大家好,[大笑]众所周知,从交流变成直流叫“整流”,那么从直流变成交流则叫“逆变”,而这种电器,则叫逆变器。

常见的逆变器有很多种,现以我本人的意见把它分为以下几类:一是按电路形式,可以分为有工频变压器的“工频逆变器”,和是无工频变压器的高频逆变器。二是按输出波形区分,有方波/准正弦波的,有梯形波的,也有纯正弦波的。当然了,工频逆变器有正弦波的,也有方波的,也有梯形波;同样,高频逆变器也可以做出来这三种波形。

工频逆变器的优点与不足:工频逆变器的稳定性高,抗冲击能力/过载能力强,电磁干扰小,一般用于医疗、军事等专业场合。美中不足是空载功耗较大,轻载效率略低,体积大且笨重,成本略高。当然了,铜铁也能保值。

高频逆变器则刚好相反:它的空载功耗较小,电池可以低压也能出大功率,体积小重量轻,可以很小体积也能出很大功率 。但是它的稳定性比较差,故障率较高,且电磁干扰严重,抗冲击能力很弱,一般用于低成本且对电源要求不高的民用级场合。

再来说说波形的问题。市电是正弦波,它的正负极是以正弦的规律变化的,所以才叫正弦交流电。自然,它的变化过程是很“优美、柔和”的。更重要一点是,它的正负变化是连续的,大小是慢慢变化的。而方波逆变器,它的正负变化,是呈通/断变化的,所以没有正弦波的大小变化的特性。梯形波是用许多个不同电压的方波叠加,可以认为是比较粗略的正弦形式,但是电路比较复杂,实用的不多见。特别是我们现在的正弦波逆变器,大多采用的SPWM技术,本质上就是多个方波叠加起来,用电感和电容过滤平滑后,形成的完美的正弦波。

对于初学者而言,做高频式逆变器的意义不大,且难度极高,原因有如下一些:1是DC-DC的难度本身就非常大,我近30年的电子爱好者,就没见过哪本著作把推挽电路讲透彻了的,推挽电路极易产生不平衡性和尖峰,动不动炸管的事层出不穷。而工频式正弦逆变器直接跳过了这个环节,元件减少,可靠性增加。2是高压H桥非常难调试,母线高压有280-350V的高压电,制作者本身就怕被电到,除了一装就成的电路,可能碰几下就被电几回。或者装好后,有小问题没发现或注意,一通电就炸管了,根本找不到问题的根源,甚至没有反应过来就见到一阵妖烟。3是在中小功率的条件下,二者的成本相差并不是大,相反,算上制作调试时间,工频更省事。况且很多电器是启动功率大,正常工作功率小,如果是高频逆变器则要做的非常大功率才行。而工频的,可以做到额定功率并不大,但能把3-5秒的功率做到很大,来启动冰箱等不好启动的电器。甚至做好热保护,可以超载100%-300%工作0.1-5分钟,因为场效应管的电流都非常大,过载能力本身就足够。[灵光一闪]

综上所述,我们自己动手做一台工频式的纯正弦波逆变器,在恶劣天气或其他意外停电后,供风扇、冰箱,电视,笔记本等中小功率的生活必备电器使用,顺便学习一下相关的知识,还是非常不错且实用的一项业务文体活动。[得意]

正弦波逆变器,无论是高频还是工频,输出电路用推挽拓扑几乎是做不成的,因为推挽电路是交替工作,在停止的时候,电感没有续流回路(想想通断一下继电器线圈就能把人电一下,但加个续流二极管就没事了,就明白了)会产生尖峰,开关管会非常热,严重影响效率且功率大了或工作电压高了会直接击穿开关管。所以,正弦波逆变器的输出都是桥式的。半桥式的需要正负电源供电,用的不多,我们一般都是用全桥式的,俗称H桥。

很多朋友对纯正弦波逆变器是既爱又恨[我想静静],爱的是它的优良性能和战胜困难后的喜悦,[酷拽]恨的是它真的很复杂[震惊]。而且想要各种功能都做到位,就需要更多的运用经验和电路知识。好在现在单片机的性能非常优秀,过去很多的复杂电路,可以用软件生成,再配以相关的模拟电路,可以用非常少的元件,来做出来控制板,配上升压工频变压器,并上个安规电容,装上机壳,就是一台优质的电源了[灵光一闪]。下面,我们先从整机的方框图来说起。

纯正弦波逆变器制作过程(自制正弦波逆变器并不难)(1)

整机方框图

Q1/Q2、Q3/Q4组成的逆变桥,它由驱动芯片IR2110等驱动(因为上臂Q1,Q3没有共地,所以必须有驱动芯片)驱动波形由主芯片决定,然后由它们产生的大电流信号,去推动变压器T1的右边绕组,并在左边绕组上产生220V50HZ的正弦波交流电,经C1进一步滤波后,一路输出给家电,另一路反馈给主芯片来稳压。因为电池的电压是变化的,不稳压的话输出电压变化很大。而且变压器有电阻,不同功率的变压器不一样,还有就是匝比,也会影响到输出电压的大小。有了反馈后,只要变压器的参数在一个非常大的允许范围内,都可以输出稳定的220V电压。

好了,我们先说到这里,下期再来讲详细的原理图。看个这个方框图,是不是觉得非常简单……欢迎各位提问互动,说的不对的地方也请在评论区批评指正[来看我]

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