二极管称为反馈二极管或续流二极管。 优点：简单、使用器件少； 缺点：输出交流电压的幅值低，且直流侧需要两个电容器串
联，工作时还要控制两个电容器电压的均衡。
半桥逆变电路只适用于小功率பைடு நூலகம்变电路。
＋。
。 VD2 VT2
VT4
4.2.2 全－ 桥逆变电路(a)电路原理图
ug1,4
VT1
VD1
VT3
VD3 ug 2,3
t
Ud
C0
io 负载
。 VT2
－
uo
VD2
VT4
ug1,4 当 0 t (a)电T0路原2理期图间， VT1、4导通，VT2、3
uo VD4 Ud
U d io
（b）控制信号
t
T0
T0
t
2
（c）电压波形
ug2,3 关断，这时 u0 Ud
t
uo VT当2、T03导2（通bt），控T制0V信期T号1间、，4
C02
uo
ＶD2
。 补，即ug1>0时,ug2=0 ；
2
ug2>0时， ug1=0 。
－
ＶT2
（a）电路原理图
ug1
。2
1．输出电压－分析
ＶT2 （a）电路原理图
当 T0 2 t T0 期间，VT1导通， ug1
VT2关断，这时 u0 Ud 2
ug2
t
当 0 t T0 2期间，VT2导通，
DFn
Un U1n2
4．最低次谐波LOH（Lowest order harmonic）
其它性能指标：
（1）逆变效率； （2）单位重量（或体积）输出功率； （3）可靠性指标； （4）逆变电路输入电流交流分量的数值和脉动频率； （5）电磁干抗EMI及电磁兼容性EMC。
4.2 电压源单相方波逆变电路
4.2.1 半桥逆变电路
输出电路主要是滤波电路；对于隔离式逆变电路，还应包 含逆变变压器；对于闭环控制的逆变电路还应包括输出量检测 电路，使输出量反馈到控制电路。
4．辅助电路 包括辅助电源和保护电路等。
辅助电源是为电路中各个部分提供直流工作电压。
保护电路是防止在故障或非正常情况下电路受到破坏。
4.1.4 逆变电路输出波形性能指标
（2）根据输出交流电压的性质可分为恒频恒压正弦波逆变电路 和方波逆变电路，变频变压逆变电路，高频脉冲电压（电流） 逆变电路。 （3）根据逆变电路结构的不同可分为半桥式、全桥式和推挽式 逆变电路。 （4）根据所用电力电子器件的换流方式不同，可分为自关断、 强迫关断、电网换流（有源逆变电路）、负载谐振换流逆变电 路等。
实际应用中大都是采用单相或三相，单相逆变电路适用小 功率，三相逆变电路适用于中、大功率。
4.1.2 逆变电路的基本工作原理
当开关S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压u0为正；当 开关S1、S4断开，S2、S3闭合时，负载电压u0为负。
S1
uo
S3
Ud
负载
S2
S4
uo t
（b）
（a）
4.1.3 逆变电路的基本构成
VT1关断，这时 u0 Ud 2
uo
u0
2Uｄ sin nt n n1,3,5,…
式中， 2 f0 为输出电压基波
Ud 2
Ud 2
角频率；f0 1 T0为输出电压基 波频率。
io
（b）控制信号
t
T0
T0
t
2
（c）电压波形
输出电压的基波有效值
t1
t2 t3
t4
t5 t
U1
2Ud
2
0.45Ud
逆变电路输出交流电波形除基波外总含有谐波。
1．谐波系数HF（Harmonic factor）
HFn
Un U1
2．总谐波系数THD（Total harmonic distortion factor）
THD
1 U1
(
U
2 n
n2,3,4,…
1
)2
3．畸变系数DF（Distortion factor）
U Ln
Un
nL
1
1 Un
nC n22LC 1
nC
当1 nC nL ，则谐振频率0 1 LC n
U Ln
Un
n22 LC
Un
n2
0
2
Un
n 2
0
为了表征经LC滤波后负载电压波形还存在畸变的程度引
入畸变系数
1
DF
1 U1
n2,3,4,…
Un n2
2
2
对于第n次谐波的畸变系数
假定：
（1）电力电子开关器件无损耗、无时延，开关状态的切换在
瞬间完成；
（2）给逆变电路供电的为理想直流电压源，直流侧电压无脉
动且不受负载影响；
＋。
（3）负载为理想负载，
变压器和电抗器无直流
Ud
内阻、铁心不饱和。
2
直流侧大电容分压，且 Ud
ＶT1 C01
io 负载
ＶD1
CO1=CO2 ，控制信号互
Ud
ＶD1
注意：先断后通
ＶT1 ＶD2 ＶT2 ＶD1 （d）电感性负载电流波形
2．负载电流分析
（1）电阻负载 (电流电压波形一致） （2）电感性负载
可见，当VT1或VT2通态时，负载电流和电压同方向， 直流侧电源向负载提供能量。而当VD1或VD2通态时，负载 电流和电压反向，负载电流也在减小，电感中储存的无功能 量向直流侧反馈，并暂存在电容中，直流侧的电容器起着缓 冲无功能量的作用。
第4章 无源逆变电路
把直流电变换成交流电称为逆变。完成逆变功能的电路 叫逆变电路，实现逆变过程的装置称为逆变器。 ➢有源逆变 交流侧接在交流电网上 ➢无源逆变 交流侧直接和交流用电负载相接
教学要求: (1)掌握逆变电路的基本结构、工作原理和特点，PWM控制方 法的理论基础、波形生成方法，SPWM逆变电路的控制方式； (2)了解逆变电路的多电平化和多重化； (3)学会无源逆变电路的设计方法。
4.1 概 述
绝大多数逆变电路都采用全控型器件，小功率多用MOSFET, 中功率多用IGBT，大功率则用GTO。
4.1.1 逆变电路的类型
（1）根据输入直流电源的类型可分为电压源型逆变电路(VSI) 和电流源型逆变电路（CSI） 电压源型的输入端并接有大电容，是为了保证电压稳定， 形成平稳的直流电压，同时为交流侧无功电流提供通路； 电流源型的输入端串接有大电感，是为了保证电流稳定， 形成平稳的直流电流。同时也为来自逆变侧的无功电压分量 提供支撑，维持电路电压平衡，保证无功功率流传。
输入电路 DC
逆变主电路 AC
输出电路
驱动与控制电路
保护电路
1．逆变主电路：由开关器件等组成，是能量变换的主体。
2．驱动与控制电路：按照要求产生一系列的控制信号，对 主电路实现逆变控制，完成逆变电路的调压、调频或稳压、稳 频等功能。
3．输入、输出电路
输入电路是为了保证直流电源为恒压源或恒流源，必须设 置储能元件。电容元件能保证电压稳定，电感元件可保证电流 稳定。