详细逆变电路原理分析优秀课件
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逆变工作原理逆变教学课件PPT
Vd
Vd 0 2
(cosa
cos )
若逆变器电压公式用γ角来表示，则：
Vd
Vd 0
cosa
Vd
Vd 0（c osa
2
cos）
Ud0（cos(p b ) cos(p ）)
2
1（ 2
U
d
0
cosb
Ud0
cos）
1 2
(U d
Rc Id
Ud0
cos
)
2024/8/4
Ud Ud0 cos RcId (Ud0 cos RcId )
2024/8/4
9
a = 30°
逆 变
ud
uab uac u bc uba uca ucb uab uac
器 的
O
wt
换
相
a = 150°
过 程
ud
uab uac u bc uba uca ucb uab uac
O
wt
2024/8/4
10
不同逆变角时的输出电压波形及晶闸管两端电压波形
u
u
u
u
2
a
2
90 2
17
三、逆变整器流交器直与流逆数变量器关的系转表折达点式
1.若不考虑换相重叠现象，则
Ud Ud 0 cosa a转折点为90
2.若考虑换相重叠现象，则
Ud Ud 0 cosa Ud
Ud
0
cosa
Ud 2
0
(cosa
cos
)
Ud 0 (cosa cos )
2
可见，从整流器转向逆变的转折点所对应的触发角有下式确定
一、无源逆 变
1. 工作原理
逆变电路工作原理ppt课件
行
04
设计与实现过程剖析
主电路设计思路
拓扑结构选择
根据应用需求和性能指标，选择合适 的逆变电路拓扑结构，如全桥、半桥 、推挽等。
元器件参数设计
磁性元件设计
针对逆变电路中的磁性元件，如变压 器、电感等，进行详细设计，包括磁 芯材料选择、匝数计算、气隙设置等 。
依据拓扑结构和性能指标，设计合适 的元器件参数，包括功率开关管、二 极管、电感、电容等。
控制策略优化
通过改进控制策略，如采用多电平技术、PWM 控制技术等，可进一步提高输出电压波形的质量 。
系统稳定性增强手段
稳定性分析方法
01
利用状态空间法、频域分析法等方法对逆变电路进行稳定性分
析，找出潜在的不稳定因素。
控制环路设计
02
通过合理设计控制环路，包括电流环、电压环等，确保系统在
不同负载和输入电压条件下均能保持稳定运行。
逆变电路工作原理ppt课件
演讲人： 日期：
目录
• 逆变电路基本概念与分类 • 逆变电路工作原理详解 • 关键器件与参数选择 • 设计与实现过程剖析 • 性能评估与优化措施 • 实验验证与结果分析 • 总结与展望
01逆变电路定义
将直流电能转换为交流电能的电 路。
作用
方波逆变电路将直流电转换为方 波交流电。它采用开关管（如晶 体管或MOSFET）进行高速切换 ，将直流电压逆变为方波电压输
出。
输出波形
方波逆变电路的输出波形为方波 ，具有陡峭的上升沿和下降沿。 方波电压的幅值和频率可以通过 控制开关管的切换速度和直流输
入电压来调节。
应用领域
方波逆变电路常用于一些对波形 要求不高的场合，如低功率照明
控制系统设计思路
04
设计与实现过程剖析
主电路设计思路
拓扑结构选择
根据应用需求和性能指标，选择合适 的逆变电路拓扑结构，如全桥、半桥 、推挽等。
元器件参数设计
磁性元件设计
针对逆变电路中的磁性元件，如变压 器、电感等，进行详细设计，包括磁 芯材料选择、匝数计算、气隙设置等 。
依据拓扑结构和性能指标，设计合适 的元器件参数，包括功率开关管、二 极管、电感、电容等。
控制策略优化
通过改进控制策略，如采用多电平技术、PWM 控制技术等，可进一步提高输出电压波形的质量 。
系统稳定性增强手段
稳定性分析方法
01
利用状态空间法、频域分析法等方法对逆变电路进行稳定性分
析，找出潜在的不稳定因素。
控制环路设计
02
通过合理设计控制环路，包括电流环、电压环等，确保系统在
不同负载和输入电压条件下均能保持稳定运行。
逆变电路工作原理ppt课件
演讲人： 日期：
目录
• 逆变电路基本概念与分类 • 逆变电路工作原理详解 • 关键器件与参数选择 • 设计与实现过程剖析 • 性能评估与优化措施 • 实验验证与结果分析 • 总结与展望
01逆变电路定义
将直流电能转换为交流电能的电 路。
作用
