逆变电感设计

⾼频逆变器前级、后级电路的设计（从原理上了解逆变）⾼频逆变器前级、后级电路的设计（从原理上了解逆变）⼀、⾼频逆变器前级电路的设计逆变器前级电路⼀般采⽤推挽结构，开环和闭环的问题。

供分析的电路如下？01、闭环前级变压器匝数⽐的设计逆变器前级⽆论是开环还是闭环只是变压器的匝⽐和反馈环路的参数不同⽽已。

⽐如需要设计⼀个输⼊12V，变化范围为10.5-15V，输出电压为交流 220V50HZ 的⾼频修正⽅波逆变器。

如果前级采⽤闭环结构，12V 升压后直流电压稳定在 270V⽐较好，这样为了使输⼊ 10.5V 时还能输出 270V，则变压器的变⽐⼤约为(270+2VD)(10.5-VDS)D,其中 VD 为⾼压整流管压降，VDS 为前级 MOS 管的压降，D 为最⼤占空⽐。

计算出来的结果⼤约是28。

特别注意的是当前级⼯作在闭环状态时，⽐如输⼊电压⽐较⾼的话，D1,D3 正端整流出来的脉冲的峰值将超过 270V，占空⽐⼩于1需要 L1,C11 平滑滤波，所以 L1 不能省略，还要⾜够⼤，否则 MOS 管发热损耗⼤。

具体计算可根据正激类开关电源输出滤波电感的计算。

02、准开环前级变压器匝数⽐的设计实际中的逆变器前级往往省略 L1，从电路上看还是闭环稳压，电压也是通过 R1 进⾏反馈，从上⾯闭环稳压的计算中可以看出，为了保持输出的稳压，变压器的变⽐设计的⽐较⼤。

逆变器前后级都稳压当然⽐较好，但也可以只是后级稳压，后级稳压在 AC220V，我们可以把前级直流⾼压设计在最低220V，此时占空⽐为 50%。

如果前级直流⾼压⼤于 220V ，可以⾃动把占空⽐调⼩些，这样输出交流电也稳定在 220V 了。

⽤这种⽅式的话我们的变压器变⽐可以按照输⼊ 10.5V 时输出 220V 设计，计算结果变⽐⼤约是22。

这样输⼊ 10.5-15V 变换时，前级⾼压的变动范围⼤约是220-320V。

如果 L1 直接短路，R1 去掉，这样就是⼀个纯开环的电路，只是有于变压器漏感尖峰的存在，在逆变器空载时，前级输出的直流⾼压会虚⾼，对⾼压滤波电容和后级⾼压 MOS 管的安全不利。

三电平npc中逆变电感的计算摘要：一、三电平NPC逆变器的基本原理二、逆变电感的计算方法1.计算公式2.影响因素3.计算实例三、提高逆变电感计算精度的措施四、总结正文：一、三电平NPC逆变器的基本原理三电平NPC逆变器（Neutral Point Clamped Inverter，中性点钳位逆变器）是一种广泛应用于高压、大功率场合的电力电子变换器。

它具有电压型逆变器的特点，通过六个开关管的控制，实现交流输出电压的正弦波形。

在三电平NPC逆变器中，逆变电感是一个关键元件，对系统的性能有着重要影响。

二、逆变电感的计算方法1.计算公式逆变电感的计算公式为：L_inv = V_dc / (2 * π * f * S)其中，L_inv为逆变电感，V_dc为直流电压，f为交流信号频率，S为电感的电感电压比。

2.影响因素（1）电感器本身的参数：电感值、电容值、电阻值等；（2）开关频率：开关频率越高，所需逆变电感越小；（3）负载特性：负载电流的大小和变化速率会影响逆变电感的大小；（4）输出电压波形：输出电压波形的谐波含量和幅值变化会影响逆变电感的大小。

3.计算实例以一台三电平NPC逆变器为例，已知直流电压V_dc为100V，交流信号频率f为1000Hz，电感的电感电压比S为10%。

根据公式，可得：L_inv = 100V / (2 * π * 1000Hz * 10%) = 0.1414H因此，该逆变器所需的逆变电感为0.1414H。

三、提高逆变电感计算精度的措施1.充分了解电感器的特性，选择合适的电感参数；2.考虑实际工作环境，合理选择电感器的封装和尺寸；3.采用多物理场仿真软件，对电感器进行建模仿真，优化设计参数；4.在设计和制作过程中，严格控制工艺流程，降低制造误差。

