逆變器的概要

　　電壓源逆變器是按照控制電壓的方式將直流電能轉化為交流電能的器件，是逆變技術中常見的一種。是一種DC to AC的變壓器件，它其實與轉換器是一種電壓逆變的過程。

　　轉換器是將電網的交流電壓轉變?yōu)榉€(wěn)定的DC電壓直流輸出，而逆變器是將DC電壓直流電壓轉變?yōu)楦哳l的高壓交流電;兩個部分同樣都采用了用得比較多的脈寬調制(PWM)技術。

　　從一個直流電源中獲取交流電能有多種方式，單相逆變器有推免式、半橋式和全角式三種電路拓撲結構，雖然電路結構不同，但工作原理相似。

　　電路中都使用具有開關特性的半導體功率器件，由控制電路周期性地對功率器件發(fā)出開關脈沖控制信號，控制多個功率器件輪流導通和關斷，再經過變壓器耦合升壓或降壓后，整型濾波輸出符合要求的交流電。

　　逆變電路及其基本工作原理

　　≡ 全橋逆變電路基本工作原理是：

　　1) 0?t1 時間段開關 T1 和 T4 閉合，負載電壓為正;

　　2) t1?T 時間段開關 T3 和 T2 閉合，負載電壓為負。

　　其負載電流的變化在電阻負載下是與電壓同相位的，但若是阻感負載，電流的基波滯后于電壓的基波并且因為負載電感的存在，其負載電流的變化不是瞬時的，而是一個逐漸增大減小的過程，最終反映在電阻上的電壓波形就是跟隨阻感負載的電流變化的。

　　單相全橋逆變電路

　　(Full-Bridge inverter)

　　全橋逆變電路是單相逆變電路中應用最多的，單相電壓型全橋式逆變電路拓撲結構如圖3所示，由兩個半橋電路組成。

　　把T1與D1組成的橋臂1和T4與D4組成的橋臂4作為一對，T2與D2組成的橋臂2和T3與D3組成的橋臂3作為一對，成對的兩個橋臂同時導通，兩對交替各導通180°。

　　全橋逆變電路是單相逆變電路中應用最為廣泛的，對其電壓波形做定量分析，將幅值為Ud的矩形波uo展開成傅里葉級數(shù)得：

　　其中，基波幅值U0lm和有效值分別為：

　　以上分析的都是uo為正負電壓各為180°脈沖時的情形，在這種情況下要改變輸出交流電壓的有效值，只能通過改變幅值Ud來實現(xiàn)。

　　≡ 全橋逆變器的工作過程：

　　◇ 步驟 1：當開關 T1、T4閉合 T2、T3 斷開。電流途徑是：T1→L→R →T4 ，該電流方向仍是由左往右。

　　◇ 步驟 2：故R、L兩端的電壓Vo=Vd。

　　當開關 T1、T4 斷開T2、T3 閉合時，開關 T2、T3 不能立即閉合，且在這一瞬間電感電流的方向不能突變，此時電流流過 T2 、T3反并聯(lián)的二極管續(xù)流;電流途徑是：D2→L→R →D3 ，該電流方向仍是由左往右。故R、L兩端的電壓Vo=-Vd。

　　◇ 步驟 3：電感電流過零后開關 T2、T3 閉合，電感電流反向流過開關 T2、T3 ;電流途徑是：T2→R→L →T3 ，該電流方向仍是由右往左。故R、L兩端的電壓Vo=Vd。

　　◇ 步驟 4：當開關 T2 、T3斷開 T1、T4 再次閉合時，同理開關 T1、T4 不能立即閉合，同前述分析電感電流的方向不能突變，電流流過 T1 、T4反并聯(lián)的二極管續(xù)流，之后的周期重復上述過程。電流途徑是：D4→R→L →D1 ，該電流方向仍是由右往左。故R、L兩端的電壓Vo=-Vd。

　　t4時刻以后，電路重復上述工作過程。

　　舉例

　　≡ 例1：用于光伏發(fā)電的逆變器

　　太陽能發(fā)電站，必須將直流電源向交流電網供電，這就需要逆變電路，在光伏發(fā)電中逆變器是不可或缺的關鍵器件之一。

　　≡ 例2：用于戶外儲能的逆變器

　　最近一段時間，新能源儲能的一個分支—戶外儲能，在全球市場突然爆火，便攜儲能市場快速增長。公開資料顯示，過去 4 年里，便攜儲能市場規(guī)模增長了 23 倍，未來幾年，業(yè)內普遍預期，便攜儲能還將處于高速成長期。

　　GGII 統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2021 年全年規(guī)模達到 111.3 億元，中國便攜式儲能產品產量占全球比例達到了 91.9%。研究機構預計，未來五年儲能市場將以每年 48% 的增速復合增長，預計到 2026 年達到 800 億元。年銷百億的獨角獸，將在不遠的將來從中國誕生。

　　結語

　　逆變電路的應用非常廣泛。在已有的各種電源中，蓄電池、干電池、太陽能電池等都是直流電源，當需要這些電源向交流負載供電時，就需要逆變電路。

　　另外，交流電機調速用變頻器、不間斷電源、感應加熱電源等電力電子裝置使用非常廣泛，其電路的核心部分都是逆變電路。

　　電路中都使用具有開關特性的半導體功率器件，由控制電路周期性地對功率器件發(fā)出開關脈沖控制信號，控制多個功率器件輪流導通和關斷，再經過變壓器耦合升壓或降壓后，整型濾波輸出符合要求的交流電。

　　所以了解全橋逆變電路動作過程，有助于滿足工業(yè)生產建設中的各種需求。

　　原文地址：單相全橋逆變電路動作過程講解