电压源逆变器与电流源逆变器性能对比

电路基础原理电流源与电压源的区别与应用在电路中，电流源和电压源是两个基本的电子元件。

它们在电路中扮演着不同的作用，并且有着各自的特点和应用。

本文将探讨电流源和电压源的区别以及它们在电路中的应用。

一、电流源和电压源的区别1.1 电流源电流源是一个能够持续地提供稳定电流的元件。

当电路中存在电流源时，该源会向电路提供稳定的电流，无论电路中其他元件的电阻值如何，电流源的输出电流都不会改变。

电流源的电流输出是独立于电路中其他元件的。

1.2 电压源电压源是一个能够持续地提供稳定电压的元件。

电压源会向电路提供恒定的电压，无论电路中其他元件的电阻值如何，电压源的输出电压都不会改变。

电压源的电压输出是独立于电路中其他元件的。

1.3 区别与联系电流源和电压源的最大区别在于它们的输出特性。

电流源输出的是稳定的电流，而电压源输出的是稳定的电压。

此外，电流源和电压源通常可以相互转换，通过不同电路的设计可以将电流源转换为电压源，或者将电压源转换为电流源。

二、电流源和电压源的应用2.1 电流源的应用电流源在电路中有着广泛的应用。

一个常见的应用场景是在实验室中，用于提供稳定的电流供给。

例如，在进行电阻的测量时，需要一个稳定的电流源。

此外，电流源还常被应用于常流源电路中，通过控制电流的大小来实现对其他元件的工作状态的控制。

2.2 电压源的应用电压源同样在电路中有重要的应用。

一个例子是在直流电路中，电压源可以被用作电路的电源，为电路提供恒定的电压。

另外，在电子设备和电器中，我们常常使用电池和电源适配器作为电路的电压源，为设备提供所需的电压。

电压源的应用还包括在放大器电路中，通过控制电压源的大小来控制放大倍数。

2.3 电流源与电压源的组合应用在一些复杂的电路中，电流源和电压源可以结合使用，在实现不同的功能和控制上起到互补的作用。

例如，在集成电路设计中，常常使用电流源作为参考电流源，通过与其他电路元件配合使用来提供恒定的电流和电压。

这种组合应用能够满足电路对恒定电流和电压的要求，提高整体电路的性能和稳定性。

电流源与电压源的区别电流源的内阻相对负载阻抗很大，负载阻抗波动不会转变电流大小。

在电流源回路中串联电阻无意义，由于它不会转变负载的电流，也不会转变负载上的电压。

在原理图上这类电阻应简化掉。

负载阻抗只有并联在电流源上才有意义，与内阻是分流关系。

电压源的内阻相对负载阻抗很小，负载阻抗波动不会转变电压凹凸。

在电压源回路中串联电阻才有意义，并联在电压源的电阻由于它不能转变负载的电流，也不能转变负载上的电压，这个电阻在原理图上是多余的，应删去。

负载阻抗只有串联在电压源回路中才有意义，与内阻是分压关系。

电流源给定的电流，此线路通电流为定值，与你的负载阻值没有关系。

电流源的内阻相对负载阻抗很大，负载阻抗波动不会转变电流大小。

在电流源回路中串联电阻无意义，由于它不会转变负载的电流，也不会转变负载上的电压。

在原理图上这类电阻应简化掉。

负载阻抗只有并联在电流源上才有意义，与内阻是分流关系。

由于内阻等多方面的缘由，抱负电流源在真实世界是不存在的，但这样一个模型对于电路分析是非常有价值的。

实际上，假如一个电流源在电压变化时，电流的波动不明显，我们通常就假定它是一个抱负电流源。

电压源就是给定的电压，随着你的负载增大，电流增大，抱负状态下电压不变，实际会在传送路径上消耗，你的负载增大，消耗增多。

电压源的内阻相对负载阻抗很小，负载阻抗波动不会转变电压凹凸。

在电压源回路中串联电阻才有意义，并联在电压源的电阻由于它不能转变负载的电流，也不能转变负载上的电压，这个电阻在原理图上是多余的，应删去。

负载阻抗只有串联在电压源回路中才有意义，与内阻是分压关系。

电压源是一个抱负元件,由于它能为外电路供应肯定的能量,所以又叫有源元件.抱负电压源的端电压与它的电流无关.其电压总保持为某一常数或为某一给定的时间函数.如直流抱负电压源,其端电压就是一常数;沟通抱负电压源,就是一按正弦规律变化的沟通电压源,其函数可表示为us=U(in)Sinat.把其他形式的能转换成电能的装置叫做电源。

比较电压型逆变器和电流型逆变器的特点先两者都属于交-直-交变频器，由整流器和逆变器两部分组成。

由于负载一般都是感性的，它和电源之间必有无功功率传送，因此在中间的直流环节中，需要有缓冲无功功率的元件。

如果采用大电容器来缓冲无功功率，则构成电压源型变频器；如采用大电抗器来缓冲无功功率，则构成电流源型变频器。

电压型变频器和电流型变频器的区别仅在于中间直流环节滤波器的形式不同，但是这样一来，却造成两类变频器在性能上相当大的差异，主要表现列表比较如下：电压型变频器与电流型变频器的性能比较1、储能元件：电压型变频器——电容器；电流型——电抗器。

2、输出波形的特点：电压形电压波形为矩形波电流波形近似正弦波；电流型变频器则为电流波形为矩形波电压波形为近似正弦波3、回路构成上的特点，电压型有反馈二极管直流电源并联大容量电容（低阻抗电压源）；电流型无反馈二极管直流电源串联大电感（高阻抗电流源）电动机四象限运转容易。

4、特性上的特点，电压型为负载短路时产生过电流，开环电动机也可能稳定运转；电流型为负载短路时能抑制过电流，电动机运转不稳定需要反馈控制电流型逆变器采用自然换流的晶闸管作为功率开关，其直流侧电感比较昂贵，而且应用于双馈调速中，在过同步速时需要换流电路，在低转差频率的条件下性能也比较差；高压变频器的结构特征1.1电流型变频器变频器的直流环节采用了电感元件而得名，其优点是具有四象限运行能力，能很方便地实现电机的制动功能。

