什么是逆变器？电气与电子工程专业学生初学者指南
简介：
在本文中，我们将解释什么是逆变器，它的功能是什么以及它的工作原理是什么。您会发现光伏阵列中的逆变器可为家庭和办公室提供交流电源。您还可以在“变频驱动器”中找到它们，以控制风扇、泵和压缩机中交流感应电机的速度、扭矩和旋转方向。
什么是逆变器？
让我们先来看看基础知识。您可能已经知道两种不同类型的电力，即直流电 (DC) 和交流电 (AC)。直流电是您可能用于基本手电筒、太阳能电池板或电池以及带有电路板的小型电气产品的一种。但是当我们谈论更大的家用电器时，电力的工作方式就大不相同了。墙壁插座的电源基于交流电 (AC)，用于为您的房屋供电。两种类型都有其自身的局限性，因此我们经常必须将一种形式转换为另一种形式以最大限度地利用它们。
逆变器是一种可以为您做到这一点的设备：将直流电转换为交流电。您可以使用示波器查看两种功率的信号。直流将为您提供基本上以最大电压沿一个方向流动的电流；你会看到一条连续的直线。另一方面，对于交流电，您会看到一个正弦波状模式，电压在一个周期内的正峰值和负峰值之间交替变化。电流本质上是“来回”传播的。
逆变器的工作
要了解逆变器的工作原理，请考虑使用直流电源为交流设备供电的电路。要将直流电转换为交流电，有四个开关。开关以这样的方式配对，当开关 1 和 4 闭合时，开关 2 和 3 将打开，反之亦然。因此，即使负载连接到直流电源，也会产生交流电。
当一对开关打开时，电流流过交流设备的右侧。类似地，当相应的第二对开关打开时，电流流过交流设备的左侧。因此，该设备将经历交流电。
设备不会出现正弦波；相反，突然切换会产生方波。这种波实际上会损坏电气设备，因此需要对其进行平滑处理。为此，工程师使用某些电子元件，例如二极管、IGBT 和 MOSFET 等。
在逆变器中使用 IGBT：
IGBT（绝缘栅双极晶体管）是一种三端半导体器件。现在考虑下图所示的电机电路。 
有一个直流电源和一个交流负载，以及连接到控制器的一堆 IGBT。每个 IGBT 都会收到来自控制器的信号，告诉它何时打开和关闭。 IGBT 配对在一起。
当你给电路加电时，控制器将开启一对 IGBT，让电流在有限的时间内通过它们，因此电机会产生交流电。
使用变频器控制电机转速：
IGBT 以每周期数次的脉动方式开启和关闭，也称为脉宽调制。循环本身被分解成更小的部分，控制器告诉 IGBT 为每个更小的部分保持关闭多长时间。通过这种方式，IGBT 允许不同量的电流流过电机。
因此，每段的平均功率导致正弦波模式。我们将周期分成更小的部分越多，正弦波就越平滑。因此，电机将经历正弦波交流电。
然后可以使用控制器来控制某个 IGBT 打开的时间量，以控制将控制电机速度、扭矩和方向的信号的相应频率和波长。
逆变器的用途：
逆变器有很多应用和用途：
- 它们用于办公室、家庭应用和大型电网系统的微型汽车适配器。
- 一个常见的应用是在光伏阵列中。
- 它们被集成到变频驱动器中，用于控制交流电机的速度、扭矩和方向。
- 它们用于工业和商业物业的 HVAC 系统。
- 它们可以用作UPS（不间断电源）。
- 它们用于太阳能发电系统。
- 它们可用于离心风机、搅拌机、泵、输送机、挤出机等。
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