逆变器是怎么把直流电变成交流电的?

【导读】什么是逆变器?特斯拉的遗产之一(以及他的商业伙伴西屋电气公司的老板乔治威斯汀豪斯的遗产)是我们家中的大多数电器都是专门设计为使用交流电源供电的。需要直流电但必须从交流电源插座供电的电器需要一个称为整流器的额外设备,通常由称为二极管的电子元件制成,以将交流电转换为直流电。逆变器做相反的工作,很容易理解......

什么是逆变器?特斯拉的遗产之一(以及他的商业伙伴西屋电气公司的老板乔治威斯汀豪斯的遗产)是我们家中的大多数电器都是专门设计为使用交流电源供电的。需要直流电但必须从交流电源插座供电的电器需要一个称为整流器的额外设备,通常由称为二极管的电子元件制成,以将交流电转换为直流电。

逆变器是怎么把直流电变成交流电的?(图1)

逆变器做相反的工作,很容易理解它的工作原理。假设您的手电筒中有一块电池,并且开关处于闭合状态,因此直流电在电路中流动,始终沿相同方向流动,就像赛道上的赛车一样。现在,如果您将电池取出并转过来怎么办。假设它适合另一种方式,它几乎肯定仍会为手电筒供电,并且您不会注意到您获得的光线有任何差异 - 但电流实际上会以相反的方式流动。

假设你的手快如闪电,并且足够灵巧,可以每秒将电池反转 50 到 60 次。然后,您将成为一种机械逆变器,将电池的直流电转换为频率为 50-60 赫兹的交流电。

直流变交流逆变器的工作原理

利用震荡器的原理,先将直流电变为大小随时间变化的脉冲交流电,经隔直系统去掉直流分量,保留交变分量,再通过变换系统(升压或降压)变换,整形及稳压,就得到了符合我们需要的交流电。利用振荡电路产生一定频率的脉动的直流电流,再用变压器将这个电流转换为需要的交流电压。三相逆变器则同时产生互差120度相位角的三相交流电压。

逆变器有很多部分组成,其中最核心的部分就是振荡器了。最早的振荡器是电磁型的,后来发展为电子型的,从分立元件到专用集成电路,再到微电脑控制,越来越完善,逆变器的功能也越来越强,在各个领域都得到了很广泛的应用。

逆变器是如何工作的?

逆变器是怎么把直流电变成交流电的?(图2)

我们刚刚对逆变器有了一个非常基本的概述——现在让我们更详细地再回顾一遍。

想象一下,你是一个直流电池,有人拍了拍你的肩膀,让你生产交流电。你会怎么做?如果您产生的所有电流都流向一个方向,那么在您的输出引线上添加一个简单的开关怎么样?非常快速地打开和关闭电流会产生直流脉冲——这至少可以完成一半的工作。要制作适当的交流电,您需要一个开关,该开关可以让您完全反转电流,并每秒进行大约 50-60 次。将自己想象成一个人类电池,每分钟来回交换联系人超过 3000 次。这是你需要的一些巧妙的指法!

本质上,老式的机械逆变器归结为连接到电力变压器的开关单元。如果你研究过我们关于变压器的文章,你就会知道它们是一种电磁设备,可以将低压交流电转换为高压交流电,反之亦然,使用两个线圈(称为初级和次级)缠绕围绕一个共同的铁芯。在机械逆变器中,电动机或某种其他类型的自动开关机制只需通过反转触点即可在初级中来回翻转传入的直流电,并在次级中产生交流电 - 所以它并没有太大的不同从我上面勾勒的假想逆变器。开关装置的工作原理有点像电动门铃中的开关装置.连接电源后,它会磁化开关,将其拉开并非常短暂地关闭。弹簧将开关拉回原位,再次打开并重复该过程—— 一遍又一遍。

动画:机电逆变器的基本概念。直流电通过交叉连接的旋转板(红色和蓝色)馈入环形变压器(棕色甜甜圈)的初级绕组(左侧的粉红色锯齿形线)。随着板的旋转,它反复切换到初级绕组的连接,因此变压器接收交流作为其输入而不是直流。这是一个升压变压器,其次级绕组(黄色锯齿形,右侧)比初级绕组多,因此它将较小的交流输入电压提升为较大的交流输出。磁盘旋转的速度决定了交流输出的频率。大多数逆变器都不能这样工作。这只是说明了这个概念。以这种方式设置的逆变器会产生非常粗糙的方波输出。



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