四、总结逆变电感的计算在三电平NPC逆变器的设计中具有重要意义。

通过合理的计算方法和措施，可以提高逆变电感的计算精度，为高压、大功率电力电子变换器提供性能优良的解决方案。

逆变器的设计与制作作者：高振东来源：《城市建设理论研究》2014年第35期摘要：逆变器是把直流电转变成交流电的装置。

本设计采用EG8010逆变器专用芯片产生正弦波，以12V蓄电池作为输入，采用IR2110驱动，工频变压器进行升压，同时设计了过压保护、过温保护、过流保护、液晶显示等功能电路。

经测试，该电源的效率达到了93%。

关键词：全桥逆变;IR2110;EG8010; 工频;纯正弦中图分类号：S611文献标识码： A1 引言本文介绍了一种纯正弦波逆变器的设计，主要包括两部分电路，一是逆变控制电路，另一个是检测保护电路。

逆变控制电路主要包括：正弦波产生电路,驱动电路,逆变电路等；检测保护电路主要包括：电压、电流检测电路，过电流保护电路，故障报警电路、温度检测电路等。

在主电路中，正弦波产生电路主要采用芯片EG8010；驱动电路采用芯片IR2110；逆变电路主要采用全桥逆变。

最后对该逆变电源进行了测试，验证了其有效性与可行性。

2.系统设计2.1设计要求设计并制作光伏并网单相正弦波逆变器，输入DC12V，输出AC220V、50HZ。

功率大于100W，效率不小于85％，具有过流保护、过压保护、过温保护等保护功能，显示输出电压、电流、温度等参数。

2.2总体设计方案2.2.1设计思路根据题目设计要求，本设计采用全桥逆变，逆变部分采用驱动芯片IR2110进行全桥逆变，采用EG8010输出标准的50Hz正弦波，作为IR2110的控制信号，后级输出采用工频变压器进行升压[1]。

2.2.2 系统组成框图2.2.3 框图介绍本设计利用逆变芯片EG8010产生相位差为90°的双路正弦波控制信号，由于EG8010不能直接驱动MOS管，所以在EG8010后面接2片IR2110驱动MOS管，从而控制IRF640组成的逆变桥工作，将直流12V电转换成交流12V电，再经过工频变压器升压后产生220V、50Hz 的交流电，经过滤波整形电路的滤波整形，形成正弦波220V、50Hz交流電，作为该逆变器的输出。

