正弦波逆變器的作用是將直流電（DC）轉(zhuǎn)換為交流電（AC），且輸出的是正弦波交流電，以適配大多數(shù)常見的交流負(fù)載設(shè)備。其核心原理是通過特定的電路結(jié)構(gòu)，把輸入的直流電先轉(zhuǎn)換為高頻脈沖信號，再經(jīng)過濾波和變壓等處理，最終得到符合要求的正弦波交流電。

各部分電路原理

1. 直流電源輸入部分

• 原理：這是逆變器的能量來源，通常采用蓄電池作為直流電源。蓄電池能夠存儲電能，并在需要時為逆變器提供穩(wěn)定的直流電壓。例如，在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，白天太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能并存儲在蓄電池中，到了晚上或需要用電時，蓄電池就為逆變器供電。

2. 振蕩電路

• 原理：振蕩電路是逆變器的“心臟”，它負(fù)責(zé)產(chǎn)生一定頻率的信號。以常見的555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器為例，電路中的電阻和電容決定了振蕩頻率。當(dāng)接通電源后，555定時器內(nèi)部的觸發(fā)器、比較器等邏輯電路開始工作，電容會不斷地充電和放電。在充電過程中，電容電壓逐漸升高，當(dāng)達到一定閾值時，定時器輸出狀態(tài)改變，電容開始放電；放電到一定程度后，輸出狀態(tài)再次改變，電容又開始充電，如此循環(huán)往復(fù)，就產(chǎn)生了方波信號。對于50Hz的中國電網(wǎng)頻率，振蕩電路需要精確設(shè)置電阻和電容的值，以確保輸出的方波頻率為50Hz或其整數(shù)倍（后續(xù)通過分頻等處理得到50Hz）。

3. 信號處理電路（含SPWM調(diào)制）

• 原理：由于振蕩電路產(chǎn)生的是方波信號，而我們需要的是正弦波交流電，所以需要對信號進行處理。SPWM（正弦脈寬調(diào)制）是一種常用的調(diào)制方法。其原理是用一組等幅不等寬的矩形脈沖來近似代替一個正弦波。具體來說，將一個正弦波和一個三角波進行比較，在正弦波大于三角波的時段內(nèi)，輸出高電平；在正弦波小于三角波的時段內(nèi)，輸出低電平。這樣得到的脈沖序列的寬度按照正弦波的規(guī)律變化，經(jīng)過后續(xù)的功率放大和濾波處理后，就可以得到近似正弦波的交流電。

4. H橋驅(qū)動電路

• 原理：H橋驅(qū)動電路的作用是根據(jù)信號處理電路輸出的信號，控制H橋功率電路中開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷。H橋電路由四個開關(guān)管（如MOSFET或IGBT）組成，形狀類似字母“H”。當(dāng)信號處理電路輸出特定的信號時，H橋驅(qū)動電路會按照一定的時序控制開關(guān)管的通斷。例如，當(dāng)需要輸出正半周電壓時，控制對角線上的兩個開關(guān)管導(dǎo)通，另外兩個開關(guān)管關(guān)斷，這樣直流電源的電壓就會通過變壓器的一個繞組輸出；當(dāng)需要輸出負(fù)半周電壓時，控制另一組對角線上的開關(guān)管導(dǎo)通，另外兩個開關(guān)管關(guān)斷，直流電源的電壓就會以相反的極性通過變壓器輸出，從而在變壓器的二次側(cè)得到交流電壓。

5. H橋功率電路

• 原理：H橋功率電路是逆變器的功率執(zhí)行部分，主要由大功率的開關(guān)管組成。這些開關(guān)管能夠承受較大的電流和電壓，根據(jù)H橋驅(qū)動電路的控制信號，快速地導(dǎo)通和關(guān)斷。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，電流可以流過開關(guān)管和變壓器繞組；當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時，電流被切斷。通過不斷地切換開關(guān)管的導(dǎo)通狀態(tài)，就可以將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。

6. 升壓變壓器

• 原理：由于直流電源的電壓通常較低（如12V或24V），而大多數(shù)交流負(fù)載設(shè)備需要較高的電壓（如220V），所以需要使用升壓變壓器。變壓器的原理是基于電磁感應(yīng)，當(dāng)一次側(cè)繞組中有交變電流通過時，會產(chǎn)生交變的磁場，這個交變的磁場會在二次側(cè)繞組中感應(yīng)出交變電壓。通過合理設(shè)計變壓器一次側(cè)和二次側(cè)的匝數(shù)比，就可以實現(xiàn)電壓的升高。例如，如果一次側(cè)匝數(shù)為N1，二次側(cè)匝數(shù)為N2，且N2大于N1，那么二次側(cè)輸出的電壓就會高于一次側(cè)輸入的電壓。

7. 濾波電路

• 原理：經(jīng)過H橋功率電路和升壓變壓器后，輸出的交流電雖然頻率接近正弦波，但波形中仍然存在較多的諧波成分，波形不夠平滑。濾波電路的作用就是濾除這些諧波，使輸出波形更加接近理想的正弦波。常見的濾波電路有LC濾波電路，它由電感和電容組成。電感對交流電具有阻礙作用，且對不同頻率的交流電阻礙程度不同，頻率越高，阻礙作用越大；電容則對交流電具有通高頻、阻低頻的特性。通過合理選擇電感和電容的參數(shù)，就可以讓特定頻率（如50Hz）的正弦波順利通過，而濾除其他頻率的諧波成分。