逆變器工作原理-逆變器原理圖與逆變器故障分析

本文主要講逆變器工作原理。逆變器是把直流電能（電池、蓄電瓶）轉(zhuǎn)變成定頻定壓或調(diào)頻調(diào)壓交流電（一般為220V,50Hz正弦波）的轉(zhuǎn)換器。它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成。

逆變器工作原理解析

所謂逆變即是將低壓直流信號(hào)轉(zhuǎn)變成高壓交流信號(hào),其工作原理用如下方框圖表示:

輸入接口部分：

輸入部分有3個(gè)信號(hào)，12V直流輸入VIN、工作使能電壓ENB及Panel電流控制信號(hào)DIM。VIN由Adapter提供，ENB電壓由主板上的MCU提供，其值為0或3V，當(dāng)ENB=0時(shí)，Inverter不工作，而ENB=3V時(shí)，Inverter處于正常工作狀態(tài)；而DIM電壓由主板提供，其變化范圍在0～5V之間，將不同的DIM值反饋給PWM控制器反饋端，Inverter向負(fù)載提供的電流也將不同，DIM值越小，Inverter輸出的電流就越大。

逆變器簡(jiǎn)單原理圖

電壓?jiǎn)?dòng)回路：

ENB為高電平時(shí)，輸出高壓去點(diǎn)亮Panel的背光燈燈管。

PWM控制器：

有以下幾個(gè)功能組成：內(nèi)部參考電壓、誤差放大器、振蕩器和PWM、過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、短路保護(hù)、輸出晶體管。

直流變換：

由MOS開(kāi)關(guān)管和儲(chǔ)能電感組成電壓變換電路，輸入的脈沖經(jīng)過(guò)推挽放大器放大后驅(qū)動(dòng)MOS管做開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使得直流電壓對(duì)電感進(jìn)行充放電，這樣電感的另一端就能得到交流電壓。

LC振蕩及輸出回路：

保證燈管啟動(dòng)需要的1600V電壓，并在燈管啟動(dòng)以后將電壓降至800V。

輸出電壓反饋：

當(dāng)負(fù)載工作時(shí)，反饋采樣電壓，起到穩(wěn)定Inventer電壓輸出的作用。

其實(shí)你可以想象一下了。都有哪些電子元件需要正負(fù)極，電阻，電感一般不需要。二極管一般壞的可能就是被擊穿只要電壓正常一般是沒(méi)有問(wèn)題的，三極管的話是不會(huì)導(dǎo)通的。穩(wěn)壓管如果正負(fù)接反的話就會(huì)損壞了，但一般有的電路加了保護(hù)就是利用二極管的單向?qū)▉?lái)保護(hù)。在就是電容了，電容里有正負(fù)之分的就是電解電容了，如果正負(fù)接反嚴(yán)重的話其外殼發(fā)生爆裂。

主要元件二極管。開(kāi)關(guān)管振蕩變壓器。取樣。調(diào)寬管。還有振蕩回路電阻電容等參開(kāi)關(guān)電路原理。

逆變器的主功率元件的選擇至關(guān)重要，目前使用較多的功率元件有達(dá)林頓功率晶體管（BJT），功率場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET），絕緣柵晶體管（IGBT）和可關(guān) 斷晶閘管（GTO）等，在小容量低壓系統(tǒng)中使用較多的器件為MOSFET，因?yàn)镸OSFET具有較低的通態(tài)壓降和較高的開(kāi)關(guān)頻率，在高壓大容量系統(tǒng)中一般 均采用IGBT模塊，這是因?yàn)镸OSFET隨著電壓的升高其通態(tài)電阻也隨之增大，而IGBT在中容量系統(tǒng)中占有較大的優(yōu)勢(shì)，而在特大容量（100KVA以 上）系統(tǒng)中，一般均采用GTO作為功率元件 。

大件：場(chǎng)效應(yīng)管或IGBT、變壓器、電容、二極管、比較器以及3525之類(lèi)的主控。交直交逆變還有整流濾波。功率大小和精度，關(guān)系著電路的復(fù)雜程度。

IGBT（絕緣柵雙極晶體管）作為新型電力半導(dǎo)體場(chǎng)控自關(guān)斷器件，集功率MOSFET的高速性能與雙極性器件的低電阻于一體，具有輸入阻抗高，電壓控制功耗低，控制電路簡(jiǎn)單，耐高壓，承受電流大等特性，在各種電力變換中獲得極廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí)，各大半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商不斷開(kāi)發(fā)IGBT的高耐壓、大電流、高速、低飽和壓降、高可靠性、低成本技術(shù)，主要采用1um以下制作工藝，研制開(kāi)發(fā)取得一些新進(jìn)展。