PWM型逆变器输出LC滤波器参数设计PWM型逆变器是一种常用的电力电子装置，用于将直流电转换为交流电。

为了减少输出波形的谐波成分，提高逆变器的输出电压质量，通常需要添加LC滤波器。

LC滤波器是一种由电感器和电容器组成的滤波电路，通过电感和电容的频率特性来滤除高频噪音和谐波。

在设计PWM型逆变器的LC滤波器时，需要考虑多个参数，包括输出电压的纹波、电感和电容的数值以及滤波器的品质因数。

下面将分别介绍这些参数的设计方法。

首先，输出电压纹波是指逆变器输出电压中的交流成分的大小。

为了减小纹波，可以选择合适的电感器和电容器的数值以及滤波电路的拓扑结构。

比较常用的拓扑结构包括陷波器型、π型和T型滤波器。

在选择电感器的数值时，可以根据预期的输出波形纹波来计算。

通常，输出电压的纹波量可以用下式计算：Vr=(ΔI/(2*f*c))其中，ΔI是负载电流的变化量，f是交流成分的频率，c是输出电容器的数值。

根据计算结果选择合适的电感器数值，使得输出电压纹波在可接受范围内。

接下来是选择输出电容器的数值。

输出电容器的数值决定了滤波器的截止频率，即滤波器开始对高频噪声和谐波进行滤除的频率。

为了保证滤波效果，输出电容器的数值应该与电感器的数值匹配。

通常可以使用下式计算输出电容器的数值：C=(ΔI/(2*f*Vr))其中，ΔI是负载电流的变化量，f是交流成分的频率，Vr是输出电压的纹波量。

根据计算结果选择合适的输出电容器数值。

最后需要考虑滤波器的品质因数。

品质因数是滤波器的一个重要指标。

它表示滤波器对输入信号的衰减程度，品质因数越高，滤波效果越好。

品质因数可以通过以下公式计算：Q = 1 / (R * sqrt(LC))其中，R是滤波器的阻抗，L是电感器的数值，C是电容器的数值。

根据计算结果选择合适的品质因数。

综上所述，PWM型逆变器输出LC滤波器参数的设计包括选择合适的电感器和电容器数值以及滤波器的品质因数。

这些参数的选择应该考虑输出电压纹波、滤波器的截止频率和滤波效果，以提高逆变器输出电压的质量。

杂散电感对高效IGBT逆变器设计的影响杂散电感对高效IGBT逆变器设计的影响IGBT技术不能落后于应用要求。

因此，英飞凌推出了最新一代的IGBT 芯片以满足具体应用的需求。

与目前逆变器设计应用功率或各自额定电流水平相关的开关速度和软度要求是推动这些不同型号器件优化的主要动力。

这些型号包括具备快速开关特性的T4芯片、具备软开关特性的P4芯片和开关速度介于T4和P4之间的E4芯片。

表1简单介绍了IGBT的3个折衷点，并对相应的电流范围给出了建议。

表1：英飞凌1200V IGBT简介。

IGBT和二极管的动态损耗为研究和比较这三款不同芯片在杂散电感从23nH到100nH时的开关损耗和软度，我们选用了一种接近最优化使用T4芯片的合理限值的模块。

因此，选择一个采用常见的62mm封装300A半桥配置作为平台，而模块则分别搭载了这三款IGBT芯片。

这三个模块都采用了相同的高效发射极控制二极管和栅极驱动设置。

图1为实验设置。

图1：测试设置：为测试续流二极管的反向恢复特性，驱动高压侧IGBT，并将负载电感改为与低压侧二极管并联。

图2显示了两个不同杂散电感对配备IGBT-T4的300A半桥的开通波形的影响。

图2：T4的开通特性：上图显示的是针对两个电感（Ls=23nH和Ls=100nH）的损耗/时间曲线；下图显示的是电压和电流曲线。

当电流升高后，更高的杂散电感Ls不仅可以增大器件端子的电感压降（Δu=-L*di/dt），而且还能影响电流上升速度di/dt本身。

尽管寄生电感使导通速度减缓，但导通损耗却大幅降低。

在该示例中，初始开关阶段的损耗（见图2中的时间戳a）随着杂散电感的增大由30.4mW降至12mW。

开关事件第二阶段的特点是二极管出现反向恢复电流峰值以及IGBT 电压进一步下降。

寄生电感的增大会导致反向恢复电流峰值的延迟，以及第二阶段开关损耗的提高。

因此，就整个开关事件而言，寄生电感的增大可大幅降低开通损耗。

三相三电平逆变电感量计算【原创实用版】目录1.三相三电平逆变器的概述2.逆变电感量的计算方法3.计算过程中的注意事项4.实际应用案例分析正文一、三相三电平逆变器的概述三相三电平逆变器是一种广泛应用于电力系统中的电力电子设备，其主要功能是将直流电源转换为交流电源。

与传统的两电平逆变器相比，三相三电平逆变器具有输出电压平衡、谐波含量低、转矩波动小等优点，使其在工业生产、电力传输等领域具有更高的应用价值。

二、逆变电感量的计算方法逆变电感量的计算主要包括以下几个步骤：1.确定逆变器的工作电压和电流。

根据实际应用需求，确定逆变器的输入电压、输出电压以及相应的电流。

2.计算逆变器的开关频率。

根据电力电子设备的工作原理，逆变器的开关频率是影响其性能的重要参数。

通常情况下，开关频率的选择需要综合考虑设备的工作电压、电流、负载特性等因素。

3.计算逆变电感量。

根据逆变器的工作电压、电流和开关频率，可以采用经验公式或数值模拟方法计算逆变电感量。

常见的计算方法包括：查克伦公式、波德公式、以及根据实际电路参数进行的数值模拟等。

三、计算过程中的注意事项在计算逆变电感量时，需要注意以下几点：1.确保所选计算方法的适用性。

不同的计算方法适用于不同的电路参数，因此在计算前需要对各种方法进行分析，选择合适的方法。

2.注意电路参数的选取。

电路参数的选取对逆变电感量的计算结果具有重要影响。

在选取电路参数时，应充分考虑设备的实际工作条件，确保参数的合理性。

3.考虑设备的安全性能。

在计算逆变电感量时，需要充分考虑设备的安全性能，如过电压、过电流等，以确保设备在实际应用中能够稳定、可靠地工作。

四、实际应用案例分析以某三相三电平逆变器为例，假设其输入电压为 380V，输出电压为380V，开关频率为 1000Hz。

根据查克伦公式，可得逆变电感量为：L = (1/4πf) × (Vmax^2 / (Vavg × dVdt))其中，f 为开关频率，Vmax 为输出电压的最大值，Vavg 为输出电压的有效值，dVdt 为输出电压的变化速率。

