關斷。同時帶動多個電器，可能發生這種情況，這時應先關閉電器開關，打開轉換器開關，然後逐個打開電器開關，並應最先開啟峰值最高的電器；

逆變器（圖6）

(2)在使用過程中，電瓶電壓開始下降，當轉換器DC輸入端的電壓降到10.4-11V時，報警器發出峰鳴聲，此時電腦或其它敏感電器應及時關閉，若忽視報警聲，轉換器將在電壓到9.7-10.3V時，自動關斷，這樣可以避免電瓶被過量放電，電源保護關斷後，紅色指示燈亮起；

(3)應及時啟動車輛，給電瓶充電，防止電量衰竭，影響汽車啟動和電瓶壽命；

(4)儘管轉換器沒有過壓保護功能，輸入電壓超過16V，仍有可能損壞轉換器；

(5)連續使用後，殼體表面溫度會上升到60℃，注意氣流通暢，易受高溫影響的物體應遠離。

技術參數

逆變分類

按源流性質

有源逆變器：是使電流電路中的電流，在交流側與電網連線而不直接接入負載的逆變器。

無源逆變器：使電流電路中的電流，在交流側不與電網連線而直接接入負載（即把直流電逆變為某一頻率或可調頻率的交流電供給負載）的逆變器。

按併網類型

分為離網型逆變器和併網型逆變器。

按拓撲結構

分為兩電平逆變器，三電平逆變器，多電平逆變器。

按功率等級

分為大功率逆變器，中功率逆變器，小功率逆變器。

常見類型

1、中小功率

中小功率逆變電源是戶用獨立交流光伏系統中重要的環節之一，其可靠性和效率對推廣光伏系統、有效用能、降低系統造價至關重要?因而各國的光伏專家們一直在努力開發適於戶用的逆變電源，以促使該行業更好更快地發展。

2、多重串聯型

多重串聯型逆變器套用於電動汽車有諸多優點。串聯結構輸出電壓矢量種類大大增加，增強了控制的靈活性，提高了控制的精確性；同時降低了電機中性點電壓的波動。逆變器的旁路特點可提高充電和再生制動控制的靈活性。

隨著人們對城市環境的日益關切，電動汽車的發展得到了一個難得的機遇。在城市交通中，電動大客車由於載量大，綜合效益高，成為優先發展的對象。電動大客車大都採用三相交流電機，由於電機功率大，三相逆變器中的器件需要承受高電壓和大電流應力的作用，較高的dv/dt又使電磁輻射嚴重，並且需要良好的散熱。

而採用多重串聯型結構的大功率逆變器則降低了單個器件承受的電壓應力，降低了對器件的要求；降低了dv/dt值，減少了電磁輻射，器件的發熱也大大減少；由於輸出電平種類增加，控制性能更好。

多重串聯型逆變器適用於大功率的電動汽車驅動系統。採用多重串聯型結構，可降低多個蓄電池串聯帶來的危險，降低器件的開關應力和減少電磁輻射。但需要的電池數增加了2倍。

多重串聯型結構輸出電壓矢量種類大大增加，從而增強了控制的靈活性，提高了控制的精確性；同時降低電機中性點電壓的波動。為維持每組蓄電池電量的均衡，在運行時需要確保電池的放電時間一致。通過旁路方式，可靈活地對蓄電池組充電，還可控制再生制動的力矩。

按波弦性質

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日常使用的電網一樣甚至更好的正弦波交流電，因為它不存在電網中的電磁污染。

正弦波逆變器介紹了正弦波逆變器技術，闡述了正弦波逆變器發展中典型逆變方式的工作原理，以及典型逆變電路的工作過程。內容包括:逆變器主電路的基本形式，如電壓型電流型...

