无变压器逆变器：核心优势与如何革新太阳能发电

有时，技术能为集体社区带来巨大飞跃。无变压器技术就是此类发展之一。它为公用事业、独立发电商和集成商提供无限电力输送和降低复杂性。这意味着两种最常见的商业光伏安装类型可以利用更高效的方法并降低成本。 

无变压器逆变器比基于变压器的对应产品更小、更轻，这可能是考虑它们的主要原因。 

继续阅读，了解无变压器逆变器工作原理、最佳电路、安装注意事项及其优势。

什么是无变压器逆变器？

电源逆变器将低压直流 (DC) 电转换为电器使用的高压交流 (AC) 电。

无变压器逆变器不需要内部变压器转换能量，而是使用计算机化多步骤过程升压。逆变器内电子元件将低频直流电变为高频交流电。然后转回直流，最后转为标准频率交流电压。

无变压器逆变器的 3 个最佳电路

无变压器逆变器的三个最佳电路配置是 IC 4047、200 瓦紧凑设计和太阳能逆变器电路。它们体积小、相对简单，依靠电池或太阳能而非内部变压器。

IC 4047

图 4: IC 4047

IC 4047 是可用于无变压器逆变器的最简单电路之一。它不需要自举或特殊驱动 IC。 

然而，它比具有降低热容限和增加电流规格的类似 N 沟道器件大两到三倍。因此，设计师避免在专业和商业单元中使用它。 

工作原理

IC 4047 是低功耗多谐振荡器，可用于稳态和单稳态模式。您可在稳态模式下集成外部触发输入（真门控或补门控）。在单稳态模式下，您可正边沿或负边沿触发 IC。

其可重新触发特性允许您将输出时序延长至所需量。

它还有一个内置振荡器，允许通过外部 RC 网络实现可变频率选项。 

配置

• 电源: 满电 190V、中等电量 160V 的电池 
• IC 555: PWM
• 运算放大器 IC: 配置为带三角波的比较器以处理所需 SPWM
• BJT 缓冲开关: 根据 SPWM 脉冲设置，低侧 MOSFET 切换为相同模式
• MOSFET: 应额定用于处理 3kva 无变压器逆变器（如 IRFB4137PBF-ND）
• 铁氧体磁芯: 代替笨重铁变压器

频率测试

使用以下公式，f 单位 Hz，Rt 单位欧姆，Ct 单位法拉： 

f = 1/1.453 x Rt x Ct

您将想用数字频率表测试频率范围输出，直到获得所需结果。

元件清单 

• C1 = 0.1uF / PPC
• R1 = 56k
• IC 引脚 10/11 电阻 = 330 欧姆 – 2 个
• 上桥 P 沟道 MOSFET = FQP4P40 – 2 个
• 下桥 N 沟道 MOSFET = IRF740 = 2 个
• MOSFET 栅极电阻 = 100k – 2 个
• 光耦合器 = 4N25 – 2 个
• 稳压二极管 = 12V, 1/2 瓦 – 2 个

200 瓦紧凑设计

200 瓦配置简单高效，无需笨重变压器。为其供电的电池不占太多空间，输出 110V AC、200 瓦。 

工作原理

200 瓦简单逆变器电路使用十八节 12 伏电池串联的高压直流输入电压。IC 需要严格 5-15 伏工作电压，这来自其中一节 12 伏电池。

配置

• 电源: 十八节 12 伏电池串联
• 振荡器: 来自 IC 4093 的门 N1
• IC: 从一节 12 伏电池输入，应用于相关 IC 输出 
• 真正正弦波逆变: 使用正弦波发生器代替输入振荡器

元件清单 

• 电池 = 12V/4AH, 18 节.
• D1 = 1N4148
• 与非门 IC = 4093,
• Q1, Q2 = MPSA92
• Q3 = MJE350
• Q4, Q5 = MJE340
• Q6, Q7 = K1058,
• Q8, Q9 = J162

无变压器太阳能逆变器电路

图 3: 无变压器太阳能逆变器电路系统

无变压器太阳能逆变器电路设计通过高压 MOSFET 利用太阳能，消除了变压器。电压稳压器可根据阳光波动的功率损耗和增益调节电压波动。

工作原理

无变压器太阳能逆变器电路将太阳能转换为交流电。它们有三个主要阶段：振荡器、输出和功率传输阶段。

配置

• 电源: 开路电压范围 17V（黄昏）至 24V（强阳光）的太阳能电池板，馈入 B1 和 B2
• 降压电阻和稳压二极管: 限制至 15V 稳压电压
• 电压稳定器: 调节晴天阴天间太阳能输出电压，范围可能 170V-260V
• MOSFET: N 和 P 型，额定 450V 和 5 安培
• 振荡器: IC 555
• 输出: 高压功率 MOSFET

