第5章 逆变电路.

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1 第5章 逆变电路

2 引言 与整流相对应，将直流电变成交流电。 交流侧接电网，为有源逆变； 逆变器的输出端必须同交流电网接在一起，
逆变—— 　与整流相对应，将直流电变成交流电。 交流侧接电网，为有源逆变； 逆变器的输出端必须同交流电网接在一起， 从交流电网取得换流电压，从而完成从直流 电到交流电的转换。这种逆变器输出的电压 大小和频率就是电网电压的大小和频率，不 能任意改变，故称为有源逆变器。 交流侧接负载，为无源逆变； 　本章讲述无源逆变。

3 此外，工频交流电对某些负载来说并不适用，如，感应加热需要使用中频至高频的交流电，感应电动机变频调速需要一定范围内可以任意变频、变压的交流电。
　在某些特殊场合，例如卫星飞行，潜艇水下航行时并无工频交流电存在，而仅有蓄电池和太阳能电池可供使用，它们都属于直流电源，当需要向交流负载供电时，就需要DC/AC变换。 　此外，工频交流电对某些负载来说并不适用，如，感应加热需要使用中频至高频的交流电，感应电动机变频调速需要一定范围内可以任意变频、变压的交流电。 　先将工频交流电变换成直流电，再经逆变器变成所需频率和电压的交流电。此种DC/AC的输出交流电与电网交流电无关，可以得到所需任意频率和电压的交流电，单独给负载供电，故称为无源逆变器。此时换流电压需要通过关断电容器或采用具有自关断能力的开关元件来实现强迫换流。

4 逆变电路的应用 逆变电路在工农业生产、家电、医用设备、军事装备上得到了非常广泛的应用。
主要用途之一就是交流电机的变频调速，性能可靠、动态性能好、节电、效率高。还有不间断电源、感应加热电源等电力电子装置中也都采用逆变电路。 当需要蓄电池、太阳能电池等直流电源向交流负载供电时，也需要逆变电路。 工业应用交流电源 变频变压电源 VVVF，即变频器。通常用于交流电动机调速； 恒频恒压电源 CVCF，典型代表是UPS，以及其它的各种电源； 感应加热用交流电源，要求频率可以在一定范围内变化。

5 逆变与变频 无源逆变电路经常和变频的概念联系在一起。
无源逆变器常称之为变频器。变频器从变频的角度可以分为二大类：交流直流交流变频（它将 50Hz的交流电能变换成直流电能，再将直流逆变成所需频率的交流电能，又称为间接变频电路。）和交流交流变频（它直接将50Hz的交流电能变换成其他频率（低于 50Hz）的交流电能，又称为直接变频）。

6 本章内容 5.1节——换流方式 5.2节——电压型逆变电路 5.3节——电流型逆变电路 5.4节——逆变电路的多重化和 　　　　　　多电平逆变电路。

7 5.1 换流方式

8 逆变电路的基本工作原理 单相桥式逆变电路为例 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。
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，uo为负。 把直流电变成了交流电。 改变两组开关的切换频率，就可改变输出交流 电的频率；改变输入直流电平的大小，就可改 变交流电的幅值。

9 电阻负载时，负载电流io和uo的波形相同，相位也相同； 阻感负载时，io相位滞后于uo，波形也不同（图5-1b）
t1前：S1、S4通，uo和io均为正； t1时刻断开S1、S4，合上S2、S3，uo变负，但io不能立刻反向； io从电源负极流出，经S2、负载和S3流回正极，负载电感能量向电源反馈，io逐渐减小，t2时刻降为零，之后io才反向并增大。

10 逆变电路及其波形举例

11 在换流的过程中，有的支路从接通到断开，有的支路从断开到接通。要使支路接通，只要给器件施加适当的门极驱动信号，而要关断，则要复杂多了
〔换流〕电流从一个支路向另一个支路转移的过程，也称换相。 　在换流的过程中，有的支路从接通到断开，有的支路从断开到接通。要使支路接通，只要给器件施加适当的门极驱动信号，而要关断，则要复杂多了 全控型器件可通过门极关断； 半控型器件晶闸管，必须利用外部条件或采取一定的措施才能关断； 一般在晶闸管电流过零后施加一定时间反压，才能关断。 研究换流方式主要是研究如何使器件关断。

12 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
2. 电网换流（Line Commutation） 由电网提供换流电压； 可控整流电路、交流调压电路和采用相控方式的交交变频电路； 不需器件具有门极可关断能力，也不需要为换流附加元件。 3. 负载换流（Load Commutation） 由负载提供换流电压； 负载电流相位超前于负载电压的场合，都可实现负载换流； 负载为电容性负载时，负载为同步电动机时，可实现负载换流。

13 负载：电阻电感串联后再和电容并联，工作在接近并联谐振状态而略呈容性。 电容为改善负载功率因数使其略呈容性而接入；
  　　基本的负载换流逆变电路： 采用晶闸管作为主功率器件； 负载：电阻电感串联后再和电容并联，工作在接近并联谐振状态而略呈容性。 电容为改善负载功率因数使其略呈容性而接入； 直流侧串入大电感Ld，直流侧id基本没有脉动。