方波逆变电路将直流电转换为方 波交流电。它采用开关管（如晶 体管或MOSFET）进行高速切换 ，将直流电压逆变为方波电压输
出。
输出波形
方波逆变电路的输出波形为方波 ，具有陡峭的上升沿和下降沿。 方波电压的幅值和频率可以通过 控制开关管的切换速度和直流输
入电压来调节。
应用领域
方波逆变电路常用于一些对波形 要求不高的场合，如低功率照明
控制系统设计思路
《逆变电路教学》课件
通过控制半导体开关器件的通断，将直流输入转换为交流输出，实现 电能的逆向变换。
逆变电路的分类与特点
分类
按照输出交流的相数，可分为单 相逆变器和三相逆变器；按照逆 变电路的脉宽调制方式，可分为 方波逆变器和正弦波逆变器。
特点
高效节能、绿色环保、灵活方便 、可靠性高、维护成本低等。
逆变电路的应用场景
分布式电源
逆变电路在分布式电源系统中扮演着重 要的角色，将直流电源转换为交流电源 ，供给负载使用。
不间断电源
在计算机、通信、医疗等领域，不间断 电源需要提供稳定的交流电源，逆变电 路是不间断电源的核心组成部分。
电动汽车与充电桩
电动汽车在充电过程中，需要将直流电 能转换为交流电能供给充电桩，逆变电 路在此过程中发挥着关键作用。
实验平台的搭建与调试
实验平台的搭建
根据逆变电路的原理和要求，选择合 适的器件搭建实验平台，确保电路的 正确连接和稳定性。
实验平台的调试
对实验平台进行测试和调整，确保各 部分工作正常，为后续的实验和仿真 分析做好准备。
实验数据的采集与分析
使用合适的测量仪器和设备， 采集逆变电路的输入、输出电
压、电流等关键参数。
控制电路结构
脉冲宽度调制（PWM）
PWM是一种常见的逆变电路控制方法，通过调节半导体开关器件的开关时间来 控制输出电压和电流的大小。PWM控制方法具有简单、易于实现和调节精度高 等优点。
空间矢量调制（SVPWM）
SVPWM是一种基于PWM的控制方法，通过调节半导体开关器件的开关状态来 控制输出电压和电流的方向和大小。SVPWM控制方法具有更高的调节精度和更 好的输出波形质量。
03
人工智能与机器学习算法
《逆变电路及应用》课件
电路设计
根据元器件的参数和电路需求，进行 电路设计，调整相应的阻容值。
逆变电路的性能评估方法
效率评估
逆变电路的效率是指输出功 率与输入功率的比值。可以 通过测量输入电流和输出电 流，计算得出逆变电路的效 率。
波形质量评估
逆变电路的输出波形质量是 对逆变电路性能的重要评价 指标，可通过示波器观察。
稳定性评估
逆变电路输出电压的稳定性 与电源电压和负载变化有关， 可通过空载、满载试验来评 估逆变电路的稳定性。
逆变电路的未来发展趋势
未来，随着新能源、智能家居、物联网等领域的迅猛发展，逆变电路的应用场景将越来越广泛。同时， 随着半导体、陶瓷和材料科学的进步，逆变电路的效率和稳定性也将得到进一步提升。
逆变电路及应用
逆变电路是一种将电能从一种形式转化为另一种形式的电路。本课件将深入 探讨逆变电路的原理、设计和应用。逆变电路的概念Fra bibliotek原理1
定义
逆变电路是将直流电转化为可变的交流电的电路。
2
原理
逆变电路利用半导体器件实现对直流电源进行逆变，产生高频交流电，再通过变 压器将电压升高到需要的水平。
3
应用
逆变电路广泛用于太阳能、风能发电系统、交通信号灯、UPS等领域。
常见的逆变电路类型
全桥逆变电路
采用MOS管作为开关管，输出 波形质量高，抗干扰性强。
半桥逆变电路
采用晶闸管作为开关管，成本 低，体积小，适用于低功率逆 变。
多电平逆变电路
能够提供多种电平的输出电压， 输出波形更接近正弦波，适用 于高功率逆变。
逆变电路的主要应用领域
太阳能发电系统
太阳能电池板输出的是直流电，逆变电路将 其转换为交流电，以供人们使用。
根据元器件的参数和电路需求，进行 电路设计，调整相应的阻容值。
逆变电路的性能评估方法
效率评估
逆变电路的效率是指输出功 率与输入功率的比值。可以 通过测量输入电流和输出电 流，计算得出逆变电路的效 率。
波形质量评估
逆变电路的输出波形质量是 对逆变电路性能的重要评价 指标，可通过示波器观察。
稳定性评估
逆变电路输出电压的稳定性 与电源电压和负载变化有关， 可通过空载、满载试验来评 估逆变电路的稳定性。
逆变电路的未来发展趋势