缺点是需要对逆变桥进行强迫换流，装置结构复杂，调整较为困难。

另外，由于电网侧采用可控硅移相整流，故输入电流谐波较大，容量大时对电网会有一定的影响。

1.2电压型变频器由于在变频器的直流环节采用了电容元件而得名，其特点是不能进行四象限运行，当负载电动机需要制动时，需要另行安装制动电路。

功率较大时，输出还需要增设正弦波滤波器。

1.3高低高变频器;采用升降压的办法，将低压或通用变频器应用在中、高压环境中而得名。

电压源逆变器与电流源逆变器电子与电气工程是一门涉及电力系统、电子器件和电路设计等领域的学科，其中逆变器是其中一个重要的研究方向。

逆变器是一种能够将直流电转换为交流电的电力转换装置，其在电力系统、电动车辆、太阳能发电等领域有着广泛的应用。

逆变器可以根据其输入电流源和输出电压源的不同类型分为电压源逆变器和电流源逆变器。

本文将重点讨论这两种逆变器的工作原理和应用。

一、电压源逆变器电压源逆变器是指其输入电流源是一个恒定的电流，而输出电压源是一个恒定的电压。

其工作原理是通过将直流电流经过一个逆变器电路，经过逆变后输出交流电压。

电压源逆变器主要应用于交流电动机驱动、UPS（不间断电源）系统以及电力系统中的电压调节等领域。

电压源逆变器的核心部件是功率开关器件，常见的有晶体管和功率MOSFET。

这些开关器件通过不断地开关和关断来控制电流的流动，从而实现直流电流到交流电压的转换。

同时，电压源逆变器还需要配备逆变控制电路，用于控制开关器件的开关频率和占空比，以达到所需的输出电压和频率。

二、电流源逆变器电流源逆变器是指其输入电压源是一个恒定的电压，而输出电流源是一个恒定的电流。

与电压源逆变器相比，电流源逆变器在某些特定应用场景下具有更好的性能。

例如，在太阳能发电系统中，电流源逆变器能够更好地适应太阳能电池板的特性，提供更稳定的输出电流。

电流源逆变器的工作原理与电压源逆变器类似，同样需要功率开关器件和逆变控制电路。

不同之处在于，电流源逆变器需要通过控制开关器件的开关频率和占空比来实现输出电流的稳定。

此外，电流源逆变器还需要配备电流传感器和反馈控制回路，用于实时监测输出电流并进行调节，以保持输出电流的稳定性。

三、应用领域电压源逆变器和电流源逆变器在不同的应用领域中发挥着重要作用。

电压源逆变器主要应用于交流电动机驱动系统，通过将直流电转换为交流电，实现电机的运行控制。

同时，电压源逆变器还广泛应用于UPS系统，为电力系统提供稳定的备用电源。

电压源和电流源的区别
一、电压源
电路中的功能元件称为电源，，可以采纳两种模型表示，即电压源和电流源。

1 ．抱负电压源（恒压源）
（1 ）符号：
（2 ）特点：无论负载电阻如何变化，输出电压即电源端电压总保持为给定的U S 或u s (t) 不变，电源中的电流由外电路打算，输出功率可以无穷大，其内阻为0 。

例：如图: U S =10V
则当R 1 接入时：I =5A
当R 1 、R 2 同时接入时：I =10A
(3) 特性曲线
2 ．实际电压源
（1 ）符号：
（2 ）特点：由抱负电压源串联一个电阻组成，R S 称为电源的
内阻或输出电阻，负载的电压U = U S – IR S ，当R S = 0 时，电压源模型就变成恒压源模型。

（3 ）特性曲线
二、电流源
1 ．抱负电流源（恒流源）
(1) 符号:
(2) 特点：
无论负载电阻如何变化，总保持给定的Is 或i s (t) ，电流源的端电压由外电路打算，输出功率可以无穷大，其内阻无穷大。

例：如图: I S =1 A
则: 当R =1 W 时，U =1V ，R =10 W 时，U =10 V
（3 ）特性曲线
2 ．实际电流源
（1 ）符号：
（2 ）特点：由抱负电流源并联一个电阻组成，负载的电流为I =
I S – U ab / R S ，当内阻R S = 时，电流源模型就变成恒流源模型。

（3 ）特性曲线：
3 ．恒压源和恒流源的比较。

本科生毕业设计（论文）外文翻译毕业设计（论文）题目：变频电机设计及调速系统研究外文题目：Performance Analysis of Z-source Inverter Fed Induction Motor Drive 译文题目：Z源逆变器的驱动性能分析学生姓名：专业：电气工程及其自动化指导教师姓名：评阅日期：Z源逆变器的驱动性能分析摘要：本篇论文提出了三次谐波输入逆变器时最大恒定升压控制的仿真及其性能分析，该方法可在固定的调制指数下获得最大的电压升压。

Z源逆变器是一种全新的电力转换概念，其主要应用于燃料电池汽车。

相比较于传统的逆变器，Z源逆变器有着明显的优势，它可以应用于所有的交/直流转换。

并且所有传统PWM 调制法都可以应用于Z源逆变器的控制。

最大升压控制法通过保持固定的直通占空比消除了电感电流和电容电压的低频脉动，同时减少了开关器件的电磁应力。

最大升压法仅适用于相对较高的输出频率，然而最大恒定升压控制法中的Z 源网络的设计仅取决于开关频率，而与输出频率无关。

在本文中Z源逆变器的升压系数、输出直流线电压、电容电压、输出交流电压、电压增益等参数由调制指数固定的最大升压控制法所确定，并由仿真和实验验证。

关键词传统逆变器，Z源逆变器，升压系数，PWM，三次谐波，电压增益。

1.引言逆变器是直流/交流的转换设备。

以直流形式输入的电压或电流被转换为交流电压输出。

改变直流输入或改变逆变器增益都可以对输出电压进行控制。

传统逆变器广泛应用于工业中的变速驱动及其他场合，根据其输入的不同可分为两种：a电压源逆变器。

b电流源逆变器。

脉冲宽度调制可以控制逆变器的增益，不同的PWM技术就是用来控制此类逆变器。

PWM控制技术还降低了输出信号的谐波失真并且提高了逆变器的性能。

三次谐波输入PWM的方法消除了输出波形中的三次谐波分量，而且提供了比常规PWM技术更大范围的调制指数。

这些PWM 波形可以通过使用带无源和有源元件的模拟电路产生，也可以由微处理器和微控制器产生[4]。

电流源与电压源的区别电流源电路分析（电流）源与电压源的区别电流源输出的是稳定的电流，电压源输出的是稳定的电压，当然了，稳定只是相对的，这个世界上没有完全稳定的（电源）。

