逆變器、整流器、變壓器的工作原理是什麼？

01-23

如題，有沒有相關的資料？

這個問題有點意思。

我們都知道，電源有交流電和直流電之分。但在很多情況下，需要在這些電源之間進行變換。

交流變交流，用的是變壓器。

變壓器既可以降壓，也可以升壓，甚至用來隔離而不改變電壓值。

交流變直流，叫做整流器。

常見的是整流二極體和晶閘管。幾乎所有的家用電器和電腦中都有整流器，安裝在電器的電源中。

直流變交流，叫做逆變器。

用晶閘管來實現。用在UPS和變頻器中，例如變頻空調。

直流變直流，叫做DC-DC變換器。

常用在儀器儀錶中。

關於變壓器，可在《電工學》教材或者《電機與拖動》教材中學到；其它可在《電力電子》教材中學到。

不建議題主到百度上搜索，最好自己弄一本有關的書籍，認真學習即可徹底明白。

某偉人說過：世界上最怕的就是認真二字。

題前張老師做了一些介紹，我來補充一些。

變壓器種類很多，最常見變壓器是工頻變壓器，我就是我們經常在大街上就能看到的一個大的變壓器箱，裡面結構相對簡單，具體可以參考&<電機學&>中對變壓器的講解不過此前題主需要掌握一些電磁學的知識才能看懂。

整流器中的二極體整流器（不控整流）和晶閘管整流器（相控整流），這兩種整流器能量不能雙向流動，即只能從交流測流向直流測。

逆變器中晶閘管逆變器紋波性質較差。在高頻小功率等級情況下常用的是mosfet逆變器。電力機車上大功率逆變器主要是用的現在是IGBT逆變器，但由於IGBT存在反向恢復時間，因此很難做到太高頻率。

以上整流和逆變的知識可以在&<電力電子應用技術&>一書中學到。

現在，電力機車上常用的整流器是pwm整流器，開關管採用IGBT，能量可以雙向流動，即既可以做整流器，也可以做逆變器，關於這種整流器研究也很多了。

現在開關管最前沿的應該是Sic以及陶瓷開關管，有興趣的可以自行了解。

具體的原理講起來每一個都需要大量的基礎知識，題主還應穩紮穩打，打好基礎才可以祝好。

歡迎討論與指出問題，謝謝。

這是基礎問題，請自己百度。請有效率的學習。

併網逆變器（Netzseitger Wechselrichter）一般用在直流電壓源和電網連接的應用中。逆變器大家都知道，直流變交流；「併網」顧名思義可以直接與市網相連，輸入端的交流電和市網交流電的相位頻率都是時變的，如何連接？同步就可以啦，所以我們稍後要用到PLL「鎖相環」。

連接的問題解決了，那發電設備如何滿足輸出端不同的功率要求呢？如何實施控制？控制哪些參數？如何保證較高功率因子？

OK，接著就是解決以上問題的乾貨；

A. 市網同步控制的併網逆變器由以下幾點開刀分析；

電流控制和鏈路電壓控制
鎖相環模型分析
控制框圖與電路模擬

A.1 電路構成

從右至左分別是市網Netz（由理想50Hz三相交流電壓源和電感Ln模擬），三相變壓器Tafo，LCL濾波器，Activer Front End整流單元（IGBT和並聯續流二極體）、鏈路電容，可關斷保護電阻，發電裝置。

需要注意的是保護電阻又叫做鏈路斬波器要求至少0.5MW的功率在極短時間內200ms導出。這保證在市網突然斷電時能及時切斷逆變器連接，保證維修人員安全。

A.2 鏈路電壓控制

併網逆變器保證有功功率從各自功率源通過鏈路有效的饋送到三相50Hz市網。當饋送到市網的有功功率減小時，鏈路電壓抬高，控制框圖如下；

接下來通過單相等效電路圖Mashen公式，通過調節鏈路電壓控制市網電流的相位與幅值；

所以

而鏈路電壓通過晶體管的關斷開啟調節。

為了得到任意相位和幅值的市網電流，下面通過四個不同情況的簡圖分析鏈路電壓向量在恆定Trafo電壓下的關係；

圖a市網饋送純有功功率；圖b逆變器饋送純有功功率；圖c逆變器饋送容性功率；圖d逆變器饋送感性功率。

通過四種邊界條件的分析，可知市網電流的幅值是受鏈路電壓限制。實際應用中只有圖b中有功電流的調製是必須的。

B. 併網逆變器控制框圖

B.1 電流與電壓測量

為了控制的可行性，在dSpace里需要快速採樣以及低通濾波後的電流電壓信號。電壓信號用Trafo的低壓側信號。

B.2 鏈路電壓控制

鏈路電壓實際值和額定值的差分接上PI控制器，輸出作為有功電流的額定值。

B.3 電流控制的空間向量變換（dq變換）

關於dq變換在電氣工程的意義有一個從電機結構開始的普及貼，值得一看；

B.4 鎖相環

鎖相環的線性化，

B.5 電流控制框圖

dq電流分量的差分作為PI控制器的輸入，上文提到市網電流與鏈路電壓的改變數有關，所以PI控制器的輸出就是逆變器電壓。隨後通過dq反變換到abc三相系統，再通過PWM調製得到每個IGBT的開關信號。PWM的採樣頻率應該顯著高於比控制系統。

Tipps；PI控制器的參數設置

電流控制框圖開環傳遞函數為；

C. 模擬模擬

模擬模型Netzseitiger_Wechselrichter_sim.mdl和對應的m-file和
Initialisierung.m ，每一個單獨測試環節對應Plecs, dq-Transformation, PLL, 電流控制框圖。

C.1 PLL功能測試

檢查PLL的Nulldurchgang是否對應相電壓的正幅值？

C.2 電流控制器測試

d/q電流是否解耦？

逆變器是否處於過調製工作狀態？（Aussteuergrad a是否小於1）

乾貨就到這裡了。。。

能看到這裡的都值得么么噠

掃碼關注公眾號；德國Geil實驗室

就LZ的內容比較有營養了 ^_^

二極體或者晶閘管的導通特性，電磁感應。

電路理論、電力電子，買幾本書看看最好。