未来，随着新能源、智能家居、物联网等领域的迅猛发展，逆变电路的应用场景将越来越广泛。同时， 随着半导体、陶瓷和材料科学的进步，逆变电路的效率和稳定性也将得到进一步提升。
逆变电路及应用
逆变电路是一种将电能从一种形式转化为另一种形式的电路。本课件将深入 探讨逆变电路的原理、设计和应用。逆变电路的概念Fra bibliotek原理1
定义
逆变电路是将直流电转化为可变的交流电的电路。
2
原理
逆变电路利用半导体器件实现对直流电源进行逆变，产生高频交流电，再通过变 压器将电压升高到需要的水平。
3
应用
逆变电路广泛用于太阳能、风能发电系统、交通信号灯、UPS等领域。
常见的逆变电路类型
全桥逆变电路
采用MOS管作为开关管，输出 波形质量高，抗干扰性强。
半桥逆变电路
采用晶闸管作为开关管，成本 低，体积小，适用于低功率逆 变。
多电平逆变电路
能够提供多种电平的输出电压， 输出波形更接近正弦波，适用 于高功率逆变。
逆变电路的主要应用领域
太阳能发电系统
太阳能电池板输出的是直流电，逆变电路将 其转换为交流电，以供人们使用。
详解逆变器电路工作原理
所用元器件
逆变器位置分布和接法
4. 逆变器的性能测试 测试电路见图9.这里测试用的输入电源采用内阻低、放电电流大（一般大于 100A ）的12V 汽 车电瓶，可为电路提供充足的输入功率。测试用负载为普通的电灯泡。测试的方法是通过改 变负载大小，并测量此时的输入电流、电压以及输出电压。输出电压随负荷的增大而下降， 灯泡的消耗功率随电压变化而改变。 我们也可以通过计算找出输出电压和功率的关系。 但实 际上由于电灯泡的电阻会随受加在两端电压变化而改变， 并且输出电压、 电流也不是正弦波， 所以这种的计算只能看作是估算。
图4 MOS 场效应管电源开关电路
由以上分析我们可以画出原理图中 MOS 场效应管电路部分的工作过程（见图 5） 。工作原理 同前所述。这种低电压、大电流、频率为 50Hz 的交变信号通过变压器的低压绕组时，会在 变压器的高压侧感应出高压交流电压，完成直流到交流的转换。这里需要注意的是，在某些 情况下，如振荡部分停止工作时，变压器的低压侧有时会有很大的电流通过，所以该电路的 保险丝不能省略或短接。
图3 场效应管驱动电路
由于方波信号发生器输出的振荡信号电压最大振幅为 0~5V ，为充分驱动电源开关电路，这 里用 TR1、 TR2将振荡信号电压放大至 0~12V.如图 3所示。 2.3MOS 场效应管电源开关电路 下面简述一下用 C-MOS 场效应管 （增强型 MOS 场效应管） 组成的应用电路的工作过程 （见 图4） 。电路将一个增强型 P 沟道 MOS 场效应管和一个增强型 N 沟道 MOS 场效应管组合在 一起使用。当输入端为低电平时， P 沟道 MOS 场效应管导通，输出端与电源正极接通。当 输入端为高电平时， N 沟道 MOS 场效应管导通，输出端与电源地接通。在该电路中， P 沟 道 MOS 场效应管和 N 沟道 MOS 场效应管总是在相反的状态下工作，其相位输入端和输出 端相反。通过这种工作方式我们可以获得较大的电流输出。同时由于漏电流的影响，使得栅 压在还没有到0V ，通常在栅极电压小于 1到2V 时，MOS 场效应管既被关断。不同场效应管 其关断电压略有不同。也正因为如此，使得该电路不会因为两管同时导通而造成电源短路。
逆变器位置分布和接法
4. 逆变器的性能测试 测试电路见图9.这里测试用的输入电源采用内阻低、放电电流大（一般大于 100A ）的12V 汽 车电瓶，可为电路提供充足的输入功率。测试用负载为普通的电灯泡。测试的方法是通过改 变负载大小，并测量此时的输入电流、电压以及输出电压。输出电压随负荷的增大而下降， 灯泡的消耗功率随电压变化而改变。 我们也可以通过计算找出输出电压和功率的关系。 但实 际上由于电灯泡的电阻会随受加在两端电压变化而改变， 并且输出电压、 电流也不是正弦波， 所以这种的计算只能看作是估算。
图4 MOS 场效应管电源开关电路
由以上分析我们可以画出原理图中 MOS 场效应管电路部分的工作过程（见图 5） 。工作原理 同前所述。这种低电压、大电流、频率为 50Hz 的交变信号通过变压器的低压绕组时，会在 变压器的高压侧感应出高压交流电压，完成直流到交流的转换。这里需要注意的是，在某些 情况下，如振荡部分停止工作时，变压器的低压侧有时会有很大的电流通过，所以该电路的 保险丝不能省略或短接。