我们回忆一下三端稳压电路的实现，大概就是输出电压通过分压电阻分压后与一个基准电压进行比较，输出电压大了就减小，小了就增大，这个其实很好理解。

但是突然说到电流源，有些人就比较陌生了，可能一时想不到如何实现，其实很简单，电流源与电压源之间只隔着一个欧姆定律。

我们将电压源的采样电阻串联进负载中，那么流经采样电阻的电流等于负载的电流，采样电阻已知阻值，只需要获取采样电阻两端电压即可获取负载中电流。

电流源电路废话少说，上图。

上图中，R7为采样电阻，当RL中电流为1A时，R7电流也为1A，R7两端电压U = R7*I =0.5V，0.5V通过一个放大十倍的同相比例（放大器）到另一个放大器的反相输入端。

若同相端的变阻器输出电压为6V，由于放大器工作在开环状态，同相输入端电压大于反相输入端时，放大器输出为电源电压，当然了，这是理想运放，如果不是轨到轨输出的放大器，输出电压一般会低于电源电压1.5V左右。

再看向MOS管源极电压为R7两端电压0.5V，栅极电压为12V-1.5V，栅源电压大于开启电压，故MOS管会导通，电流增大。

其实说白了就是，变阻器输出电压大于采样电阻两端电压放大后的电压MOS就导通，电流增大。

变阻器电压小于采样电阻两端电压放大后的电压MOS就截止，电流增减小。

这样，我们通过调节变阻器就能控制输出电流的大小，输出电流采样电阻放大倍数= 变阻器输出电压。

在这里要指出，放大器的最大输出电压一定要大于MOS管的开启电压加上最大电流乘采样电阻。

在取值时一定要经过计算。

下图为一个错误示例上图错误的原因是将负载放到了源极，若负载为12Ω，电流源要求输出为1A，此时源极电压将会达到12V，栅源电压不可能大于MOS开启电压，所以一定达不到要求。

