逆变器基础认知

2024-02-25 14:04
文章标签 基础 认知 逆变器

本文主要是介绍逆变器基础认知，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

引言

这段时间发现有些行业还是比较有意思的，而且有东西可学。

电源：LLC、PFC
逆变：UPS、PCS
电机：BLDC（FOC）、PMSM
电池：电车BMS、储能

所以会写几篇文章来入门，一是做笔记总结，二是进行学习交流。

有纰漏请指出，转载请说明。

学习交流请发邮件 1280253714@qq.com

逆变器是什么

逆变器是将直流电（通常是蓄电池的电）转为高压交流电（例如380或220，50Hz）的一种电力转换设备。这个过程涉及到逆变桥、控制逻辑和滤波电路等关键组件。

逆变器又称逆变电源，是一种电源转换装置，可将12V或24V的直流电转换成240V、50Hz交流电或其它类型的交流电。它输出的交流电可用于各类设备，最大限度地满足移动供电场所或无电地区用户对交流电源的需要。有了逆变器，就可利用直流电（蓄电池、开关电源、燃料电池等）转换成交流电为电器提供稳定可靠得用电保障，如笔记本电脑、手机、手持PC、数码相机以及各类仪器等；逆变器还可与发电机配套使用，能有效地节约燃料、减少噪音；在风能、太阳能领域，逆变器更是必不可少。小型逆变器还可利用汽车、轮船、便携供电设备，在野外提供交流电源。

如何理解逆变？ - 绿芯频道 ECC的回答 - 知乎

逆变器的工作原理_哔哩哔哩_bilibili
全面解读逆变器——从工作原理到设计应用 - 21ic中国电子网

逆变器应用场景

1.电池（如特斯拉电机用到的三相交流电就是通过电池逆变而来，还有UPS不间断电源，户外电源）

2.太阳能电池板（MPPT最大功率点追踪，将不稳定的太阳能产生的直流电转为交流电）

3.PCS（储能变流器Power Conversion System，用于电网削峰填谷）

逆变器的工作原理

SPWM

了解逆变器之前先认识一下SPWMSPWM基本原理详解（图文并茂+公式推导+C程序实现）-CSDN博客

这里引用野火的代码，用DAC产生正弦波，用的是查表法，计算量较小，

#include "./dac/bsp_dac.h"//正弦波单个周期的点数
#define POINT_NUM 32/* 波形数据 ---------------------------------------------------------*/
const uint16_t Sine12bit[POINT_NUM] = {2048	, 2460	, 2856	, 3218	, 3532	, 3786	, 3969	, 4072	,4093	, 4031	, 3887	, 3668	, 3382	, 3042	, 2661	, 2255	, 1841	, 1435	, 1054	, 714	, 428	, 209	, 65	, 3		,24		, 127	, 310	, 564	, 878	, 1240	, 1636	, 2048
};uint32_t DualSine12bit[POINT_NUM];static void DAC_Config(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;DAC_InitTypeDef  DAC_InitStructure;/* 使能GPIOA时钟 */RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	/* 使能DAC时钟 */	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_DAC, ENABLE);/* DAC的GPIO配置，模拟输入 */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);/* 配置DAC 通道1 */DAC_InitStructure.DAC_Trigger = DAC_Trigger_T2_TRGO;						//使用TIM2作为触发源DAC_InitStructure.DAC_WaveGeneration = DAC_WaveGeneration_None;	//不使用波形发生器DAC_InitStructure.DAC_OutputBuffer = DAC_OutputBuffer_Disable;	//不使用DAC输出缓冲DAC_Init(DAC_Channel_1, &DAC_InitStructure);/* 配置DAC 通道2 */DAC_Init(DAC_Channel_2, &DAC_InitStructure);/* 使能通道1 由PA4输出 */DAC_Cmd(DAC_Channel_1, ENABLE);/* 使能通道2 由PA5输出 */DAC_Cmd(DAC_Channel_2, ENABLE);/* 使能DAC的DMA请求 */DAC_DMACmd(DAC_Channel_2, ENABLE);
}static void DAC_TIM_Config(void)
{TIM_TimeBaseInitTypeDef    TIM_TimeBaseStructure;/* 使能TIM2时钟，TIM2CLK 为72M */RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);/* TIM2基本定时器配置 */// TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure); TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = (500-1);       									//定时周期 20  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0x00ff;       					//预分频，不分频 72M / (0+1) = 72；TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0x0;    						//时钟分频系数TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  	//向上计数模式TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);/* 配置TIM2触发源 */TIM_SelectOutputTrigger(TIM2, TIM_TRGOSource_Update);/* 使能TIM2 */TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}static void DAC_DMA_Config(void)
{	DMA_InitTypeDef  DMA_InitStructure;/* 使能DMA2时钟 */RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA2, ENABLE);/* 配置DMA2 */DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = DAC_DHR12RD_ADDRESS;					//外设数据地址DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)&DualSine12bit ;				//内存数据地址 DualSine12bitDMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;								//数据传输方向内存至外设DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = POINT_NUM;									//缓存大小为POINT_NUM字节	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;				//外设数据地址固定	DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;							//内存数据地址自增DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Word;			//外设数据以字为单位DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Word;					//内存数据以字为单位	DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;									//循环模式DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;								//高DMA通道优先级DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;									//非内存至内存模式	DMA_Init(DMA2_Channel4, &DMA_InitStructure);/* 使能DMA2-14通道 */DMA_Cmd(DMA2_Channel4, ENABLE);
}void DAC_Mode_Init(void)
{uint32_t Idx = 0;  DAC_Config();DAC_TIM_Config();	/* 填充正弦波形数据，双通道右对齐*/for (Idx = 0; Idx < POINT_NUM; Idx++){DualSine12bit[Idx] = (Sine12bit[Idx] << 16) + (Sine12bit[Idx]);}DAC_DMA_Config();
}