图3 场效应管驱动电路
由于方波信号发生器输出的振荡信号电压最大振幅为 0~5V ，为充分驱动电源开关电路，这 里用 TR1、 TR2将振荡信号电压放大至 0~12V.如图 3所示。 2.3MOS 场效应管电源开关电路 下面简述一下用 C-MOS 场效应管 （增强型 MOS 场效应管） 组成的应用电路的工作过程 （见 图4） 。电路将一个增强型 P 沟道 MOS 场效应管和一个增强型 N 沟道 MOS 场效应管组合在 一起使用。当输入端为低电平时， P 沟道 MOS 场效应管导通，输出端与电源正极接通。当 输入端为高电平时， N 沟道 MOS 场效应管导通，输出端与电源地接通。在该电路中， P 沟 道 MOS 场效应管和 N 沟道 MOS 场效应管总是在相反的状态下工作，其相位输入端和输出 端相反。通过这种工作方式我们可以获得较大的电流输出。同时由于漏电流的影响，使得栅 压在还没有到0V ，通常在栅极电压小于 1到2V 时，MOS 场效应管既被关断。不同场效应管 其关断电压略有不同。也正因为如此，使得该电路不会因为两管同时导通而造成电源短路。
逆变电路讲解
电力电子技术 整流状态，又在什么条件下工作逆变状态
§4-1 有源逆变的工作原理
二、直流发电机—电动机系统功率的传递 小结： 1、两个电源同极性相连时，电流从电动势高的电源正极
流向电动势低的电源正极，电流大小由两个电势之 差与回路总电阻决定，如果回路电阻很小，那么很 小的电动势也可以产生足够大的电流，使两个电源 之间交换很大的功率。 2、电流从电源正极端流出，则该电源输出功率，从电源 的正端输入，则为吸收功率。 3、两个电源反极性相接时，当回路电阻很小时，形成短 路，两个电源均输出功率，消耗在电阻上，严防这 类事故发生。
电力电子技术
§4-2 逆变失败与逆变角的限制
综上所述： 为了防止逆变颠覆，不仅逆变角不能等于零，且不 能太小，必须限制某一允许的最小角度内。
min 0 a 30 35
γ 为换相重叠角12°—25°随电路形式工作电流的 大小不同而不同。第二项为晶闸管关断时间所对应 的电角度，约为3.6°—5.4°。第三项为安全裕量 角，主要是是考虑脉冲调整时不对称、电网波动， 畸变与温度等影响，通常取10°左右。
3.不能采用半控桥式整流电路或有续流二极管的电路 （不可能输出负电压）。也不允许直流侧接上反极 性的直流电源。
四、常用的有源逆变电路 1三相半波有源逆变电路 2全相全控桥有源逆变电路。 电力电子技术
§4-2 逆变失败与逆变角的限制
逆变失败： 逆变运行时，一旦发生换相失败，外接的直流电源 就会通过晶闸管电路形成短路，或者使整流桥的输 出平均电压和直流电势变成顺向串联，由于逆变回 路电阻很小，形成很大的短路电流，称为逆变失败 或逆变颠覆。
小结：1.实现有源逆变的两个条件 ： 直流侧必须外接与直流电流Id同方向的直流电源E， 其数值要稍大于Ud。 变流器必须工作在β<90°区域，使Ud<0，才能把直 流功率逆变为交流功率返送到电网。
§4-1 有源逆变的工作原理
二、直流发电机—电动机系统功率的传递 小结： 1、两个电源同极性相连时，电流从电动势高的电源正极
流向电动势低的电源正极，电流大小由两个电势之 差与回路总电阻决定，如果回路电阻很小，那么很 小的电动势也可以产生足够大的电流，使两个电源 之间交换很大的功率。 2、电流从电源正极端流出，则该电源输出功率，从电源 的正端输入，则为吸收功率。 3、两个电源反极性相接时，当回路电阻很小时，形成短 路，两个电源均输出功率，消耗在电阻上，严防这 类事故发生。
电力电子技术
§4-2 逆变失败与逆变角的限制
综上所述： 为了防止逆变颠覆，不仅逆变角不能等于零，且不 能太小，必须限制某一允许的最小角度内。
min 0 a 30 35
γ 为换相重叠角12°—25°随电路形式工作电流的 大小不同而不同。第二项为晶闸管关断时间所对应 的电角度，约为3.6°—5.4°。第三项为安全裕量 角，主要是是考虑脉冲调整时不对称、电网波动， 畸变与温度等影响，通常取10°左右。
3.不能采用半控桥式整流电路或有续流二极管的电路 （不可能输出负电压）。也不允许直流侧接上反极 性的直流电源。