主要原因就是源极电压的升高。

电压源型逆变器随着电子技术的飞速发展，逆变器已经成为了现代电力电子技术中不可或缺的一部分。

逆变器的作用是将直流电转换为交流电，以满足各种电器设备的需要。

电压源型逆变器是一种常见的逆变器类型，它具有较高的稳定性和可靠性，被广泛应用于各种领域。

一、电压源型逆变器的基本原理电压源型逆变器是一种基于电容器充放电原理的逆变器。

其基本原理是将直流电源通过一个电容器进行充电，并在充电完成后将电容器的电能释放出来，以产生交流电。

电压源型逆变器的输出波形为正弦波，因此可以满足各种电器设备对电源质量的要求。

二、电压源型逆变器的工作原理电压源型逆变器的工作分为两个阶段：充电和放电。

在充电阶段，直流电源通过一个电容器进行充电，电容器的电压逐渐上升。

在放电阶段，电容器的电能被释放出来，产生一定的交流电。

通过控制电容器的充电和放电时间，可以产生不同频率的交流电，从而满足各种电器设备的需要。

三、电压源型逆变器的优点1.稳定性高：电压源型逆变器的输出波形为正弦波，稳定性较高，可以满足各种电器设备的需求。

2.可靠性高：电压源型逆变器采用电容器充放电原理，结构简单，故障率较低，可靠性高。

3.适用范围广：电压源型逆变器可以产生不同频率的交流电，适用于各种电器设备的需要。

4.效率高：电压源型逆变器的效率较高，能够将直流电转换为高质量的交流电。

四、电压源型逆变器的应用1.太阳能逆变器：太阳能电池板产生的电流为直流电，需要通过逆变器将其转换为交流电，以供各种电器设备使用。

2.电动汽车逆变器：电动汽车的电池输出为直流电，需要通过逆变器将其转换为交流电，以供电动机使用。

3.UPS逆变器：UPS逆变器是一种备用电源设备，需要通过逆变器将直流电转换为交流电，以保证电器设备正常运行。

4.家庭电器逆变器：家庭电器需要稳定的交流电源，电压源型逆变器可以产生高质量的交流电，满足各种家庭电器的需求。

五、电压源型逆变器的发展趋势随着科技的不断进步，电压源型逆变器的性能也在不断提高。

简述电流型逆变电路主要特点。

电流型逆变电路主要特点如下：
1. 输入电流控制：电流型逆变电路能够通过调节输入电流来控制输出电流和输出功率。

这使得它能够根据需要提供不同的输出功率，适应不同负载的要求。

2. 输出电流稳定性高：电流型逆变电路具有较高的输出电流稳定性，即使在负载变化或短路情况下，输出电流也能够保持相对稳定。

3. 高效率：电流型逆变电路具有较高的能量转换效率，能够将输入电能有效地转换为输出电能，减少能量损耗。

4. 输出电压可控性差：相比于电压型逆变电路，电流型逆变电路对输出电压的控制能力较弱。

输出电压通常在负载变化时会有相应的波动。

5. 复杂度较高：电流型逆变电路相对于其他逆变电路来说较为复杂。

它需要搭配复杂的控制电路和功率器件，以实现对电流的精确控制。

综上所述，电流型逆变电路具有输入电流控制、输出电流稳定性高和高效率等优点，但对输出电压的控制能力较弱，且复杂度较高。

它在需要对输出功率进行精确控制的应用中具有较大的优势。

电压型逆变电路和电流型逆变电路是两种常见的逆变电路类型，它们在不同的应用领域中具有各自的特点。

下面我将详细介绍这两种逆变电路的特点。

一、电压型逆变电路1. 工作原理：电压型逆变电路通过将直流电压转换为交流电压输出。

其基本原理是通过控制开关管的导通和断开，使电源电压经过滤波电容和变压器转换为所需的输出交流电压。

2. 特点：（1）输出电压稳定性高：电压型逆变电路通过反馈控制，实现对输出电压的精确调节，能够提供稳定的输出电压。

（2）负载适应性好：电压型逆变电路输出电压与负载电流无关，能够适应不同负载条件下的工作要求。

（3）输出电压范围广：电压型逆变电路可以实现从几伏到几千伏的宽范围输出电压。

（4）输出电流能力较弱：电压型逆变电路输出电流能力相对较弱，适用于对输出电流要求不高的应用场景。

（5）逆变效率较高：电压型逆变电路由于采用了高频开关技术和功率调制控制策略，能够实现较高的逆变效率。

3. 应用领域：电压型逆变电路广泛应用于电力电子变频器、太阳能发电系统、风力发电系统、UPS电源等领域，以及需要稳定交流电源的工业控制系统中。

二、电流型逆变电路1. 工作原理：电流型逆变电路通过将直流电流转换为交流电流输出。

其基本原理是通过控制开关管的导通和断开，使电源电流经过滤波电感和变压器转换为所需的输出交流电流。

2. 特点：（1）输出电流稳定性高：电流型逆变电路通过反馈控制，实现对输出电流的精确调节，能够提供稳定的输出电流。

（2）负载适应性好：电流型逆变电路输出电流与负载电压无关，能够适应不同负载条件下的工作要求。

（3）输出电流范围广：电流型逆变电路可以实现从几毫安到数千安的宽范围输出电流。

（4）输出电压能力较弱：电流型逆变电路输出电压能力相对较弱，适用于对输出电压要求不高的应用场景。

（5）逆变效率较高：电流型逆变电路由于采用了高频开关技术和功率调制控制策略，能够实现较高的逆变效率。

3. 应用领域：电流型逆变电路广泛应用于电力电子变频器、电动汽车充电桩、工业焊接设备、电源适配器等领域，以及需要稳定交流电流的工业控制系统中。

逆变器的分类和主要技术性能的评价逆变器的分类逆变器的种类很多，可按照不同的方法进行分类。

1、按逆变器输出交流电能的频率分，可分为工频逆变器、中频逆器和高频逆变器。

工频逆变器的频率为 50～60Ｈｚ的逆变器；中频逆变器的频率一般为 400Ｈｚ到十几ｋＨｚ；高频逆变器的频率一般为十几ｋＨｚ到ＭＨｚ。

2、按逆变器输出的相数分，可分为单相逆变器、三相逆变器和多相逆变器。

3、按照逆变器输出电能的去向分，可分为有源逆变器和无源逆变器。

凡将逆变器输出的电能向工业电网输送的逆变器，称为有源逆变器；凡将逆变器输出的电能输向某种用电负载的逆变器称为无源逆变器。

4、按逆变器主电路的形式分，可分为单端式逆变器，推挽式逆变器、半桥式逆变器和全桥式逆变器。

5、按逆变器主开关器件的类型分，可分为晶闸管逆变器、晶体管逆变器、场效应逆变器和绝缘栅双极晶体管（IGBT）逆变器等。

又可将其归纳为"半控型"逆变器和"全控制"逆变器两大类。

前者，不具备自关断能力，元器件在导通后即失去控制作用，故称之为"半控型"普通晶闸管即属于这一类；后者，则具有自关断能力，即无器件的导通和关断均可由控制极加以控制，故称之为"全控型"，电力场效应晶体管和绝缘栅双权晶体管（IGBT）等均属于这一类。

6、按直流电源分，可分为电压源型逆变器（VSI）和电流源型逆变器（CSI）。

前者，直流电压近于恒定，输出电压为交变方波；后者，直流电流近于恒定，输也电流为交变方波。

7、按逆变器输出电压或电流的波形分，可分为正弦波输出逆变器和非正弦波输出逆变器。

8、按逆变器控制方式分，可分为调频式（PFM）逆变器和调脉宽式（PWM）逆变器。

9、按逆变器开关电路工作方式分，可分为谐振式逆变器，定频硬开关式逆变器和定频软开关式逆变器。

10、按逆变器换流方式分，可分为负载换流式逆变器和自换流式逆变器。

电压型和电流型逆变电路是常见的电力电子变换器，它们在工业控制、电力电子系统和可再生能源领域得到了广泛的应用。

两种类型的逆变电路各具特点，下面我将分别介绍它们的特点。

首先，我们来谈谈电压型逆变电路。

电压型逆变电路是一种以输出电压为控制对象的电力电子变流器，其特点主要表现在以下几个方面。

1. 控制简单：电压型逆变电路通过控制输出电压的大小和波形来实现对输出功率的调节，因此控制相对简单，通常采用PWM（脉冲宽度调制）技术进行控制。

2. 输出电压稳定性好：由于电压型逆变电路是以输出电压为控制对象，因此输出电压的稳定性较好，能够适应对输出电压精度要求较高的应用场合。

3. 对负载变化响应速度快：电压型逆变电路对负载变化的响应速度较快，能够在短时间内实现输出电压的调节，适用于对动态性能要求较高的应用场合。

接下来，我们来看看电流型逆变电路的特点。

电流型逆变电路是一种以输出电流为控制对象的电力电子变流器，其特点主要表现在以下几个方面。

1. 控制精度高：电流型逆变电路通过控制输出电流的大小和波形来实现对输出功率的调节，因此控制精度较高，能够满足对输出电流精度要求较高的应用场合。

2. 适应性强：由于电流型逆变电路是以输出电流为控制对象，因此对于负载变化的适应性较强，能够稳定地输出所需的电流波形，适用于负载变化较大的应用场合。

3. 输出电流波形质量好：电流型逆变电路能够实现对输出电流波形的精确控制，输出电流波形质量较高，适用于对输出波形质量要求较高的应用场合。

总的来说，电压型逆变电路和电流型逆变电路各有其独特的优势和适用范围。

在实际应用中，需要根据具体的控制要求和应用场景选择合适的逆变电路类型，以实现最佳的性能和效果。

希望以上内容能够对您有所帮助。

电源中逆变器的类型
逆变器由主电路和控制系统两部分组成。

逆变器应用广泛，类型很多。

其基本类型有：（１）依据直流电源的类型，逆变器可分为电压型逆变器和电流型逆变器。

电压型逆变电路的输入为直流电压源，逆变器将输入的直流电压逆变输出交流电压，因此也称它为电压源型逆变器ＶＳＩ（ＶｏｌａｇｅＳｏｕｒｃｅＩｎｖｅｔｅｒ）；电流型逆变电路的输入端串接有大电感，形成平稳的直流电流源，逆变器将输入的直流电流逆变为交流电流输出，因此也称它为电流源型逆变器ＣＳＩ（ＣｕｒｅｎｔＳｏｕｒｃｅＩｎｖｅｔｅ）。

