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智能家居中的微型逆變器是如何工作的?

Simon觀察 ? 來源:電子發(fā)燒友網(wǎng) ? 作者:黃山明 ? 2023-12-29 00:49 ? 次閱讀

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/黃山明)隨著智能家居產(chǎn)品的增多,以及家庭光伏的普及,逆變器在家庭中的位置也越來越重要。作為一種能將直流電轉換為交流電的電子設備,逆變器主要被用于太陽能光伏系統(tǒng)、電動汽車和不間斷電源(UPS)等領域。在智能家居中,逆變器可以將所產(chǎn)生的直流電轉換為交流電,以滿足家庭和企業(yè)的正常用電需求。

逆變器的發(fā)展歷程

逆變器是一種能將直流電轉換為交流電的電子設備,由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成,主要以由開關管(MOSFETIGBT、晶閘管等)構成的半橋為基礎。并聯(lián)逆變器由一對個晶閘管、電容(C)、中心抽頭變壓器(T)和一個電感(L)組成,而串聯(lián)逆變器則由一對晶閘管、電阻(R)、電感(L)和電容(C)組成。

逆變器的發(fā)展歷史可以追溯到20世紀初期。在這個時期,人們開始嘗試使用電力電子技術將直流電轉換為交流電。隨著半導體技術和電力電子技術的不斷發(fā)展,逆變器逐漸成為一種重要的電力轉換設備。

在1931年的文獻中,逆變器的原理就已經(jīng)被提及。20世紀初,真空管和充氣管開始被用于逆變器的開關電路研究,其中使用最廣泛的是閘流管。到了20世紀70年代,可關斷晶閘管(GTO)開始被廣泛運用于電力電子設備中。

80年代,絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn)引領了第三代逆變器的發(fā)展。隨后在90年代,智能功率模塊(IPM)的應用推動了第四代逆變器的進步。進入21世紀后,現(xiàn)代逆變器已經(jīng)發(fā)展到了第五階段,特別是光伏逆變器的發(fā)展尤為突出。在這一階段,MPPT(最大功率點跟蹤)控制器的應用使得逆變器能夠實時偵測太陽能板的發(fā)電電壓,并追蹤最高電壓電流值,使系統(tǒng)以最大功率輸出。

進入21世紀以來,逆變器技術得到了更加廣泛的應用。隨著光伏、風能等可再生能源的快速發(fā)展,逆變器在光伏發(fā)電系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)等領域的應用越來越廣泛。同時,隨著電力系統(tǒng)的智能化和電網(wǎng)的升級,逆變器也逐漸成為智能電網(wǎng)和分布式能源系統(tǒng)中的重要組成部分。

在逆變器的發(fā)展過程中,還出現(xiàn)了多種不同類型的逆變器,如正弦波逆變器、方波逆變器和PWM逆變器等。這些不同類型的逆變器各有優(yōu)缺點,適用于不同的應用場景。

總之,逆變器的發(fā)展歷史是一個不斷追求更高效率、更高可靠性和更智能化的過程。隨著技術的不斷進步和應用需求的不斷增加,逆變器技術還將繼續(xù)發(fā)展。

逆變器是如何工作的

逆變器的工作原理非常簡單,一句話概括就是將直流電轉換為交流電。具體來說,逆變器通過控制半導體開關的通斷,將直流電轉換為交流電。在逆變器中,半導體開關通常采用晶體管或可控硅等器件,通過控制它們的通斷時間,可以產(chǎn)生不同頻率和幅值的交流電。

逆變器的工作過程可以分為三個階段:整流、濾波和逆變。首先,輸入的直流電經(jīng)過整流電路轉換為脈動的直流電,然后通過濾波電路濾除其中的交流成分,得到較為平滑的直流電。最后,通過逆變電路將平滑的直流電轉換為交流電,輸出到負載。

在逆變電路中,通常采用脈寬調(diào)制(PWM)技術來控制半導體開關的通斷時間,從而產(chǎn)生不同頻率和幅值的交流電。PWM技術可以通過控制脈沖的寬度來調(diào)節(jié)輸出電壓的幅值和頻率,從而實現(xiàn)逆變器的輸出調(diào)節(jié)。

打個比方,逆變器的工作過程類似開關電源,通過一個振蕩芯片,或者特定的電路,控制著振蕩信號的輸出。信號在經(jīng)過放大后,推動場效應管不斷開關。這樣,當直流電輸入之后,經(jīng)過這個開關動作,就形成了一定的交流特性。最后,經(jīng)過修正,就可以得到類似電網(wǎng)上的那種正弦波交流。

而在智能家居產(chǎn)品中,通常使用的是微型逆變器,與正常的逆變器相比,區(qū)別在于其功率級別和獨特的工作機制。微型逆變器的功率通常小于或等于1000瓦,全稱是微型光伏并網(wǎng)逆變器?!拔⑿汀笔窍鄬τ趥鹘y(tǒng)的集中式逆變器而言的。

在功能上,微型逆變器每一個光伏組件都有自己的逆變器,可以將每一塊光伏組件產(chǎn)生的直流電轉化為交流電。這種方式使得每一組光伏電池板的工作效率都能達到最大,從而提升了整個系統(tǒng)的能量輸出。此外,微型逆變器還具有光能轉化效率高、安全性強以及有效克服“木桶效應”等優(yōu)點。

小結

在智能家居中,微型逆變器的這些優(yōu)點可以幫助提高能源的使用效率,降低能源成本,從而實現(xiàn)更加舒適、安全和高效的生活環(huán)境。特別是在家庭發(fā)電系統(tǒng)中,微型逆變器的應用可以充分利用每一個光伏電池板的電能輸出,從而提升整個系統(tǒng)的能量輸出。因此,微型逆變器對于智能家居的發(fā)展具有重要的推動作用。

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