1、全控型逆變器工作原理

為通常使用的單相輸出的全橋逆變主電路，交流元件采用IGBT管Q11、Q12、Q13、Q14。并由PWM脈寬調(diào)制控制IGBT管的導(dǎo)通或截止。

當(dāng)逆變器電路接上直流電源后，先由Q11、Q14導(dǎo)通，Q1、Q13截止，則電流由直流電源正極輸出，經(jīng)Q11、L或感、變壓器初級(jí)線圈圖1-2，到Q14回到電源負(fù)極。當(dāng)Q11、Q14截止后，Q12、Q13導(dǎo)通，電流從電源正極經(jīng)Q13、變壓器初級(jí)線圈2-1電感到Q12回到電源負(fù)極。此時(shí)，在變壓器初級(jí)線圈上，已形成正負(fù)交變方波，利用高頻PWM控制，兩對(duì)IGBT管交替重復(fù)，在變壓器上產(chǎn)生交流電壓。由于LC交流濾波器作用，使輸出端形成正弦波交流電壓。

當(dāng)Q11、Q14關(guān)斷時(shí)，為了釋放儲(chǔ)存能量，在IGBT處并聯(lián)二級(jí)管D11、D12，使能量返回到直流電源中去。

2、半控型逆變器工作原理

半控型逆變器采用晶閘管元件。Th1、Th2為交替工作的晶閘管，設(shè)Th1先觸發(fā)導(dǎo)通，則電流通過(guò)變壓器流經(jīng)Th1，同時(shí)由于變壓器的感應(yīng)作用，換向電容器C被充電到大的2倍的電源電壓。按著Th2被觸發(fā)導(dǎo)通，因Th2的陽(yáng)極加反向偏壓，Th1截止，返回阻斷狀態(tài)。這樣，Th1與Th2換流，然后電容器C又反極性充電。如此交替觸發(fā)晶閘管，電流交替流向變壓器的初級(jí)，在變壓器的次級(jí)得到交流電。

在電路中，電感L可以限制換向電容C的放電電流，延長(zhǎng)放電時(shí)間，保證電路關(guān)斷時(shí)間大于晶閘管的關(guān)斷時(shí)間，而不需容量很大的電容器。D1和D2是2只反饋二極管，可將電感L中的能量釋放，將換向剩余的能量送回電源，完成能量的反饋?zhàn)饔谩?/p>

逆變器故障分析

在了解逆變器工作原理之后，我們來(lái)看看逆變器故障分析。線路板經(jīng)過(guò)運(yùn)輸或是老化后可能出現(xiàn)一些異常,不能正常工作,那此時(shí)我們首先要確認(rèn)好異常的具體現(xiàn)象,再根據(jù)現(xiàn)象判斷出線路中有可能引起此異常的一個(gè)或是幾個(gè)器件,再逐個(gè)去排除,當(dāng)然不良現(xiàn)象也可能是輸入或是輸出端子接觸不好引起的。根據(jù)以往的一些不良現(xiàn)象,在此總結(jié)出一些分析與解決不良現(xiàn)象的方法以便大家分享與討論。

1、無(wú)光現(xiàn)象:首先檢查輸入與輸出端子以確定輸入與輸出信號(hào)是否正常,無(wú)輸入則肯定無(wú)光,輸出端子接觸不好則可能觸發(fā)逆變器被保護(hù)導(dǎo)致無(wú)光。然后檢查線路板本身,檢查線路板時(shí)建議首先確認(rèn)保護(hù)線路是否正常,先去掉保護(hù)線路,如果板子能正常點(diǎn)亮屏則表明保護(hù)線路工作不正常;如果板子不能正常點(diǎn)亮屏則可以判斷無(wú)光現(xiàn)象不是由保護(hù)線路引起的。

此時(shí)去掉保護(hù)線路以便檢查其它功能線路,檢查時(shí)建議從IC處分做兩塊,如果IC能夠正常工作則表明前段線路正常而后段不正常,后段線路就只剩下MOS與變壓器等主要器件,那我們就能夠縮小范圍只需檢查MOS與變壓器是否正常;如果IC無(wú)輸出則表明IC前段線路或者 是IC本身不正常。

2、閃屏現(xiàn)象:即屏被點(diǎn)亮而又很快熄滅,此時(shí)應(yīng)著重檢查保護(hù)線路以及輸出端子是否接觸不好。

3、閃爍現(xiàn)象:即屏一直閃爍,此時(shí)應(yīng)著重檢查變壓器與高壓陶瓷電容,還有輸出端子。

4、暗屏現(xiàn)象:即亮度很低或是一邊較暗,此時(shí)應(yīng)著重檢查變壓器,可能是變壓器損壞或是引腳空焊或者虛焊所引起。

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