智能家居中的微型逆變器是如何工作的？

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃山明）隨著智能家居產(chǎn)品的增多，以及家庭光伏的普及，逆變器在家庭中的位置也越來(lái)越重要。作為一種能將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的電子設(shè)備，逆變器主要被用于太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)、電動(dòng)汽車和不間斷電源（UPS）等領(lǐng)域。在智能家居中，逆變器可以將所產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，以滿足家庭和企業(yè)的正常用電需求。

逆變器的發(fā)展歷程

逆變器是一種能將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的電子設(shè)備，由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成，主要以由開(kāi)關(guān)管（MOSFET、IGBT、晶閘管等）構(gòu)成的半橋?yàn)榛A(chǔ)。并聯(lián)逆變器由一對(duì)個(gè)晶閘管、電容（C）、中心抽頭變壓器（T）和一個(gè)電感（L）組成，而串聯(lián)逆變器則由一對(duì)晶閘管、電阻（R）、電感（L）和電容（C）組成。

逆變器的發(fā)展歷史可以追溯到20世紀(jì)初期。在這個(gè)時(shí)期，人們開(kāi)始嘗試使用電力電子技術(shù)將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。隨著半導(dǎo)體技術(shù)和電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，逆變器逐漸成為一種重要的電力轉(zhuǎn)換設(shè)備。

在1931年的文獻(xiàn)中，逆變器的原理就已經(jīng)被提及。20世紀(jì)初，真空管和充氣管開(kāi)始被用于逆變器的開(kāi)關(guān)電路研究，其中使用最廣泛的是閘流管。到了20世紀(jì)70年代，可關(guān)斷晶閘管（GTO）開(kāi)始被廣泛運(yùn)用于電力電子設(shè)備中。

80年代，絕緣柵雙極晶體管（IGBT）的出現(xiàn)引領(lǐng)了第三代逆變器的發(fā)展。隨后在90年代，智能功率模塊（IPM）的應(yīng)用推動(dòng)了第四代逆變器的進(jìn)步。進(jìn)入21世紀(jì)后，現(xiàn)代逆變器已經(jīng)發(fā)展到了第五階段，特別是光伏逆變器的發(fā)展尤為突出。在這一階段，MPPT（最大功率點(diǎn)跟蹤）控制器的應(yīng)用使得逆變器能夠?qū)崟r(shí)偵測(cè)太陽(yáng)能板的發(fā)電電壓，并追蹤最高電壓電流值，使系統(tǒng)以最大功率輸出。

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，逆變器技術(shù)得到了更加廣泛的應(yīng)用。隨著光伏、風(fēng)能等可再生能源的快速發(fā)展，逆變器在光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。同時(shí)，隨著電力系統(tǒng)的智能化和電網(wǎng)的升級(jí)，逆變器也逐漸成為智能電網(wǎng)和分布式能源系統(tǒng)中的重要組成部分。

在逆變器的發(fā)展過(guò)程中，還出現(xiàn)了多種不同類型的逆變器，如正弦波逆變器、方波逆變器和PWM逆變器等。這些不同類型的逆變器各有優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

總之，逆變器的發(fā)展歷史是一個(gè)不斷追求更高效率、更高可靠性和更智能化的過(guò)程。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用需求的不斷增加，逆變器技術(shù)還將繼續(xù)發(fā)展。

逆變器是如何工作的

逆變器的工作原理非常簡(jiǎn)單，一句話概括就是將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。具體來(lái)說(shuō)，逆變器通過(guò)控制半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的通斷，將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。在逆變器中，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)通常采用晶體管或可控硅等器件，通過(guò)控制它們的通斷時(shí)間，可以產(chǎn)生不同頻率和幅值的交流電。

逆變器的工作過(guò)程可以分為三個(gè)階段：整流、濾波和逆變。首先，輸入的直流電經(jīng)過(guò)整流電路轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)的直流電，然后通過(guò)濾波電路濾除其中的交流成分，得到較為平滑的直流電。最后，通過(guò)逆變電路將平滑的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，輸出到負(fù)載。

在逆變電路中，通常采用脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)來(lái)控制半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的通斷時(shí)間，從而產(chǎn)生不同頻率和幅值的交流電。PWM技術(shù)可以通過(guò)控制脈沖的寬度來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓的幅值和頻率，從而實(shí)現(xiàn)逆變器的輸出調(diào)節(jié)。

打個(gè)比方，逆變器的工作過(guò)程類似開(kāi)關(guān)電源，通過(guò)一個(gè)振蕩芯片，或者特定的電路，控制著振蕩信號(hào)的輸出。信號(hào)在經(jīng)過(guò)放大后，推動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管不斷開(kāi)關(guān)。這樣，當(dāng)直流電輸入之后，經(jīng)過(guò)這個(gè)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，就形成了一定的交流特性。最后，經(jīng)過(guò)修正，就可以得到類似電網(wǎng)上的那種正弦波交流。

而在智能家居產(chǎn)品中，通常使用的是微型逆變器，與正常的逆變器相比，區(qū)別在于其功率級(jí)別和獨(dú)特的工作機(jī)制。微型逆變器的功率通常小于或等于1000瓦，全稱是微型光伏并網(wǎng)逆變器。“微型”是相對(duì)于傳統(tǒng)的集中式逆變器而言的。

在功能上，微型逆變器每一個(gè)光伏組件都有自己的逆變器，可以將每一塊光伏組件產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)化為交流電。這種方式使得每一組光伏電池板的工作效率都能達(dá)到最大，從而提升了整個(gè)系統(tǒng)的能量輸出。此外，微型逆變器還具有光能轉(zhuǎn)化效率高、安全性強(qiáng)以及有效克服“木桶效應(yīng)”等優(yōu)點(diǎn)。

小結(jié)

在智能家居中，微型逆變器的這些優(yōu)點(diǎn)可以幫助提高能源的使用效率，降低能源成本，從而實(shí)現(xiàn)更加舒適、安全和高效的生活環(huán)境。特別是在家庭發(fā)電系統(tǒng)中，微型逆變器的應(yīng)用可以充分利用每一個(gè)光伏電池板的電能輸出，從而提升整個(gè)系統(tǒng)的能量輸出。因此，微型逆變器對(duì)于智能家居的發(fā)展具有重要的推動(dòng)作用。