（２）依据输出交流电压的性质，可分为恒频恒压正弦波逆变器和方波逆变器，变频变压逆变器，高频脉冲电压（电流）逆变器。

（３）依据逆变电路结构的不同，可分为单相半桥、单相全桥、推挽式、三相桥式逆变器。

（４）依据开关器件及其关断（换流）方式的不同，可分为采用全控型开关的自关断换流逆变器和采用晶闸管半控型开关的强迫关断晶闸管逆变器两类。

晶闸管逆变器也可利用负载侧交流电源电压换流（又被称为有源逆变器），负载反电动势换流或负载谐振换流。

逆变器的输出可以做成任意多相。

实际应用中大都只采用单相或三相。

早期，中高功率逆变器采用晶闸管开关器件，晶闸管一旦导通就不能自行关断，关断晶闸管需要设置强迫关断（换流）电路。

强迫关断电路增加了逆变器的重量、体积和成本，降低了可靠性，也限制了开关频率。

现今，绝大多数逆变器都采用全控型电力半导体开关器件。

中等功率逆变器多用ＩＧＢＴ、ＩＧＣＴ，大功率多用ＧＴＯ，小功率则用ＰＭＯＳＦＥＴ。

高压变频器的拓扑结构分析与优化走进今日的现代工业，每个设备的生产过程中，都离不开各种高科技的电气设备。

而在电气设备中，最为关键的一块是高压变频器，它的稳定性和工作效率直接影响到工业设备的整体运行状况。

因此，在进行高压变频器的生产制造的过程中，必须做好拓扑结构的分析与优化，确保整体品质的同时，注重品质的提升与升华。

高压变频器拓扑结构分析一般情况下，高压变频器可分为三种拓扑结构: 电压源逆变器、双向电源逆变器和电流源逆变器。

各种拓扑结构都有其优缺点，具体的工作原理也有所不同。

我们需要根据具体的使用情况和工作需求来选择相应的拓扑结构。

电压源逆变器电压源逆变器是最常见、也是应用最广的拓扑结构之一，其工作原理是通过直流电源产生三相电源后，将电流转换成电压，这种方式比较符合工业设备中的使用要求。

其最主要的优点是因为采用电流控制器控制，输出电压和电流具有较高的精度，能够保证高压变频器的较高稳定性和可靠性。

但是其需要大规模的器件和较高的制造精度，造价也相应较高，导致应用范围有一定限制。

双向电源逆变器双向电源逆变器比较适用于各种较复杂的系统，拓扑结构类似于经典的电机励磁中的双向截止三极管。

它能够反向变换，使得输出电压更加平稳。

同时，由于这种拓扑结构能够减少磁感应耦合的损耗，能量传输更加高效，整体效率也比较高。

但是其采用的控制技术相对较难，需要有较高的设计和调试水平。

电流源逆变器电流源逆变器应用不如前两种情况广泛，拓扑结构为较大电感器和较大的绕组，能够实现较高的效率以及更强的自适应性，适用于某些需要调整电流、自适应的高压变频器制造场合。

但是其设计比较困难，需要有较高的设计和测试水平，应用范围也相应较为有限。

高压变频器拓扑结构优化在选择了适合的高压变频器拓扑结构后，我们需要对其进行优化。

大规模工业设备使用的高压变频器多为大型设备，它具有功率调节精度高、稳定性好等特点。

而在日常使用中，如果高压变频器质量不佳，可能会导致整个设备的损坏，所以我们需要进行拓扑结构优化，以确保高压变频器的稳定可靠。

电压型逆变电路与电流型逆变电路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2）电压型逆变电路的特点(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)输出电压为矩形波，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3）电流型逆变电路的特点(1) 直流侧串大电感，电流基本无脉动，相当于电流源(2) 交流输出电流为矩形波，与负载阻抗角无关。

输出电压波形和相位因负载不同而不同。

(3)直流侧电感起缓冲无功能量的作用，不必给开关器件反并联二极管。

(4)电流型逆变电路中，采用半控型器件的电路仍应用较多。

(5)换流方式有负载换流、强迫换流。

1)逆变电路的分类——根据直流侧电源性质的不同直流侧是电压源：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2)电压型逆变电路的特点(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)输出电压为矩形波，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3)电流型逆变电路的特点(1) 直流侧串大电感，电流基本无脉动，相当于电流源(2) 交流输出电流为矩形波，与负载阻抗角无关。

