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智能家居中的微型逆变器是如何工作的?

Simon观察 来源:电子发烧友网 作者:黄山明 2023-12-29 00:49 次阅读

电子发烧友网报道(文/黄山明)随着智能家居产品的增多,以及家庭光伏的普及,逆变器在家庭中的位置也越来越重要。作为一种能将直流电转换为交流电的电子设备,逆变器主要被用于太阳能光伏系统、电动汽车和不间断电源(UPS)等领域。在智能家居中,逆变器可以将所产生的直流电转换为交流电,以满足家庭和企业的正常用电需求。

逆变器的发展历程

逆变器是一种能将直流电转换为交流电的电子设备,由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成,主要以由开关管(MOSFETIGBT晶闸管等)构成的半桥为基础。并联逆变器由一对个晶闸管、电容(C)、中心抽头变压器(T)和一个电感(L)组成,而串联逆变器则由一对晶闸管、电阻(R)、电感(L)和电容(C)组成。

逆变器的发展历史可以追溯到20世纪初期。在这个时期,人们开始尝试使用电力电子技术将直流电转换为交流电。随着半导体技术和电力电子技术的不断发展,逆变器逐渐成为一种重要的电力转换设备。

在1931年的文献中,逆变器的原理就已经被提及。20世纪初,真空管和充气管开始被用于逆变器的开关电路研究,其中使用最广泛的是闸流管。到了20世纪70年代,可关断晶闸管(GTO)开始被广泛运用于电力电子设备中。

80年代,绝缘栅双极晶体管(IGBT)的出现引领了第三代逆变器的发展。随后在90年代,智能功率模块(IPM)的应用推动了第四代逆变器的进步。进入21世纪后,现代逆变器已经发展到了第五阶段,特别是光伏逆变器的发展尤为突出。在这一阶段,MPPT(最大功率点跟踪)控制器的应用使得逆变器能够实时侦测太阳能板的发电电压,并追踪最高电压电流值,使系统以最大功率输出。

进入21世纪以来,逆变器技术得到了更加广泛的应用。随着光伏、风能等可再生能源的快速发展,逆变器在光伏发电系统、风力发电系统等领域的应用越来越广泛。同时,随着电力系统的智能化和电网的升级,逆变器也逐渐成为智能电网和分布式能源系统中的重要组成部分。

在逆变器的发展过程中,还出现了多种不同类型的逆变器,如正弦波逆变器、方波逆变器和PWM逆变器等。这些不同类型的逆变器各有优缺点,适用于不同的应用场景。

总之,逆变器的发展历史是一个不断追求更高效率、更高可靠性和更智能化的过程。随着技术的不断进步和应用需求的不断增加,逆变器技术还将继续发展。

逆变器是如何工作的

逆变器的工作原理非常简单,一句话概括就是将直流电转换为交流电。具体来说,逆变器通过控制半导体开关的通断,将直流电转换为交流电。在逆变器中,半导体开关通常采用晶体管或可控硅等器件,通过控制它们的通断时间,可以产生不同频率和幅值的交流电。

逆变器的工作过程可以分为三个阶段:整流、滤波和逆变。首先,输入的直流电经过整流电路转换为脉动的直流电,然后通过滤波电路滤除其中的交流成分,得到较为平滑的直流电。最后,通过逆变电路将平滑的直流电转换为交流电,输出到负载。

在逆变电路中,通常采用脉宽调制(PWM)技术来控制半导体开关的通断时间,从而产生不同频率和幅值的交流电。PWM技术可以通过控制脉冲的宽度来调节输出电压的幅值和频率,从而实现逆变器的输出调节。

打个比方,逆变器的工作过程类似开关电源,通过一个振荡芯片,或者特定的电路,控制着振荡信号的输出。信号在经过放大后,推动场效应管不断开关。这样,当直流电输入之后,经过这个开关动作,就形成了一定的交流特性。最后,经过修正,就可以得到类似电网上的那种正弦波交流。

而在智能家居产品中,通常使用的是微型逆变器,与正常的逆变器相比,区别在于其功率级别和独特的工作机制。微型逆变器的功率通常小于或等于1000瓦,全称是微型光伏并网逆变器。“微型”是相对于传统的集中式逆变器而言的。

在功能上,微型逆变器每一个光伏组件都有自己的逆变器,可以将每一块光伏组件产生的直流电转化为交流电。这种方式使得每一组光伏电池板的工作效率都能达到最大,从而提升了整个系统的能量输出。此外,微型逆变器还具有光能转化效率高、安全性强以及有效克服“木桶效应”等优点。

小结

在智能家居中,微型逆变器的这些优点可以帮助提高能源的使用效率,降低能源成本,从而实现更加舒适、安全和高效的生活环境。特别是在家庭发电系统中,微型逆变器的应用可以充分利用每一个光伏电池板的电能输出,从而提升整个系统的能量输出。因此,微型逆变器对于智能家居的发展具有重要的推动作用。

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