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逆变器概要

电压源逆变器是一种通过控制电压将直流电能转换为交流电能的装置，是一种常见的逆变技术。 它是一种直流转交流的变压装置，实际上是与转换器的电压逆变过程。

变流器将电网的交流电压转换为稳定的直流电压直流输出，而逆变器则将直流电压直流电压转换为高频高压交流电； 这两个部分还使用了更常用的脉冲宽度调制 (PWM) 技术。

从直流电源获得交流电的方法有很多种。 单相逆变器有推挽式、半桥式和全角式三种电路拓扑结构。 虽然电路结构不同，但它们的工作原理是相似的。

电路中采用具有开关特性的半导体功率器件，控制电路周期性地向功率器件发出开关脉冲控制信号，控制多个功率器件依次导通和关断，再经过变压器耦合升压或降压。 down，整数滤波输出满足交流电的要求。

逆变电路及其基本工作原理

图 1：全桥逆变器电路中阻性负载的简化电路

≡ 全桥逆变电路的基本工作原理是：

1) 0-t1期间开关T1和T4闭合，负载电压为正；

2）t1-T期间开关管T3和T2闭合，负载电压为负。

其负载电流的变化与阻性负载下的电压同相，但如果是阻性负载，电流的基波滞后于电压的基波，并且由于负载电感的存在，负载电流的变化不是瞬时的，而是一个逐渐增减的过程，最终反映在电阻上的电压波形跟随阻性负载的电流变化。

单相全桥逆变电路（Full-Bridge inverter）

全桥逆变电路是应用最广泛的单相逆变电路。 单相电压型全桥逆变电路的拓扑结构如图3所示，由两个半桥电路组成。

以T1和D1组成的桥臂1和T4和D4组成的桥臂4为一对，T2和D2组成的桥臂2和T3和D3组成的桥臂3为一对，配对的两桥臂同时导通全桥逆变电路的作用，两对180°交替导通。

全桥逆变电路是单相逆变电路中应用最广泛的一种。 对其电压波形进行定量分析，将幅值为Ud的矩形波uo展开为傅里叶级数：

其中，基波幅值U0lm和有效值分别为：

以上分析是uo的正负电压为180°脉冲时的情况。 此时，只能通过改变幅值Ud来改变输出交流电压的有效值。

图2：单相全桥逆变电路

图3：单相逆变电路的输出波形

≡ 全桥逆变器的工作过程：

◇ 第一步：当开关T1、T4闭合时，T2、T3断开。 当前路径为：T1→L→R→T4，当前方向仍然是从左到右。

◇ 第二步：因此，R、L两端的电压为Vo=Vd。

当开关管T1、T4断开，T2、T3闭合时，开关管T2、T3不能立即闭合，此时电感电流的方向不能突然改变。 是：D2→L→R→D3，当前方向还是从左到右。 因此，R、L两端的电压Vo=-Vd。

◇ 步骤三：电感电流过零后，开关管T2、T3闭合，电感电流反向流过开关管T2、T3； 当前路径为：T2→R→L→T3，当前方向仍为从右向左。 因此，R、L两端的电压Vo=Vd。

◇ 第四步：当开关管T2、T3断开，T1、T4再次闭合时，同样不能立即闭合开关管T1、T4，电感电流的方向不能像前面分析的那样突变，电流流经 T1 和 T4 的反并联二极管。 ，并在后续循环中重复上述过程。 当前路径为：D4→R→L→D1，当前方向仍为从右向左。 因此，R、L两端的电压Vo=-Vd。

在时间t4之后，电路重复上述工作过程。

例子

≡ 例1：光伏发电用逆变器

太阳能电站必须向交流电网提供直流电全桥逆变电路的作用，这就需要逆变电路，而逆变器是光伏发电中不可或缺的关键部件之一。

图 4：太阳能发电站

图5：太阳能逆变器外观

图 6：太阳能逆变器内部视图

≡ 例2：户外储能逆变器

近期，作为新储能分支的户外储能在全球市场突然爆发，便携式储能市场增长迅猛。 公开资料显示，过去4年，便携式储能市场规模增长了23倍。 未来几年，业界普遍预计便携式储能仍将处于快速增长期。

GGII统计显示，2021年全年规模将达到111.3亿元，中国便携式储能产品产量将占全球的91.9%。 研究机构预测，储能市场未来5年年复合增长率48%，到2026年有望达到800亿元，中国将诞生年销售额百亿的独角兽在不久的将来。

图7：户外储能外观及内部视图

结语

逆变电路应用广泛。 在现有的各种电源中，蓄电池、干电池、太阳能电池等都是直流电源。 当需要这些电源为交流负载供电时，就需要逆变电路。

此外，交流电动机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子器件应用广泛，其电路的核心部分是逆变电路。

电路中采用具有开关特性的半导体功率器件，控制电路周期性地向功率器件发出开关脉冲控制信号，控制多个功率器件依次导通和关断，再经过变压器耦合升压或降压。 down，整数滤波输出满足交流电的要求。

因此，了解全桥逆变电路的工作过程，有助于满足工业生产和建设中的各种需求。