方波逆變器輸出的則是質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生，這樣，對負載和逆變器本身造成劇烈的不穩定影響。同時，其負載能力差，僅為額定負載的40－60%，不能帶感性負載。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，出現了準正弦波（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，屬於方波範疇，連續性不好。

總括來說，正弦波逆變器提供高質量的交流電，能夠帶動任何種類的負載，但技術要求和成本均高。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品。方波逆變器的製作採用簡易的多諧振盪器，其技術屬於50年代的水平，將逐漸退出市場。

逆變器根據發電源的不同，分為煤電逆變器，太陽能逆變器，風能逆變器，核能逆變器。根據用途不同，分為獨立控制逆變器，併網逆變器。

世界上太陽能逆變器，歐美效率較高，歐洲標準是97.2%，但價格較為昂貴，國內其他的逆變器效率都在90%以下，但價格比進口要便宜很多。

除了功率，波形以外，選擇逆變器的效率也非常重要，效率越高則在逆變器身上浪費的電能就少，用於電器的電能就更多，特別是當你使用小功率系統時這一點的重要性更明顯。

套用領域

1、汽車上的逆變器所獲得的220V電，是220V 50HZ，高檔點的是正弦波的，便宜的一般是方波的。

正弦波的那種和接插座上用的電，是一樣的，而方波的其實也可以用，只不過如果用風扇等有電機的設備，會有一些噪音，之所以用方波，就是因為這種調製方式成本比較低。一般，車載的這個逆變器，功率最大不過500瓦，空調一般都700多瓦。汽車裡的空調，包括那些大客車，都是讓引擎直接驅動壓縮機的，不是用電的，如果中間多一個電的轉換過程，損耗就更大了。而且也不好裝，還不如用汽車空調。

2、接筆記本，電視，碟機之類的東西，只要在他的額定功率下使用，都沒問題 但是需要注意 他是接在汽車蓄電池上的，雖然他一般都是11V就自動保護斷電，避免電壓過低導致車無法啟動，但是還是不適宜在引擎不運轉的情況下用，所以如果用負載比較大，還是建議啟動引擎。如果是給手機充電道沒什麼問題。

3、電動車上，有一個叫DC-DC的模組，他也叫 直流轉換器 ，這個模組輸入48V，輸出12V，那么你只要購買一個12V輸入的車載逆變器就可以使用。當然若你能買到48V輸入的逆變器更好，但估計很難買到 而且，這個模組一般只能提供5A電流，最多不過10A，而且車燈什麼的也要用，所以很容易過載。

建議：如果可以，多買一個 直流轉換器，這個轉換器專門給你那逆變器供電，然後如果直流轉換器只能提供5A，那么逆變器輸入就應當小於5A，否則可能會損壞那模組， 當然有一些直流轉換器電流是很大的，如果修車的地方沒有，可以到一些電器店或叫他們修理的給你進一個大電流的，或者多個直流轉換器並聯也可以，總之，不要讓他過載就可以 。

4、城市軌道車輛上有一種vvvf牽引逆變器，用於變頻變壓，在列車牽引時將高壓（一般為dc750V或DC1500V）變為頻率和電壓可調的三相電供給牽引電動動機使用，在制動時可以把列車慣性帶動牽引電機旋轉發出的三相電能轉換為直流電反饋回電網或通過能量消耗模組消耗掉。

逆變器在通信領域的主要套用在於：

• 為直流電源提供交流輔助電源。

有些維護工具需要交流電源，直流電源無法提供交流電源，可藉助逆變器提供。

• 為光伏併網電源系統提供DC-AC變換功能。

將太陽能系統產生的直流電逆變為交流電，輸入電網。

車載逆變器

設計實現

設計採用高頻直流升壓和正弦波逆變的方法設計一款由12V直流升壓為220V/50Hz交流的車載逆變器，主要由推挽電路形成的直流升壓電路、全橋逆變電路、由AT89C52單片機作為控制晶片的控制電路等組成。直流升壓電路的主要電路結構為推挽逆變電路，完成了由12V直流到310V直流的轉換；AT89C52單片機根據SPWM控制技術進行編程，完成了對全橋逆變電路正弦波輸出和保護功能的控制。使用MATLAB軟體對設計電路進行了建模仿真，結果表明該車載逆變器具有良好的運行特性。

