通常,把将交流电能变换成直流电能的过程称为整流,把完成整流功能的电称为整流电,把实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。与之相对应,把将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变,把完成逆变功能的电称为逆变电,把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。
现代逆变技术是研究逆变电理论和应用的一门科学技术,它是建立在工业电子技术、半导体器件技术、现代控制技术、现代电力电子技术、半导体变流技术、脉宽调制(PWM)技术等学科基础之上的一门实用技术。它主要包括半导体功率集成器件及其应用、逆变电和逆变控制技术3大部分。
①普通型逆变器。直流12V或24V输入,交流220V、50Hz输出,功率从75W~5000W,有些型号具有交、直流转换即UPS功能。
②逆变/充电一体逆变器。此类逆变器可以使用各种形式的电源为交流负载供电:有交流电时,通过逆变器使用交流电为负载供电,或为蓄电池充电;无交流电时,将蓄电池的电能逆变为交流为交流负载供电。它可与各种电源结合使用:如蓄电池、发电机、太阳能电池板和风力发电机等。
③通信专用逆变器。为通信提供高品质的48V电源,其产品性能好、可靠性高、模块式(模块为1kW)结构,并具有N+1冗余功能、可扩充(功率从2kW~20kW)。
④航空、军队专用逆变器。此类逆变器为直流28V输入,可提供交流输出电压有:26V、115V、230V,其输出频率可为:50Hz、60Hz~400Hz,输出功率从30VA~3500VA不等。
①方波逆变器。方波逆变器输出的交流电压波形为方波,此类逆变器可通过不同的逆变拓扑实现,但其共同的特点是线比较简单,使用的功率开关管数量少。设计功率一般在百瓦至千瓦之间。方波逆变器的优点是:线简单、价格便宜、维修方便。缺点是由于输出的方波电压中含有大量高次谐波,在带有铁心电感或变压器的负载用电器中将产生附加损耗,对音频和某些通信设备有干扰。此外,这类逆变器还有调压范围不够宽,功能不够完善,噪声比较大等缺点。
②阶梯波逆变器。此类逆变器输出的交流电压波形为阶梯波,逆变器实现阶梯波输出也有多种不同的电结构,输出波形的阶梯数目差别很大。阶梯波逆变器的优点是,输出波形比方波有明显改善,高次谐波含量减少,当阶梯达到17个以上时输出波形可实现准正弦波。当采用无变压器输出时,整机效率很高。缺点是,阶梯波叠加线使用的功率开关管较多,其中有些线形式还要求有多组直流电源输入。这对太阳能电池方阵的分组与接线和蓄电池的均衡充电不利。此外,阶梯波电压对音频和某些通信设备仍有一些高频干扰。
③正弦波逆变器。正弦波逆变器输出的交流电压波形为正弦波,正弦波逆变器的优点是,输出波形好,失真度很低,对音频及通信设备干扰小,噪声低。此外,功能齐全,对电感性和电容型性负载适应性强,整机效率高。缺点是:线相对复杂,对维修技术要求高,价格较贵。
按逆变器输出交流电能的频率分:工频逆变器(工频逆变器的频率为50~60Hz的逆变器);中频逆器(中频逆变器的频率一般为400Hz到十几kHz);高频逆变器(高频逆变器的频率一般为十几kHz~MHz)。
按照逆变器输出电能的去向分可分为:有源逆变器;无源逆变器。凡将逆变器输出的电能向工业电网输送的逆变器,称为有源逆变器;凡将逆变器输出的电能输向某种用电负载的逆变器称为无源逆变器。
按逆变器主开关器件的类型分可分为:晶闸管逆变器;晶体管逆变器;场效应逆变器;绝缘栅双极晶体管(IGBT)逆变器。又可将其归纳为"半控型"逆变器和"全控制"逆变器两大类。"半控型"逆变器不具备自关断能力,元器件在导通后即失去控制作用,故称之为"半控型",普通晶闸管即属于这一类;"全控制"逆变器则具有自关断能力,即元器件的导通和关断均可由控制极加以控制,故称之为"全控型",电力场效应晶体管和绝缘栅双权晶体管(IGBT)等均属于这一类。
按直流电源分可分为:电压源型逆变器(VSI);电流源型逆变器(CSI);VSI直流电压近于恒定,输出电压为交变方波;CSI直流电流近于恒定,输也电流为交变方波。