输出电压波形和相位因负载不同而不同。

(3)直流侧电感起缓冲无功能量的作用，不必给开关器件反并联二极管。

(4)电流型逆变电路中，采用半控型器件的电路仍应用较多。

(5)换流方式有负载换流、强迫换流。

论文摘要：在电机漏感上减小的情况下，可以相应地下降功率半导体器件的耐压要求，为了减小换流时间以提高逆变器的运行频率，也要求下降电动机的总漏感上.之五兆芳芳创作下述问题涉及电流型逆变器内部结构，以串联二极管式电流型逆变器为讨论对象.对异步电动机的从逆变器元件的选择对电机参数的要求.串联二极管式电流型逆变器的品闸管和隔离二极管可以确定耐压值.可以看到，在电机漏感上减小的情况下，可以相应地下降功率半导体器件的耐压要求.另外，二极管换流阶段的持续时间可确定.为了减小换流时间以提高逆变器的运行频率，也要求下降电动机的总漏感上.因而，电流型逆变器要求异步电动机有尽可能小的漏感上.这一点正好与电压型逆变器对异步电动机的要求相反.在功率半导体器件耐压已知的情况下，应公道地选择电动机，以减小换流电容器的电容量.从电动机运行的平安可靠性对电动机资料的要求，电动机在电流型逆变器供电的运行进程中，由干每次换流在电压波形中产生尖峰.这个尖峰在数值上等于I,差加千正线电势波形之上.因此，电动机在运行进程中实际承受的最高电压，于电动机额外线电压的峰值.为了电动机平安地运行，应适当增强其绝缘.由于电流矩形波对电动机供电在电动机内造成谐波损耗，逆变器在高于50赫的情况下运行时，电动机的损坏也有所增加.为了不致因电机效率太低和温升太高造电动机过热而损坏，应适当下降电动机铜铁资料的电负荷.在运行频率较高的情况下，应注意下降电动机的机械损耗和铁耗.起动转矩和避免机振对电动机结构的要求.电动机低频起动时，起动转矩的平均值和转矩的动摇率.起动转矩在某频率时具有最大值.它取决于电动机参数.当频率低于出现最大起动转矩的数值时，转矩的动摇率急剧增加.因此，应按照运行要求和特性等决定最佳起动频率或电动机参数.此外，即便在逆变器对电动机供电的正常运行情况下，转矩波形中也含有六倍于逆变器输出频率的脉动转矩.为了避免这种脉动转矩造成的机械系统谐振，应使机械系统的谐振频率与逆变器运行频率规模的六倍相互错开.对于功率半导体器件的要求.在串联二极管式电流型逆变器中，在触发一个晶闸管，用电容电压关断另一晶闸管以后争由恒流对电容器反向充电.由于电容电压过零需要一段时间，这就包管被关断晶闸管有较长的承受反压的时间.如果说，电压型逆变器对于晶闸管元件的关断时间有较高的要求(郎要求使用快速晶闸管)，那末电流型逆变器由于承受反压的时间较长，因而可以使用普通晶闸管元件.在换流进程中以谐振造成了电压尖峰，因此要求晶闸管元件和隔离二雌有较高的耐压值.换流浪涌电压吸收回路.在正弦电势波形上迭加的尖峰电压，是由于换流进程中电动机释放漏感贮能所产生的.特别是在运行频率较高的场合，在为了缩短换流时间而选择较小的换流电容值的情况下，换流浪涌过电压就加倍严重.浪涌电压将直接威胁功率半导体器件和电动机的平安运行.为了减小这种影响，可以在逆变器输出端，与负载电动机并联一个换流浪涌电压吸收回路(也称为电压箝位器)，如采取电压箝位器以后，逆变器的输出电压和输出电流波形如逆变器输出电压的尖峰可以限制在正弦电势峰值的(11~12)倍以内.有源逆变器型式，可以使箝位电压保持一定.逆变器运行的可靠性问题.在逆变器的直流侧设有乎波大电感上，在电流闭环的作用下，可以有效地限制毛病电流，即便在逆变器换流失败或短路的情况下，也不会造成大电流而损坏元件，因此，电流型逆变器的卫作是可靠的.能够实现电能再生.在电动机降频加速时，系统能自动地运行于再生状态，可把机械能有效地转变成电能，并缩短电动机的加速时间.此时，逆变器与整流器直流侧电压的极性反号，而电流的流向保持不变，功率由电动机经逆变器和整流器流向交换电源，实现再生制动.因此，电流型逆变器能够便利地实现四象限运行，其动态特性好，容易满足快速及可逆系统的要求.使用电流型逆变器除了用于要求电变频调速的系统以外，近年来在下述两个方面受到较大的存眷.(1)用于泵、风机、增压机等机械的节能.过来这些机械经常使用恒频的交换电机拖动，在流量、压力要求变更时，用调节阀门的蘐芸办法以满足要求.这样，就白白地浪费了大量的电能.电流型逆变器因有许多使用上的优点，并且采取变频调速，可以减小这些机械低速时的电能消耗，以达到节电的目的.(2)作为电动机的起动器.交换电动机采取直接投入电网(电力电源)的起动办法，不但对于电网的冲击很大，可能造成与电网联接的其它用电设备的不正常运行，因而不适用于经常要求起动的设备.并且直接投入电网的起动办法对于交换电动机和生产机械也产生较大的冲击，因而容易损坏设备.采取电流型逆变器向交换电动机供电，可以用低频起动，逐步增高逆变器输出频率和电机的转速，最后向步切换到电力电源上.因此，可以加重对电网的冲击，以及减小电机和机械的应方口作为起动器，特别在生产机械无载起动的情况下，逆变器的设计容量可大为减小.电流型逆变器主要有以下特点：①直流侧接有大电感，相当于电流源，直流电源根本无脉动，直流回路呈现高阻抗.②各开关器件主要起改动直流电流流通路径的作用，故人流侧电流为矩形波，与负载性质无关，而交流侧电压波形和相位因负载阻抗角的不合而异，其波形常接近正弦波.③直流侧电感起缓冲无功效量的作用，因电流不克不及反向，故可控器件不必反并联二极管.④逆变器从直流侧向交换侧传送的功率是脉动的，因直流电流无脉动，故传送功率的脉动是由直流电压的脉动来实现的.⑧当用于交直交变频器且负截为电动机时，若交直变换为可控整流，可便利地实现再生制动，只需让可控整流任务于逆变状态便可.比较电压型逆变器和电流型逆变器的特点先两者都属于交直交变频器，由整流器和逆变器两部分组成.由于负载一般都是理性的，它和电源之间必有无功功率传送，因此在中间的直流环节中，需要有缓冲无功功率的元件.如果采取大电容器来缓冲无功功率，则组成电压源型变频器；如采取大电抗器来缓冲无功功率，则组成电流源型变频器.电压型变频器和电流型变频器的区别仅在于中间直流环节滤波器的形式不合，但是这样一来，却造成两类变频器在性能上相当大的差别，主要表示列表比较如下：电压型变频器与电流型变频器的性能比较1、储能元件：电压型变频器——电容器；电流型——电抗器.2、输出波形的特点：电压形电压波形为矩形波电流波形近似正弦波；电流型变频器则为电流波形为矩形波电压波形为近似正弦波3、回路组成上的特点，电压型有反应二极管直流电源并联大容量电容（低阻抗电压源）；电流型无反应二极管直流电源串联大电感（高阻抗电流源）电动机四象限运转容易.4、特性上的特点，电压型为负载短路时产生过电流，开环电动机也可能稳定运转；电流型为负载短路时能抑制过电流，电动机运转不稳定需要反应控制电流型逆变器采取自然换流的晶闸管作为功率开关，其直流侧电感比较昂贵，并且应用于双馈调速中，在过同步速时需要换流电路，在低转差频率的条件下性能也比较差；高压变频器的结构特征1.1电流型变频器变频器的直流环节采取了电感元件而得名，其优点是具有四象限运行能力，能很便利地实现电机的制动功效.缺点是需要对逆变桥进行强迫换流，装置结构庞杂，调整较为困难.另外，由于电网侧采取可控硅移相整流，故输入电流谐波较大，容量大时对电网会有一定的影响.1.2电压型变频器由于在变频器的直流环节采取了电容元件而得名，其特点是不克不及进行四象限运行，当负载电动机需要制动时，需要另行装置制动电路.功率较大时，输出还需要增设正弦波滤波器.1.3凹凸高变频器;采取升降压的办法，将低压或通用变频器应用在中、高压情况中而得名.原理是通过降压变压器，将电网电压降到低压变频器额外或允许的电压输入规模内，经变频器的变换形成频率和幅度都可变的交换电，再经过升压变压器变换成电机所需要的电压等级.这种方法，由于采取尺度的低压变频器，配合降压，升压变压器，故可以任意匹配电网及电动机的电压等级，容量小的时侯（<500KW）改革成本较直接高压变频器低.缺点是升降压变压器体积大，比较粗笨，频率规模易受变压器的影响.