四、常用的有源逆变电路 1三相半波有源逆变电路 2全相全控桥有源逆变电路。 电力电子技术
§4-2 逆变失败与逆变角的限制
逆变失败： 逆变运行时，一旦发生换相失败，外接的直流电源 就会通过晶闸管电路形成短路，或者使整流桥的输 出平均电压和直流电势变成顺向串联，由于逆变回 路电阻很小，形成很大的短路电流，称为逆变失败 或逆变颠覆。
小结：1.实现有源逆变的两个条件 ： 直流侧必须外接与直流电流Id同方向的直流电源E， 其数值要稍大于Ud。 变流器必须工作在β<90°区域，使Ud<0，才能把直 流功率逆变为交流功率返送到电网。
逆变电路精品PPT课件
V5、V6、V1 V6、V1、V2
uUN
1 Ud 3
2 Ud 3
1 Ud 3
1 Ud 3
2 Ud 3
1 Ud 3
5-29
5.2.2 三相电压型逆变电路
波形分析
负载各相到电源中点N' 的电压：U相，1通， uUN'=Ud/2，4通，uUN'=Ud/2。 负载线电压
a) u b) u
UN'
5-9
5.1.2 换流方式分类
1) 器件换流（Device Commutation）
利用全控型器件的自关断能力进行换流。 在采用IGBT 、电力MOSFET 、GTO 、GTR等全控型器 件的电路中的换流方式是器件换流。
2) 电网换流（Line Commutation）
电网提供换流电压的换流方式。 将负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断。 不需要器件具有门极可关断能力，但不适用于没有交流 电网的无源逆变电路。
b)
图5-1 逆变电路及其波形举例
5-3
第 5章
逆变电路
以上讨论的仅仅是逆变器的主电路，要构成一个完整的 逆变器除了主电路之外还要有其它附加电路，其基本结构如下 图所示，除逆变主电路外还包括：
5-4
第 5章
逆变电路
5-5
5.1.1 逆变电路的基本工作原理
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。
-
VD 1 a R io L b uo VD 2 V4
VD4
两个半桥电 路的组合
T1 T2
图5-5 全桥逆变电路
u G1 O u G2 O u G3 O
61逆变电路PPT课件
满足。
6.2 电压型逆变电路
6.2.1单相电压型逆变电路 （2） 全桥逆变电路
+
V1
Ud
C
V2
-
V3 VD1 R io L
uo VD2 V4
VD3
由四个臂构成，输 入端并有一个电容。
负载接在上下两组
臂之间。
VD4
图5-5
工作原理：与单向半桥 电*路思工考作1：原在理全相桥同中，，只 不续过流全过桥程中如是何两完个成臂？同 时※工V作D，2,V半D桥3同中时一续个流臂。 单压※独，V工电D作流1,V。波D全形4同桥与时输半续出桥流电完。 全一样，但幅值均为半 桥的两倍。
①变压器的变比为1：1：1， 负载相同时，其输出波形和 全桥逆变一样。 ②应用在输入与输出需要隔 离的场合。
推挽:两不同极性晶体管或真空电子管连接的输出电路。推挽电路 采用两个参数相同的功率 BJT 管或MOSFET 管，以推挽方式存 在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务，电路工作时，两 只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小效率高。 推挽输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流。
移相导电方式。
导电方式二（移相导电）：
V1,V2信号互补；V3,V4信号互补；V3信号比V1 信号落后θ（ 0〈θ〈180）
uG1
+
O
t
V1
V3
uG2
VD1
VD3
O
t
Ud
C
V2
R io L
uo VD2 V4
VD4
uG3 O
uG4 O
t t
-
uo io O
io
uo t3
t1 t2
t
a)
6.2 电压型逆变电路
6.2.1单相电压型逆变电路 （2） 全桥逆变电路
+
V1
Ud
C
V2
-
V3 VD1 R io L
uo VD2 V4
VD3
由四个臂构成，输 入端并有一个电容。
负载接在上下两组
臂之间。
VD4
图5-5