套用範圍

車載逆變器一般使用汽車電瓶或者點菸器供電，先將低壓直流電轉換為265V左右的直流電，然後將高壓的直流電轉變為220V、50Hz的交流電。車載逆變器打破了在車內使用電器的諸多局限。車載電源不僅適用於車載系統，只要有DC12V直流電源的場合，都可使用。車載逆變器充分考慮到外部的使用環境，當發生過載或短路現象時將自動保護關機。

使用方法

1、把車載逆變器插入汽車點菸器插座內，插入時請檢查插頭與插座之間鬆緊程度。太松時把插頭部的兩邊彈片張開，然後插入點菸插座內。

2、確認車載逆變器的電源指示燈是否發亮。

3、把要使用的電器的電源插頭插入車載電源轉換器的插座內。

注意事項：

1、拔下連續使用中的電器插頭時，務必先確認使用電器的開關是否已撥在”關”上，然後再拔掉電源插頭。

2、更換車載逆變器的保險絲時務必使用同一型號、規格的保險絲，使用指定規格以外的保險絲或金屬絲會引起異常過熱和火災。

3、及時清理車載逆變器插頭處髒物，以免引起轉換器接觸不良或異常過熱。

4、使用後或不使用車載逆變器時，要從點菸插座上拔下車載逆變器並妥善保管。

選擇方法

車載逆變器是一種工作在大電流、高頻率環境下的電源產品，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，最好不要低於準正弦波；

其次，逆變器要有完備的電路保護功能；

第三，廠家要有良好的售後服務承諾；

第四，電路和產品經過一段時間的考驗。

1、選擇車載電源除了價格因素外，主要需要考慮的是車載電源對輸入電壓的要求和輸出功率的大小，此外由於各種用電器的功率差別很大，因此要根據使用需求選擇車載電源，原則是夠用為主。

2、根據使用的電器的種類不同需選擇合適的車載電源，對於日常的阻性用電器選擇方波、修正波、正弦波的都可以合使用，對於感性的用電器則必須選擇正弦波逆變器了。

3、方波/修正波逆變電源不能帶感性負載和容性負載，不能帶動空調，冰櫃，也難以為高質量的音響電視提供電源。嚴格上講方波/修正波逆變電源會影響用電器的使用壽命，這些問題在使用正弦波逆變器時不會出現。

4、一般小轎車內的點菸器保險為10A或15A（10A的保險多為老舊車型或原裝進口車型的），這說明一般的小轎車內可以使用的車載逆變電源為120W或180W的。如果需要大功率的逆變器（超過180W或200W的）則一定要看一下包裝內是否有電瓶夾線，沒有電瓶夾線的大功率逆變器在小轎車上使用會有所限制。

5、一般的車載電源在點菸器端都會有保險，汽車用品齊齊網提醒購買時一定需要打開查看一下這個保險與汽車點菸器的保險是不相匹配（理論上要小於或等於點菸器的保險），這樣點菸器的保險才能起到作用，反之會使汽車點菸器的保險燒掉，會造成沒必要的麻煩。

注意事項

首先，要嚴格按照用戶手冊的規定來使用逆變器；

其次，逆變器的輸出電壓是220伏交流電，而這個220伏電是在一個狹小的空間並處於可移動狀態，因此要格外小心。應將其放在較為安全的地方，以防觸電。在不使用時，最好切斷其輸入電源；

第三，不要將逆變器置於太陽直曬或暖風機出口附近。逆變器的工作環境溫度不宜超過攝氏40度；

第四，逆變器工作時會發熱，因此不要在其附近或上面放置物品；

第五，逆變器怕水，不要使其淋雨或撒上水。