t
ON V1 V2 V1 V2
VD1 VD2 VD1 VD2 b)
图5－6 单相半桥电压型逆变
电路及其工作波形
5-9
单相电压型逆变电路
优点：电路简单，使用器件少。
• 缺点：输出电压幅值为Ud/2，负载上的功率 为全桥的1/4，开关管承受的电压为Ud，且
直流侧需两电容器串联，要控制两者电压均 衡。
直流侧是电压源
电压型逆变电路——又称为电压源
型逆变电路 Voltage Source Type Inverter-VSTI
直流侧是电流源
电流型逆变电路——又称为电流源
型逆变电路 Current Source Type Inverter-CSTI
5-8
单相电压型逆变电路
1）单相半桥逆变电路
工作原理
V1和V2栅极信号在一周期内 各半周正偏、半周反偏，两
(4)控制方式有PWM，双极性和移相控制方式。
参数计算与器件选择
根据不同的负载类型计算负载等效阻抗： 电阻型：Z=R 电阻电感型：Z=R+jωL
Z=(R2+(ωL)2 ) ½ 对于RLC：Z=R+jωL-1/jωC
对于电阻：i＝P/Ud＝Ud/R 对于电阻电感：i＝P/Udcosφ＝Ud/Z 开关管上的电压：U=(2~3)Ud
5-10
参数计算与器件选择
根据不同的负载类型计算负载等效阻抗： 电阻型：Z=R 电阻电感型：Z=R+jωL
Z=(R2+(ωL)2 ) ½ 对于RLC：Z=R+jωL-1/jωC 对于电阻：i＝2P/Ud＝Ud/2R 对于电阻电感：i＝2P/Udcosφ＝Ud/2Z 开关管上的电压：U=(2~3)Ud
t1 t2
t t
图5-7 单相全桥逆变
b)
电路的移相调压方式
单相电压型逆变电路
2）单相电压型全桥逆变电路的特点
(1)直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉 动。
(2)输出电压幅值为Ud的矩形波，负载上的功率为半桥逆 变器的4倍，输出电流因负载阻抗不同而不同。
(3)阻感负载时需提供无功功率。为了给交流侧向直流侧 反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。
电流：I=(1.5~2)(2)1/2i
5-15
参数计算与器件选择 例：逆变器输入电压为550V，输出功率为 20KW，逆变器开关频率为20KHz，RLC谐振 负载，
其等效电阻为：R=Ud2/P=15.125Ω 负载上的电流有效值为：i＝Ud/R= 36.36A 开关管上的电压：U=(2~3)Ud=1100~1650V 电流：I=(1.5~2)(2)1/2i=77~102A
5-16
单相电压型逆变电路
阻感负载时，还可采用移 相得方式来调节输出电压 －移相调压。
V3的基极信号比V1落后
uG1
a)
（0＜ ＜180 °）。V3、
O u G2
t
V4的栅极信号分别比V2、
V1的前移180°－。输 出电压是正负各为的脉
O
u G3。
O
t
改变就可调节输出电压。
S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压uo为正。 S1、S4断开，S2、S3闭合时，负载电压uo为负。
直流电 交流电
5-5
逆变电路的基本工作原理
逆变电路最基本的工作 原理 ——改变两组开关 切换频率，可改变输出 交流电频率。
电和u阻o的负波载形时相，同负，载相电位流也io
相同。
阻于u感o负，载波时形，也i不o相同位。滞后
换流方式
逆变电路的基本工作原理 换流方式分类
5-3
逆变电路的基本工作原理
以单相桥式逆变电路为例说明最基本的工作原理
S1~S4是桥式电路的4个臂，由电力电子器件及辅 助电路组成。
uo
S 1
io
负载
S 3
Ud
S2
uo S4
io
t1 t2
t
a)
b)
图5-1 逆变电路及其波形举例
5-4
逆变电路的基本工作原理
u o
io
io
uo t
O
t1 t2
3
t
图5-7 单相全桥逆变
b)
电路的移相调压方式
单相电压型逆变电路
3） 带中心抽头变压器的逆变电路
交替驱动两个IGBT，经变压 器耦合给负载加上矩形波交 流电压。
两个二极管的作用也是提供 无功能量的反馈通道。
图5-8 带中心抽头变压器的逆变电路
Ud和负载参数相同，变压器匝比为1：1：1时，uo和io 波 形及幅值与全桥逆变电路完全相同。
电流：I=(1.5~2)(2)1/2i
5-11
参数计算与器件选择 例：逆变器输入电压为550V，输出功率为 20KW，逆变器开关频率为20KHz，RLC谐 振负载，
其等效电阻为：R=Ud2/4P=3.78Ω 负载上的电流有效值为：i＝Ud/2R=72.75A 开关管上的电压：U=(2~3)Ud=1100~1650V 电流：I=(1.5~2)(2)1/2i=154~205A
DCAC逆变电路及原理总结
引言
逆变的概念
逆变——与整流相对应，直流电变成交流电。 交流侧接电网，为有源逆变。 交流侧接负载，为无源逆变。
逆变与变频
变频电路：分为交交变频和交直交变频两种。 交直交变频由交直变换（整流）和直交变换两部分组
成，后一部分就是逆变。
主要应用
各种直流电源，如蓄电池、干电池、太阳能电池等。 交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源 等电力电子装置的核心部分都是逆变电路。
a) uo
io
t1 t2
t
b)
图5-1 逆变电路及其波形举例
换流方式分类
换流——电流从一个支路向另一个支路转移的过程， 也称为换相。
开通：适当的控制极驱动信号就可使器件开通。 关断：
全控型器件可通过门极关断。 研究换流方式主要是研究如何使器件关断。
5-7
电压型逆变电路
1）逆变电路的分类 —— 根据直流侧电源性质的不同
者互补，输出电压uo为矩形
波，幅值为Um=Ud/2。
V1或V2通时，io和uo同方向，
直流侧向负载提供能量；
VD1或VD2通时，io和uo反向，
电感中贮能向直流侧反馈。 VD1、VD2称为反馈二极管, 它又起着使负载电流连续的 作用，又称续流二极管。
u
a)
o
Um
O
t
-Um
io
O
t3 t1 t2
t4
t5 t6
5-12
单相电压型逆变电路
2) 全桥逆变电路
共四个桥臂，可看成两个半 桥电路组合而成。
两对桥臂交替导通180°。 uG1
O
输出电压和电流波形与半桥 uG2
t
电路形状相同，幅值高出一 O
t
倍。
u G3
O
t
改变输出交流电压的有效值 uG4
O
只能通过改变直流电压Ud来
u o
实现。
io O
io
uo t
3