工作原理：与单向半桥 电*路思工考作1：原在理全相桥同中，，只 不续过流全过桥程中如是何两完个成臂？同 时※工V作D，2,V半D桥3同中时一续个流臂。 单压※独，V工电D作流1,V。波D全形4同桥与时输半续出桥流电完。 全一样，但幅值均为半 桥的两倍。
①变压器的变比为1：1：1， 负载相同时，其输出波形和 全桥逆变一样。 ②应用在输入与输出需要隔 离的场合。
推挽:两不同极性晶体管或真空电子管连接的输出电路。推挽电路 采用两个参数相同的功率 BJT 管或MOSFET 管，以推挽方式存 在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务，电路工作时，两 只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小效率高。 推挽输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流。
移相导电方式。
导电方式二（移相导电）：
V1,V2信号互补；V3,V4信号互补；V3信号比V1 信号落后θ（ 0〈θ〈180）
uG1
+
O
t
V1
V3
uG2
VD1
VD3
O
t
Ud
C
V2
R io L
uo VD2 V4
VD4
uG3 O
uG4 O
t t
-
uo io O
io
uo t3
t1 t2
t
a)
逆变器的工作原理和控制技术全解PPT课件
W相上开关管驱动波形
Northeastern University, CHINA
21
4.4 三相逆变电路结构和工作原理
波形分析
u UN'
开关动作与输出电压关系
a)
O
Ud
u VN'
2
开关动作模式
a、b、c
b)
O
u WN'
c)
O
uUV uUN' uVN'
uVW
uVN'
uWN'
u UV
开关动作与输出电压关系
电压基准点：
以电源中点N’为0电平基准点。
根据电路结构
开关模式
输出电压
U相上开关管导通
uUN’=Ud/2
U相下开关管导通
uUN’=-Ud/2
V相上开关管导通
uVN’=Ud/2
V相下开关管导通
uVN’=-Ud/2
W相上开关管导通
uWN’=Ud/2
W相下开关管导通 Northeastern UniuveWrsiNty’,=C-HUINdA/2
U
e
=
U
+
ΔU
+
n(t)
+
e(t)
Li
io
ic
CZ
uo
Northeastern University, CHINA
16
4.3 单相逆变器控制技术
控制原理——相位调节
相位控制目标 * 0 ，获得逆变器输出电压 uo t =Usin ωt +θ 的相位 是关键
由于
sin
t
详细逆变电路原理分析
图4.3.2(e)所示是RL负载时直流电源输 入电流的波形。图4.3.2(f)所示是RL负载时 直流电源输入电流的波形。
图4.3.2 电压型单相全桥逆变 电路和电压、电流波形图
4.3.3
1、工作过程：
电压型三相桥式逆变电路
电压型三相桥式逆变电路的基 本工作方式为180°导电型，即每个 桥臂的导电角为180°，同一相上下 桥臂交替导电的纵向换流方式，各 相开始导电的时间依次相差120°。 在一个周期内，6个开关管触 发导通的次序为T1→T2 →T3 →T4 →T5→T6 ，依次相隔60°，任一时 刻均有三个管子同时导通，导通的 组合顺序为T1T2T3，T2T3T4，T3T4T5， T4T5T6，T5T6T1，T6T1T2，每种组合 工作60°。
UPS（Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply）， 即不间断电源，是将蓄电池（多为铅酸免维护蓄电池）与主机相连接，通过主机 逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。主要用于给单台计算机、计 算机网络系统或其它电力电子设备提供稳定、不间断的电力供应。当市电输入正 常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压 器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时， UPS 立即将电池 的直流电能，通过逆变零切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载 维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS 设备通常对电压过大和电压 太低都提供保护。
