反用換流器
反用換流器(inverter,也稱逆變器、變流器、反流器,或稱電壓轉換器)是一個用於將直流電變換成交流電的電路。有些電子裝備必須採用交流電來驅動,但若所提供的卻是直流電源,此時便須使用逆變器,將直流電轉成交流電後方可驅動該電子裝備。逆變器可變動交流電的頻率,所以用在電機類控制元件上稱為變頻器,可用來控制AC感應馬達的轉速。
分類
一、電路形式
根據逆變器的電路形式與輸出的交流信號,可分為半橋逆變器、全橋逆變器和三相橋式逆變器。1.半橋逆變器
半橋逆變器由兩個開關串聯組成,輸出端位於兩個開關的中點,由上下兩個開關的開通、關斷來決定輸出的電壓。半橋逆變器配合兩個分壓電容,可以輸出雙端之間的高頻交流電。開關旁一般需要並聯續流二極體,以便在感性負載時起到續流作用。半橋逆變器配合正負雙電壓源,可以輸出雙端的完全交流、含有直流分量的交流以及完全直流信號。
2.全橋逆變器
全橋逆變器由各含兩個開關的兩個橋臂連線成正方形組成,輸出端的兩端分別位於兩組開關的中點,相當於取兩個半橋的電壓差,因此可以得到正負雙向的交流輸出。全橋逆變器可以不依賴外加器件,僅僅使用單電壓源輸出雙端的完全交流、含有直流分量的交流以及完全直流信號。
3.三相橋式逆變器
三相橋式逆變器類似於全橋逆變器,但它有三個橋臂,輸出端的三端分別位於三組開關的中點,取兩兩之間的電壓差就可以得到三相電所需的三個相電壓。根據三組共六個開關的開通順序,三相橋式逆變器可以得到一組幅值相等、頻率相等、相位相差120o的三相電信號。
二、有源與無源
根據輸出端是否有源,又可以分為有源逆變和無源逆變。1.有源逆變器
如果逆變器的輸出需要直接併入電網,則屬於有源逆變。在此情況下,輸出端原本已經有電壓波動,逆變器只是向外輸出能量。由於輸出端電壓波動的影響,逆變器件可以自動關斷,而無需在控制時予以強制關斷,因此可以使用較廉價的半控器件如晶閘管。
2.無源逆變器若逆變器輸出需要直接使用,不併入電網,則屬於無源逆變。在此情況下,由於輸出端沒有電壓波動,逆變器需要嚴格控制通斷,因此必須使用全控器件如可關斷晶閘管等
套用
反用換流器的套用廣泛,小如個人電腦用的不間斷電源,大至運輸工具的電流控制器都可以找到它的存在(例如使用直流電供電但裝備交流電馬達的鐵路系統)。更多的用於工業生產的傳動控制,變頻器的出現,配合可程式控制器(PLC)或工業電腦可以把複雜的機械動作變得簡單並易於修改動作順序。類似但控制精度更高的設備有伺服控制器,因為沒有權威的行業標準,有些廠家把感應電機(或稱異步電機)加上鏇轉編碼器或鏇轉變壓器甚至測速發電機作速度反饋就算伺服控制器。但一般高端傳動設備生產廠家只把可以用於位置控制的設備稱為伺服控制系統。
伺服控制系統除伺服控制器本身含有較高技術含量外還要求有一個伺服電機配合,該類電機通常是永磁同步電機。由於轉子為永久磁鐵,需要配合永久磁鐵位置提供對應的電壓,無法直接用商用交流電驅動,必須有監測轉子位置的反饋器件供控制電路識別,這類器件可以是鏇轉編碼器、鏇轉變壓器、霍爾感測器或其他元件,由於永磁同步電機的先天特性,使得系統輕易達到位置控制。其中採用光學光柵盤的鏇轉編碼器精度最高。