深入了解逆变器里面的电感电感器（Inductor）是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。

电感器的结构类似于变压器，但只有一个绕组。

电感最大的特点是，电流不能突变，只能慢慢变大或者变小，正是利用这个特性，电感可以把断续的直流方波电流变成连续的正弦波电流。

电感器又称扼流器（CHOKE）、电抗器。

电感是光伏逆变器里面最关键的元器件之一，主要有储能，升压，滤波，消除EMI等作用，使用灌胶电感，可以降低逆变器内部及电感温度，还能显著提高电感的性能和寿命。

《一》电感的原理及作用电感器一般由骨架、绕组、磁心或铁心、屏蔽罩、封装材料、等组成。

骨架泛指绕制线圈的支架。

将漆包线环绕在骨架上，再将磁心或铜心、铁心等装入骨架的内腔，以提高其电感量。

绕组是指具有规定功能的一组线圈，绕组有单层和多层之分。

铁心材料主要有硅钢片、坡莫合金，铁氧体，非晶，金属磁粉芯等。

一台光伏逆变器中，通常共有4种电感，直流共模电感﹑升压电感﹑滤波电感，交流共模电感。

共模电感主要起EMI滤波的作用，一方面要滤除外界共模电磁对逆变器的干扰，另一方面又要抑制逆变器本身不向外发出电磁干扰，避免影响电网和同一电磁环境下其他设备的正常工作。

共模电感光伏组件是直流源，本身不会产生电磁干扰，有些逆变器厂家为了降低成本，取消了逆变器直流EMI共模电感，实际上，由于逆变器功率器件开关速度非常高，会产生较大的共模干扰电流，如果没有直流EMI共模电感，这些干扰电流信号就会传到直流电缆和组件上，这时组件就会像一个天线，产生电磁干扰，影响光伏系统周边的电信号，如有带天线的电视机和收音机等设备就会工作不良。

为了提升发电量，组串式逆变器一般为两级结构，输入电压范围较宽，单相为70-550V，三相为200-1000V。

前级为BOOST升压，要配置升压电感，后级为逆变电路，要配置滤波电感，升压电感和滤波电感是功率电感，从工作电流的角度来看，功率电感在其整个工作段内纹波电流相对较大并且工作温度较高，从而功率电感的直流偏置特性要求较高（尤其是高温时），提高功率电感对应铁氧体材料的高温Bs （饱和磁通密度）非常必要；另一方面，从损耗的角度来看，功率电感的损耗可能占到太阳能逆变系统总损耗的20~40%，降低功率电感铁损非常必要。

三相桥式PWM逆变电路设计一、设计原理三相桥式PWM逆变电路主要由桥式整流器、滤波器和逆变器三部分组成。

首先，桥式整流器将输入的交流电源转换为直流电源，然后通过滤波器对直流电进行滤波，使其变为平滑的直流信号。

最后，逆变器将平滑的直流信号通过逆变操作转换为所需的交流输出信号。

在逆变过程中，PWM技术（脉冲宽度调制）被应用于控制逆变器开关管的开关动态。

PWM技术通过调整开关管的导通时间和非导通时间，控制输出波形的频率和幅值，从而实现对输出电压的精确控制。

脉冲宽度与输出电压大小成正比，因此可以通过改变脉冲宽度比例来调节输出电压的大小。

二、关键步骤1.选择合适的开关管：逆变电路中使用的开关管需要能够承受高电压和高电流，并具有快速开关速度和低开关损耗。

常用的开关管有IGBT（绝缘栅双极型晶体管）和MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）等。

2.确定工作频率：逆变器的工作频率决定了逆变器的输出波形的周期。

工作频率一般选取在几KHz到几十KHz之间。

3.设计PWM控制电路：通过选择合适的控制器（如DSP、FPGA或微控制器）和编程，实现对逆变电路的脉冲宽度调制控制。

根据输出电压的需求和开关管的性能参数，计算脉冲宽度的比例关系。

4.设计滤波器：滤波器的作用是将逆变器输出的脉冲波形平滑为纯正弦波形，以降低输出谐波和滤除高频噪声。

滤波器一般由电感和电容组成，其设计需要根据输出电压的需求和带宽进行计算。

5.功率管的散热设计：功率管在工作过程中会产生热量，需要进行有效的散热设计，以保证逆变电路的稳定和可靠性。

散热设计主要包括散热器的选择和散热风扇的设计。

6.过流和过压保护：逆变电路需要添加过流和过压保护电路，以防止过载和电路故障对设备和电源的损坏。

三、设计小提示1.合理选择开关管的型号和参数，避免过分浪费和过度损耗。

2.控制器的选择要考虑其计算能力和控制精度，以满足实际需求。

3.设计滤波器时要注意对过多谐波的抑制，以防干扰其他设备的正常运行。

2 MW风力发电并网逆变器研究与设计仇志凌陈国柱浙江大学电气学院310027摘要：针对兆瓦级风电并网逆变器主电路研制中存在的并联扩容、开关频率较低和LCL滤波器难以优化设计等问题，提出了采用交流侧串接电感再进行并联的均流方案，采用载波移相技术提高变流器的等效开关频率，提出了LCL滤波器的设计原则，并给出了上述设计的理论依据和实现方法。