R₁, R₂, C₁ 公式

T₁=0.7(R₁+R₂)C 和 T₂=0.7R₁C

所以

T=0.7(R₁+2R₂)C 或 f=1.4/(R₁+2R₂)C

其中

T₁ = 高电平周期, T₂ = 低电平周期, T = 总周期, f = 频率

元件清单 

• B1 和 B2 = 来自太阳能电池板
• C1 = 0.1uF
• 二极管 = 1N4148
• R1 = 6K8
• R2 = 140K
• R3 = 10K, 10 瓦,
• R4, R5 = 100 欧姆, 1/4 瓦
• Z1 = 5.1V 1 瓦

或者，您可以安装完整 H 桥逆变器电路。优势是您只需安装单个太阳能电池板阵列即可获得 220V 输出。

图 5: 无变压器太阳能逆变器电路系统

无变压器太阳能逆变器电路设计通过高压 MOSFET 利用太阳能，消除了变压器。电压稳压器可根据阳光波动的功率损耗和增益调节电压波动。

配置

• 电源: 开路电压范围 17V（黄昏）至 24V（强阳光）的太阳能电池板，馈入 B1 和 B2
• 降压电阻和稳压二极管: 限制至 15V 稳压电压
• 电压稳定器: 调节晴天阴天间太阳能输出电压，范围可能 170V-260V
• MOSFET: N 和 P 型，额定 450V 和 5 安培
• 振荡器: IC 555
• 输出: 高压功率 MOSFET

R₁, R₂, C₁ 公式

T₁=0.7(R₁+R₂)C 和 T₂=0.7R₁C

所以

T=0.7(R₁+2R₂)C 或 f=1.4/(R₁+2R₂)C

其中

T₁ = 高电平周期, T₂ = 低电平周期, T = 总周期, f = 频率

元件清单 

• B1 和 B2 = 来自太阳能电池板
• C1 = 0.1uF
• 二极管 = 1N4148
• R1 = 6K8
• R2 = 140K
• R3 = 10K, 10 瓦,
• R4, R5 = 100 欧姆, 1/4 瓦
• Z1 = 5.1V 1 瓦

或者，您可以安装完整 H 桥逆变器电路。优势是您只需安装单个太阳能电池板阵列即可获得 220V 输出。

无变压器逆变器安装注意事项

图 4: 安装测试无变压器逆变器的工人

使用传统逆变器意味着每个必须与单个或定制隔离变压器配对。功率立即降低，因为隔离变压器效率最高 99%。加上笨重尺寸和范围限制立即挡道。无变压器逆变器直接连接到建筑或子面板（如果尺寸足够）。

没有笨重变压器，设计轻便灵活，安装选项增加。我也将消除大量直流布线和交流布线的长度与成本。您可以并联多个无变压器逆变器，利用直接电力获得最稳定性能。 

基于变压器与无变压器逆变器的区别

无变压器逆变器与传统逆变器的主要区别在于变压器本身。变压器的缺失为更清洁、更轻量、更直接的设计腾出空间。它也使效率更高。计算机化过程和升级电子元件替代变压器。

这些不间断电源现在在数据中心环境中常见于较小安装。它们提供低于 10 kVA 至约 300 kVA 的功率额定范围。 

使用无变压器逆变器的优势

图 5: 轻量紧凑无变压器逆变器

无变压器逆变器比传统型更高效，能避免内部能量损耗。由于无变压器，也消除了额外元件成本，变压器笨重巨大。无变压器版本轻巧紧凑，使用电子开关而非机械。 

无变压器逆变器机械噪音更小，机械元件发热更少。总体而言，这些特性因不需要冷却风扇、变压器和其他笨重元件而降低制造成本。 

传统逆变器通过单一功率点工作。意味着，一个元件性能低会降低整体直流输出。使用无变压器逆变器，您可以在两个不同方向安装它们同时产生直流输出。

总结

总体而言，无变压器逆变器因电子元件更少更高效而具成本效益。您有不同电路选项，但无变压器型号的整体优势是通用性。使用更小、更紧凑的电器和电子产品使生产和消费者成本更低。

电路选项取决于所需直流输出类型。或者，无变压器元件提供速度和效率优势。这项技术已发展改进数十年，将在未来革新电子消费。