缺点：
1）交流电压幅值仅为Ud/2； 2）直流侧需分压电容器； 3）为了使负载电压接近正弦波通常在输出端要 接LC滤波器，输出滤波器LC滤除逆变器输 出电压中的高次谐波。 应用：用于几kW以下的小功率逆变电源；
图4.3.2 电压型单相全桥逆变 电路和电压、电流波形图
4.3.3
1、工作过程：
电压型三相桥式逆变电路
电压型三相桥式逆变电路的基 本工作方式为180°导电型，即每个 桥臂的导电角为180°，同一相上下 桥臂交替导电的纵向换流方式，各 相开始导电的时间依次相差120°。 在一个周期内，6个开关管触 发导通的次序为T1→T2 →T3 →T4 →T5→T6 ，依次相隔60°，任一时 刻均有三个管子同时导通，导通的 组合顺序为T1T2T3，T2T3T4，T3T4T5， T4T5T6，T5T6T1，T6T1T2，每种组合 工作60°。
UPS（Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply）， 即不间断电源，是将蓄电池（多为铅酸免维护蓄电池）与主机相连接，通过主机 逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。主要用于给单台计算机、计 算机网络系统或其它电力电子设备提供稳定、不间断的电力供应。当市电输入正 常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压 器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时， UPS 立即将电池 的直流电能，通过逆变零切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载 维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS 设备通常对电压过大和电压 太低都提供保护。
缺点：
1）交流电压幅值仅为Ud/2； 2）直流侧需分压电容器； 3）为了使负载电压接近正弦波通常在输出端要 接LC滤波器，输出滤波器LC滤除逆变器输 出电压中的高次谐波。 应用：用于几kW以下的小功率逆变电源；
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图4.3.1 电压型半桥逆变电路及其电压电流波形
UPS（Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply）， 即不间断电源，是将蓄电池（多为铅酸免维护蓄电池）与主机相连接，通过主机
逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。主要用于给单台计算机、计
算机网络系统或其它电力电子设备提供稳定、不间断的电力供应。当市电输入正 常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压 器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时， UPS 立即将电池 的直流电能，通过逆变零切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载 维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS 设备通常对电压过大和电压 太低都提供保护。
2、可以做成恒频恒压电源（CVCF），其典型代表为 不间断电源（UPS）、航空机载电源、机车照明，通信等 辅助电源也要用CVCF电源。
3、可以做成感应加热电源，例如中频电源， 高频电源等。
返 回
4.2 逆变电路的工作原理
1、主要功能: 将直流电逆变成某一频率或可变频率的交流电供给负载。
2、工作原理：
一、高频感应加热的原理 感应加热是利用导体在高频磁场作用下产生的感应电流(涡流损耗。 以及导体内磁 场的作用(磁滞损耗引起导体自身发热而进 行加热的)。