通过对2兆瓦风电变流器主电路的仿真验证了上述技术方案。

关键词：兆瓦级并网逆变器、电感均流、低开关纹波电流、载波移相、LCL滤波器1 引言随着能源紧张和环境问题的日益严重，新能源发电技术，如风力发电和光伏发电等越来越受到人们的重视。

风力发电由于单机容量大、成本低，在现阶段更具有吸引力，在世界范围内其总装机容量得到了快速的增长。

当前，风力发电正在朝着更大的单机容量发展，兆瓦级机组在国外已经投入大规模商业运行，5～6兆瓦的机组也已开始试运行。

相应的，大容量机组对并网逆变器的容量提出了较高的要求。

为了满足大容量的要求，逆变器的并联扩容成为了必然的选择。

现有的并联方式主要有功率模块直接并联、功率模块交流侧串接电感再并联和以UPS为代表的系统级并联。

但采用何种简单、可靠的并联方式保证一定的均流效果需要仔细研究。

并网逆变器会引入附加的谐波，因此注入电网的电流谐波大小是一项重要指标，受到了人们的广泛关注。

IEEE Std929－2000和IEEE Std.P1547标准[1]对并网发电的电源系统注入电网电流的谐波做出了严格的限制，总谐波失真（THD）小于5%，3、5、7、9次谐波小于4%，11～15次小于2%，35次以上小于0.3%。

对于处于线性调制区SPWM或SVPWM逆变器，低次谐波含量基本都能满足标准，而开关频率纹波需要采用低通滤波器进行衰减以达到标准的要求。

理论上高的开关频率和低的滤波器截止频率可以获得满意的滤波效果。

但兆瓦级并网逆变器受到开关损耗的制约难以获得较高的开间频率。

摘要：介绍了电感的设计过程和方法，并列举了一个大功率电感的设汁方法，通过理论和实际的结合完成了设计。

关键词：电感：设计：方式0引言磁性元件与其它电气元件不同，使用者很难采购到符合自己要求的电感。

相反，具体设计一个磁性元件可以综合考虑成本、体积、重量和制造的困难程度，可以获得一个较满意的结果。

设计一个电感首先要选择磁芯材料和形状，然后确左磁芯体积大小，然后再计算线圈的匝数和线圈截而积，接着再估算气隙长度，最后根据实际情况调整设讣。

1磁性材料的选择任选用磁性材料时，考虑的因素是工作开关频率、磁通密度、磁导率、损耗大小、工作环境及材料的价格。

如果开关频率较低，可以考虑选择硅钢带和铁银合金。

硅钢带具有高的饱和磁通密度，而且价格低廉，是低频场合运用最为广泛的磁性材料，它的磁芯损耗取决于带的厚度和硅的含量，硅含量越髙，电阻率越大，则损耗越小；铁镰合金具有极高的磁导率, 极低的娇顽磁力，但是其电阻率比较低，只能用在低频场合，同时价格也比较髙，通常用在工作环境温度高，体积要求严格的军工产品中。

如果开关频率较高，可以考虑使用铁氧体和非晶态合金。

铁氧体最高频率可以达到1 MHz而且电阻率髙，高频损耗小，但是其饱和磁感应比较低，而且受温度影响大，在常温(25°C)的0.42T到1OO'C时的0.34T。

铁氧体目前有多种材料和磁芯规格，而且价格比其它材料低,是目前开关电源中应用最为广泛的材料。

非晶态合金适用于几十到几百kHz的工作频率，比铁氧体有更高的饱和磁感应和相对较髙的损耗和温度稳定性，但是价格比较昂贵，而且磁芯的规格也不完善，适用于大功率或者耐受高温和冲击的军用场合。

2磁芯形状目前磁芯有罐型、PM、RM、PQ、EE、EC、EP、ETD、RC、UU、和UI各种型号，以及新发展的平而磁芯，如EFD、EPC、LP型等磁芯。

罐型和PQ型磁芯有较小的窗口面积，减小了EMI传播，用于EMC要求严格的场合。

但是其窗口宽度不是很大，只能用于125 W以下的低功率场合。