一般凹凸高变频器可分为电流型和电压型两种.1.3.1凹凸高电流型变频器在低压变频器的直流环节由于采取了电感元件而得名.输入侧采取可控硅移相控制整流，控制电动机的电流，输出侧为强迫换流方法，控制电动机的频率和相位.能够实现电机的四象限运行.1.3.2凹凸高电压型变频器在低压变频器的直流环节由于采取了电容元件而得名.输入侧可采取可控硅移相控制整流，也可以采取二极管三相桥直接整流，电容的作用是滤波和储能.逆变或变流电路可采取GTO,IGBT,IGCT,或,SCR元件，通过SPWM变换，便可得到频率和幅度都可变的交换电，再经升压变压器变换成电机所需要的电压等级.需要指出的是，在变流电路至升压变压器之间还需要置入正弦波滤波器（F），不然升压变压器会因输入谐波或dv/dt过大而发烧，或破坏绕组的绝缘.该正弦波滤波器成本很高，一般相当于低压变频器的1/3到1/2的价钱.1.4高高变频器高高变频器无需升降压变压器，功率器件在电网与电动机之间直接构建变换器.由于功率器件耐压问题难于解决，目前国际通用做法是采取器件串联的办法来提高电压等级，其缺点是需要解决器件均压弛缓冲难题，技巧庞杂，难度大.但这种变频器由于没有升降压变压器，故其效率较凹凸高方法的高，并且结构比较紧凑.高高变频器也可分为电流型和电压型两种.1.4.1高高电流型变频器它采取GTO，SCR或IGCT元件串联的办法实现直接的高压变频，目前电压可达10KV.由于直流环节使用了电感元件，其对电流不敷敏感，因此不容易产生过流毛病，逆变器任务也很可靠，庇护性能良好.其输入侧采取可控硅相控整流，输入电流谐波较大.变频装置容量大时要考虑对电网的污染和对通信电子设备的搅扰问题.均压弛缓冲电路，技巧庞杂，成本高.由于器件较多，装置体积大，调整和维修都比较困难.逆变桥采取强迫换流，发烧量也比较大，需要解决器件的散热问题.其优点在于具有四象限运行能力，可以制动.需要特别说明的是，该类变频器由于较低的输入功率因数和较高的输入输出谐波，故需要在其输入输出侧装置高压自愈电容.1.4.2高高电压型变频器电路结构采取IGBT直接串联技巧，也叫直接器件串联型高压变频器.其在直流环节使用高压电容进行滤波和储能，输出电压可达6KV，其优点是可以采取较低耐压的功率器件，串联桥臂上的所有IGBT作用相同，能够实现互为备用，或进行冗余设计.缺点是电平数较低，仅为两电平，输出电压dV/dt也较大，需要采取特种电动机或整加高压正弦波滤波器，其成本会增加许多.它不具有四象限运行功效，制动时需另行装置制动单元.这种变频器同样需要解决器件的均压问题，一般需特殊设计驱动电路弛缓冲电路.对于IGBT驱动电路的延时也有极端苛刻的要求.一旦IGBT的开通、封闭的时间不一致，或上升、下降沿的斜率相差太悬殊，均会造成功率器件的损坏.1.5嵌位型变频器钳位型变频器一般可分为二极管钳位型和电容钳位型.比较电压型逆变器和电流型逆变器的特点先两者都属于交直交变频器，由整流器和逆变器两部分组成.由于负载一般都是理性的，它和电源之间必有无功功率传送，因此在中间的直流环节中，需要有缓冲无功功率的元件.如果采取大电容器来缓冲无功功率，则组成电压源型变频器；如采取大电抗器来缓冲无功功率，则组成电流源型变频器.电压型变频器和电流型变频器的区别仅在于中间直流环节滤波器的形式不合，但是这样一来，却造成两类变频器在性能上相当大的差别，主要表示列表比较如下：电压型变频器与电流型变频器的性能比较1、储能元件：电压型变频器——电容器；电流型——电抗器.2、输出波形的特点：电压形电压波形为矩形波电流波形近似正弦波；电流型变频器则为电流波形为矩形波电压波形为近似正弦波3、回路组成上的特点，电压型有反应二极管直流电源并联大容量电容（低阻抗电压源）；电流型无反应二极管直流电源串联大电感（高阻抗电流源）电动机四象限运转容易.4、特性上的特点，电压型为负载短路时产生过电流，开环电动机也可能稳定运转；电流型为负载短路时能抑制过电流，电动机运转不稳定需要反应控制电流型逆变器采取自然换流的晶闸管作为功率开关，其直流侧电感比较昂贵，并且应用于双馈调速中，在过同步速时需要换流电路，在低转差频率的条件下性能也比较差；高压变频器的结构特征1.1电流型变频器变频器的直流环节采取了电感元件而得名，其优点是具有四象限运行能力，能很便利地实现电机的制动功效.缺点是需要对逆变桥进行强迫换流，装置结构庞杂，调整较为困难.另外，由于电网侧采取可控硅移相整流，故输入电流谐波较大，容量大时对电网会有一定的影响.1.2电压型变频器由于在变频器的直流环节采取了电容元件而得名，其特点是不克不及进行四象限运行，当负载电动机需要制动时，需要另行装置制动电路.功率较大时，输出还需要增设正弦波滤波器.1.3凹凸高变频器;采取升降压的办法，将低压或通用变频器应用在中、高压情况中而得名.原理是通过降压变压器，将电网电压降到低压变频器额外或允许的电压输入规模内，经变频器的变换形成频率和幅度都可变的交换电，再经过升压变压器变换成电机所需要的电压等级.这种方法，由于采取尺度的低压变频器，配合降压，升压变压器，故可以任意匹配电网及电动机的电压等级，容量小的时侯（<500KW）改革成本较直接高压变频器低.缺点是升降压变压器体积大，比较粗笨，频率规模易受变压器的影响.一般凹凸高变频器可分为电流型和电压型两种.1.3.1凹凸高电流型变频器在低压变频器的直流环节由于采取了电感元件而得名.输入侧采取可控硅移相控制整流，控制电动机的电流，输出侧为强迫换流方法，控制电动机的频率和相位.能够实现电机的四象限运行.1.3.2凹凸高电压型变频器在低压变频器的直流环节由于采取了电容元件而得名.输入侧可采取可控硅移相控制整流，也可以采取二极管三相桥直接整流，电容的作用是滤波和储能.逆变或变流电路可采取GTO,IGBT,IGCT,或,SCR元件，通过SPWM变换，便可得到频率和幅度都可变的交换电，再经升压变压器变换成电机所需要的电压等级.需要指出的是，在变流电路至升压变压器之间还需要置入正弦波滤波器（F），不然升压变压器会因输入谐波或dv/dt过大而发烧，或破坏绕组的绝缘.该正弦波滤波器成本很高，一般相当于低压变频器的1/3到1/2的价钱.1.4高高变频器高高变频器无需升降压变压器，功率器件在电网与电动机之间直接构建变换器.由于功率器件耐压问题难于解决，目前国际通用做法是采取器件串联的办法来提高电压等级，其缺点是需要解决器件均压弛缓冲难题，技巧庞杂，难度大.但这种变频器由于没有升降压变压器，故其效率较凹凸高方法的高，并且结构比较紧凑.高高变频器也可分为电流型和电压型两种.1.4.1高高电流型变频器它采取GTO，SCR或IGCT元件串联的办法实现直接的高压变频，目前电压可达10KV.由于直流环节使用了电感元件，其对电流不敷敏感，因此不容易产生过流毛病，逆变器任务也很可靠，庇护性能良好.其输入侧采取可控硅相控整流，输入电流谐波较大.变频装置容量大时要考虑对电网的污染和对通信电子设备的搅扰问题.均压弛缓冲电路，技巧庞杂，成本高.由于器件较多，装置体积大，调整和维修都比较困难.逆变桥采取强迫换流，发烧量也比较大，需要解决器件的散热问题.其优点在于具有四象限运行能力，可以制动.需要特别说明的是，该类变频器由于较低的输入功率因数和较高的输入输出谐波，故需要在其输入输出侧装置高压自愈电容.1.4.2高高电压型变频器电路结构采取IGBT直接串联技巧，也叫直接器件串联型高压变频器.其在直流环节使用高压电容进行滤波和储能，输出电压可达6KV，其优点是可以采取较低耐压的功率器件，串联桥臂上的所有IGBT作用相同，能够实现互为备用，或进行冗余设计.缺点是电平数较低，仅为两电平，输出电压dV/dt也较大，需要采取特种电动机或整加高压正弦波滤波器，其成本会增加许多.它不具有四象限运行功效，制动时需另行装置制动单元.这种变频器同样需要解决器件的均压问题，一般需特殊设计驱动电路弛缓冲电路.对于IGBT驱动电路的延时也有极端苛刻的要求.一旦IGBT的开通、封闭的时间不一致，或上升、下降沿的斜率相差太悬殊，均会造成功率器件的损坏.1.5嵌位型变频器钳位型变频器一般可分为二极管钳位型和电容钳位型.。

