逆變器是一種可以將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的電子設(shè)備。它具有可變的輸入和輸出特性。借助逆變器，汽車電池可用于為普通家用電器供電。這樣，即使沒有常規(guī)交流電源，也可以在露營地或海灘使用任何家用電器。逆變器的一個常見用途是僅用汽車電池在荒無人煙的地方為電視供電。

有了逆變器，隨時隨地都可以有交流電

如果您需要為以 230 VAC(50 Hz)運行的設(shè)備供電，但沒有提供該電壓的家用電源插座，則需要使用逆變器和直流發(fā)電機，例如 12 V 汽車電池、大型電池，甚至是合適的太陽能電池板。事實上，在沒有交流電的地方，這些設(shè)備與光伏電池板結(jié)合使用，并且它們的使用日益增多。

根據(jù)產(chǎn)生的信號類型，逆變器有不同的型號，例如：

· 方波逆變器;

· 修正正弦波逆變器;

· 純正弦波逆變器。

這些輸出的比較和參考電壓由家用電壓制成，具有完美的正弦波形。逆變器產(chǎn)生的波形可以通過方程概括。因此，可以構(gòu)建通過 DAC 電路再現(xiàn)信號的數(shù)字逆變器。由不同類型的逆變器產(chǎn)生的一些頻率為 50 Hz 的交流波形。因此，用戶應(yīng)根據(jù)要供電的負(fù)載自行檢查設(shè)備的輸出信號?？梢允褂脙?yōu)質(zhì)的示波器進行此類檢查，記住使用適當(dāng)?shù)姆謮浩鲗㈦妷褐抵糜跍y量儀器支持的范圍內(nèi)。也可以使用優(yōu)質(zhì)的頻譜分析儀來檢查信號中的諧波。

如果要供電的負(fù)載是純電阻且經(jīng)濟價值不高，用戶可以安全地使用方波逆變器。事實上，電阻負(fù)載不需要特定的波形;重要的是其兩端有合適的功率。在某些情況下，即使是直流電壓可以使用，結(jié)果是一樣的。以鎢絲白熾燈泡為例。它們可以處理任何類型的電信號。另一方面，如果負(fù)載是電感性或電容性的，則需要盡可能接近正弦波的信號，否則它們可能會發(fā)生故障并產(chǎn)生等于電源頻率的本底噪聲。當(dāng)然，最好的發(fā)電設(shè)備是純正弦波逆變器。它適合為任何類型的負(fù)載供電，因為再現(xiàn)的信號忠實地遵循正弦波的形狀。顯然，這些類型的逆變器更復(fù)雜，成本也更高。同樣，使用 50 Hz 的頻率，可以確定上圖波形背后的數(shù)學(xué)方程。

請注意，如果 x 為負(fù)，則 Sign(x) 函數(shù)返回 -1;如果 x 為正，則返回 +1;如果 x 為零，則返回 0。在這些波形中，顯然純波形由正弦信號表示，其中不包含任何類型的失真。

逆變器的運行

逆變器是一種將能量從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式的設(shè)備，它在輸出端將輸入端的直流電轉(zhuǎn)換為交流電。該設(shè)備使用變壓器，該變壓器從另一個線圈產(chǎn)生的可變磁場產(chǎn)生感應(yīng)交流電。如果交流電流過線圈，它會產(chǎn)生磁場。如果電流方向改變，磁場的極性也會改變。變壓器的次級線圈可以產(chǎn)生與初級線圈不同的電壓，從而改變這些電感器的特性。如果將適當(dāng)?shù)碾娏﹄娮与娐放c變壓器匹配，使電流連續(xù)快速地改變方向(50 Hz 或 60 Hz)，則可以制作一個簡單的逆變器來產(chǎn)生方波。輸出信號的頻率取決于初級線圈上的電流流動方式。為了使電流能夠快速改變方向，必須使用適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體電子開關(guān)，例如晶體管、IGBT 或較新的 MOSFET。

方波逆變器

這是一種產(chǎn)生方波交流信號的設(shè)備，如前所述，因此大多數(shù) 230 VAC 負(fù)載不會接受這種波形。使用這種逆變器，可以為老式白熾燈泡、小電阻加熱器或幾瓦的錫烙鐵供電。出于這個原因，它并沒有得到廣泛使用，但它的實現(xiàn)對于理解這種能量轉(zhuǎn)換的工作原理很有用。由于電抗反饋現(xiàn)象，它可以升溫相當(dāng)多。其性能相當(dāng)?shù)?，產(chǎn)生的諧波失真高達42%。該電路使用非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器來驅(qū)動變壓器的初級線圈。典型的振蕩頻率約為50Hz，改變它需要改變電容器C1和C2以及電阻器R1和R2的值。從圖中的頻譜圖可以看出，輸出信號含有豐富的諧波，并且無法供給電容和電感負(fù)載，只能供給電阻負(fù)載。逆變器的功率由兩個晶體管和變壓器決定。

其操作非常簡單：當(dāng)?shù)谝粋€晶體管閉合時間等于 T/2 時，負(fù)載兩端的瞬時電壓為 V/2。另一方面，當(dāng)?shù)诙€晶體管閉合時間等于 T/2 時，負(fù)載兩端的瞬時電壓為 -V/2。設(shè)計人員必須確保兩個晶體管不會同時閉合。如果負(fù)載是電感性的，電流就不能立即遵循與電壓相同的波形，因此可以立即理解，這種類型的逆變器應(yīng)該僅用于電阻性負(fù)載，而不能用于電感性或電容性負(fù)載。

其他類型逆變器

為了在初級線圈的輸入端產(chǎn)生正弦波，必須使用適當(dāng)?shù)恼袷幤鳌ｏ@然，它提供的電流非常低，不足以直接驅(qū)動初級線圈。因此，必須放大電流，以便它能夠驅(qū)動變壓器的初級線圈。使用后一個組件，可以以犧牲電流為代價來增加電壓，反之亦然，但功率(伏特 x 安培)保持不變。通常，復(fù)雜波的生成是由微控制器通過 PWM 技術(shù)完成的。根據(jù)設(shè)備的分辨率，可以生成具有不同位數(shù)的正弦波，這種可能性極大地改變了逆變器的最終價格。

當(dāng)分辨率大于或等于 6 位時，正弦信號開始變得可以接受。在更高的分辨率下，結(jié)果非常專業(yè)，并且接近理想值，但硬件和軟件的復(fù)雜性以及相關(guān)成本也同樣增加。當(dāng) PWM 分辨率大于 8 位時，人眼無法察覺近似各種樣本的“階躍效應(yīng)”。完全可以相信，通過增加 PWM 的工作分辨率，生成的信號的失真率會成比例降低，并且高次諧波會少得多。