大致效果是这样的 

半桥逆变电路

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单相全桥逆变电路

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三相全桥逆变电路

三相全桥式逆变器应用原理 电路图 (henlito.com)

BLDC驱动电路

图片来源：SVPWM算法原理及详解-CSDN博客

如果用过BLDC的话，会发现BLDC驱动电路实际上就是一个逆变电路，这个逆变电路会产生三相的交流电，供给电机驱动。所以实际上直流无刷电机用的是交流电（哭笑）。

光伏MPPT逆变器

光伏逆变器（PV inverter或solar inverter）是一种将光伏（PV）太阳能板产生的可变直流电压转换为市电频率交流电（AC）的逆变器，可以反馈回商用输电系统，或是供离网的电网使用。它是光伏阵列系统中重要的系统平衡（BOS）之一，可以配合一般交流供电的设备使用。

光伏逆变器的主要功能是将太阳电池组件产生的直流电转化为交流电，并入电网或供负载使用。其特点包括具有较高的效率，以最大限度地利用太阳能电池，提高系统效率，以及具有较高的可靠性。

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PCS储能变流器

储能变流器PCS概念原理与如何快速选型 - 知乎 (zhihu.com)

储能变流器在电网削峰填谷、平滑新能源波动，能量回收利用等场合实现能量双向流动，对电网电压频率主动支撑，提高供电电能质量。

储能变流器在电网发电量大，用电量少时，通过AC/DC，将电网多余的交流电转为直流电储存在大电池里；在电网负荷大时，将储存在电池里的电通过DC/AC逆变产生交流电并入电网。前者叫削峰，后者叫填谷。

新能源汽车逆变器

什么是逆变器，为什么它在新能源汽车产业中如此重要？测？-电子工程专辑 (eet-china.com)
电动汽车电机控制器工作原理，逆变器工作原理，IGBT，直流电变三相交流电原理_哔哩哔哩_bilibili

新能源汽车逆变器的核心技术是数字控制技术和功率半导体技术。

  1. 数字控制技术（主要是ECU）：逆变器的数字控制技术是其核心之一。由于新能源汽车的运行环境和使用条件复杂多变，逆变器需要实时监测系统变化并进行调整。数字控制器通过精确的计算和控制算法，可以实时监测系统工作状态、调整输出电压和频率等参数，从而确保新能源汽车的稳定和高效运行。
  2. 功率半导体技术（主要是IGBT）：逆变器的功率半导体技术主要涉及到绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等功率半导体器件的应用。IGBT作为逆变器的核心器件，负责将高压电池的直流电转换为驱动三相电机的交流电，从而控制电动汽车的性能和效率。IGBT的性能和可靠性直接影响到电动车的功率释放速度、扭矩和最大输出功率等核心指标。因此，功率半导体技术是新能源汽车逆变器实现高效、可靠运行的关键技术之一。

 

这篇关于逆变器基础认知的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/745702。

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