电流源光伏逆变器与电压源光伏逆变器的比较研究熊宇;高潮;李玉玲;黄浩;任娟平【摘要】对比研究了单级式电流源逆变器与传统的两级式Boost升压电路电压源逆变器光伏并网系统。

通过对两种系统在交直流输出特性、功率损耗方面的理论分析和电路试验对比分析,阐述了两者的优缺点,并得出一些新的分析结果。

这为相关学术研究提供了进一步讨论的数据,为光伏并网逆变器的选择提供理论和试验依据。

【期刊名称】《电器与能效管理技术》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】6页(P46-50,60)【关键词】光伏并网;电流源逆变器;Boost电路;电压源逆变器【作者】熊宇;高潮;李玉玲;黄浩;任娟平【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TM464逆变器是光伏并网系统的必需设备。

按照功率变换的级数，光伏并网逆变器一般可分为单级式、两级式和多级式。

目前光伏逆变器大都采用电压源逆变器(Voltage Source Inverter，VSI)作为主逆变器。

单级式逆变器只用一级电路完成电压调整和并网逆变，电路简单、元器件少、可靠性高，在满足系统性能要求的前提下，单级式拓扑结构常是首选［1］。

VSI用于光伏并网系统时，直流侧电压必须高于交流电压峰值才能正常工作。

实际光伏电池输出电压有限，为此常采用两级式拓扑结构［2］，即前级增加电压抬升Boost电路，实现电压调整和MPPT功能，后级为VSI逆变器，实现输出电流正弦化并网。

两级结构简化了每一级的控制，但增加了电路的复杂性和系统成本。

电流型逆变器(Current Source Inverter，CSI)从直流到交流侧具有升压特性，无需升压电路，适合光伏电池电压低的特点，而且CSI用于光伏并网是对输出电流的直接控制，更适合并网。

早在20世纪80年代末，CSI用于光伏并网就开始被研究［3］。

近年来，随着电力电子技术和器件的发展，CSI在光伏并网中的应用受到国内外研究者们的重视［4-6］。