二、感应加热系统的构成 感应加热系统由高频电源(高频发生器)、导线、变压器、感应器组成。 其工作步骤是①由高频电源把普通电源 ( 220v/50hz)变成高压高频低 电流输出，(其频率的高低根据加热对象而定，就其包材而 言，一般 频率应在480kHZ左右。)②通过变压器把高压、高频低电流变成低压 高频大电流。③感应器通过低压高频大电流后在感应器周围形成较强 的高频磁场。一般电流越大.磁场强度越高。
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4.1逆变器的性能指标与分类
1、有源逆变:
1）定义：将逆变电路的交流侧接到交流电网上，把直流电逆变成同频 率的交流电反送到电网去。 2）应用：直流电机的可逆调速、绕线型异步电机的串级调速、高压直 流输电和太阳能发电等方面。
2、无源逆变：
1）定义：逆变器的交流侧不与电网联接，而是直接接到负载，即将直 流电逆变成某一频率或可变频率的交流电供给负载 2）应用：它在交流电机变频调速、感应加热、不停电电源等方面应用 十分广泛，是构成电力电子技术的重要内容。
4.1.2逆变电路的分类
（3）、根据换流方式分类 ① 负载换流型逆变电路； ② 脉冲换流型逆变电路； ③ 自换流型逆变电路。 （4）、根据负载特点分类 ① 非谐振式逆变电路 ② 谐振式逆变电路
4.1.3 逆变电路用途
逆变器的用途十分广泛：
1、可以做成变频变压电源（VVVF），主要用于交 流电动机调速。
输出电压有效值为: UO
1 TS
TS/2Ud 2dtUd
0 2
2
(4.3.1)
由傅里叶分析，输出电压瞬时值为:
u o n 1 , 3 ,5 ,2 n U dsn it n 2 U d(st i1 3 n s3 itn 1 5 s5 itn ..(.4.3) .2)
其中，2fs 为输出电压角频率。
（1）、根据输入直流电源特点分类
① 电压型：输人端并接有大电容，输入直流电源为恒压源，逆变器 将直流电压变换成交流电压。 ② 电流型：输入端串接有大电感，输入直流电源为恒流源，逆变器 将输入的直流电流变换为交流电流输出。
（2）、根据电路的结构特点分类
① 半桥式逆变电路； ② 全桥式逆变电路； ③ 推换式逆变电路； ④ 其他形式：如单管晶体管逆变电路。
4.3.1 电压型单相半桥逆变电路
1.电压型逆变电路半桥逆变电路结构及波形： 它由两个导电臂构成，每个导电臂由一个全控器件和
一个反并联二极管组成。在直流侧接有两个相互串联的足 够大的电容C1和C2，且满足C1=C2。设感性负载连接在A、 0两点间。
T1和T2之间存在死区时间，以避免上、下直通，在死 区时间内两晶闸管均无驱动信号。
当 n=1时其基波分量的有效值为:
UO1
2Ud
2
0.45Ud
(4.3.3)
缓
冲
电
2、工作原理：
感 反
馈
各有半在周一正个偏周，期半内周，反电偏力，晶且体互管补T。1和T2的基极信号
的 无
号导若通负，载T2为截阻止感，负则载u，0=U设dt/22时。刻以前，T1有驱动信
功 能 量
感通性续负流t2时载，刻中u0关=的－断电U的流d T/i2。1，。不同能时立给即T改2发变出方导向通，信于号是。D由2导于
开关T1、T4闭合，T2、T3断开：u0=Ud； 开 关 T1 、 T4 断 开 ， T2 、 T3 闭 合 ： u0= － Ud ;
T4.22、.4当(Tb3以) 时所频示，率的则fS交交在变替电电切阻压换R波开上形关获，T1得其、如周T4 图期和 T交s=流1/电fS压，u这o。样u，o含就有将各直次流谐电波压，E变如成果了想 得到正弦波电压，则可通过滤波器滤波 获得。
4.1.1逆变器的性能指标
（1）谐波系数HF：谐波分量有效值同基波分量有致值 之比。
（2）总谐波系数：总谐波系数表征了一个实际波形 同其基波的接近程度。 （3）逆变效率 （4）单位重量的输出功率:衡量逆变器输出率密度的 指标。 （5）电磁干扰（EMI）和电磁兼容性（EM单相桥式逆变电路工作原理
图4.2.1(a)中主电路开关T1~T4，它实际是各种半导体开关器件的 返 一种理想模型。逆变电路中常用的开关器件有快速晶闸管、可关 回 断晶闸管（GTO）、功率晶体管（GTR）、功率场效应晶体管 （MOSFET）、绝缘栅晶体管（IGBT）。
4.3 电压型逆变电路