14 图5-2 负载换流电路及其工作波形

15 工作过程（工作波形图5-2b） 4个臂的切换仅使电流路径改变，负载电流基本呈矩形波
负载工作在对基波电流接近并联谐振的状态，对基波阻抗很大，对谐波阻抗很小，即将uo波形中的谐波成分滤除，而使之接近正弦波（基波）。 t1前：VT1、VT4通，VT2、VT3断，uo、io均为正，VT2、VT3承受正向电压uo t1时：触发VT2、VT3使其开通，uo加到VT4、VT1上使其承受反压而关断，电流从VT1、VT4换到VT3、VT2。注意：由于有Ld的作用，不会造成短路。 t1必须在uo过零前并留有足够裕量，才能使换流顺利完成

16 4. 强迫换流（Forced Commutation） 设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压或反向电流的换流方式
通常利用附加电容上储存的能量来实现，也称为电容换流，脉冲换流。 　直接耦合式强迫换流 （脉冲电压换流） ——由换流电路内电容提供换流电压 VT通态时，先给电容C充电。合上S就 可使晶闸管被施加反压而关断。 图5-3 直接耦合式强迫换流原理图

17 图5-4a中晶闸管在LC振荡第一个半周期内关断 图5-4b中晶闸管在LC振荡第二个半周期内关断
电感耦合式强迫换流 （脉冲电流换流） 通过换流电路内电容和电 感耦合提供换流电压或换 流电流 两种电感耦合式强迫换 流： 图5-4a中晶闸管在LC振荡第一个半周期内关断 图5-4b中晶闸管在LC振荡第二个半周期内关断 为什么反向电流从VT流过，而不是通过VD？ 原因是：此时VT上的压降和C上的电压顺向串联，而流过VD，需要克服二极管的正向压降，所以从VT流过，而不是通过VD。 两种情况都是在晶闸管的正向电流为零和二极管流过电流时，晶闸管关断。二极管上的管压降就是晶闸管的反向电压。 图5-4 电感耦合式强迫换流原理图

18 器件换流——适用于全控型器件 其余三种方式——针对晶闸管 器件换流和强迫换流——属于自换流 电网换流和负载换流——外部换流 当电流不是从一个支路向另一个支路转移，而是在支路内部终止流通而变为零，则称为熄灭。 给晶闸管加上反向电压而使其关断的换流也叫电压换流（图5-3） 先使晶闸管电流减为零，然后通过反并联二极管使其加 反压的换流叫电流换流 （图5-4） 。

19 5.2 电压型逆变电路 逆变电路按其直流电源性质不同分为两种 电压型逆变电路或电压源型逆变电路 电流型逆变电路或电流源型逆变电路
5.2 电压型逆变电路 　逆变电路按其直流电源性质不同分为两种 电压型逆变电路或电压源型逆变电路 电流型逆变电路或电流源型逆变电路 图5-5 电压型逆变电路举例（全桥逆变电路）

20 (1) 直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动；
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。为了给交流侧向直流侧反馈的无功提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。

21 单相电压型逆变电路 1．半桥逆变电路 电路结构       图5-6 单相半桥电压型逆变电路及其工作波形

22 工作原理 两只分压电容的容量足够大，当功率开关器件通、断状态改变时，电容电压保持Ud/2不变。
V1和V2栅极信号在一周期内各半开通、半周关断，形成互补。 uo为矩形波，幅值为Um=Ud/2 io波形随负载而异，如感性负载时见(图5-6b)； 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，反馈回的能量暂存在直流侧电容器中，直流侧电容起着缓冲无功能量的作用； VD1、VD2称为反馈二极管,还使io连续，又称续流二极管。

23 特点 优点：简单，使用器件少 缺点：交流电压幅值Ud/2，直流侧需两电容器串联，要控制两者电压均衡 用于几kW以下的小功率逆变电源 单相全桥、三相桥式都可看成若干个半桥逆变电路的组合

24 全桥逆变电路 电路结构及工作情况 两个半桥电路的组合； 1和4一对，2和3另一对，成对桥臂同时导通，两对交替各导通180°；
uo波形同图5-6b半桥电路的uo，幅值高出一倍Um=Ud； io波形和图5-6b中的io相同，幅值增加一倍； 单相逆变电路中应用最多的；

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26 输出电压定量分析 uo成傅里叶级数 基波幅值 基波有效值 当uo为正负各180°时，要改变输出电压有效值只能改变Ud来实现

27 移相调压（图5-7） 可采用移相方式调节逆变电路的输出电压，称为移相调压 各栅极信号为180°正偏，180°反偏，且V1和V2互补，V3和V4互补关系不变 但V3的基极信号只比V1落后q ( 0<q <180°) uo成为正负各为q 的脉冲，改变q 即可调节输出电压有效值

28 单相全桥逆变电路的移相调压方式

29 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
4．带中心抽头变压器的逆变电路 （推挽式单相逆变电路） 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 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，输出电 压的幅值为Ud/K 与全桥电路的比较 比全桥电路少用一半 开关器件 器件承受的电压为2Ud， 比全桥电路高 一倍 必须有一个变压器 ， 但也实现了电气隔离 在小功率、频率较高的负载下，例如某些测量仪表、小型单相交流负载、车用照明电源等，单相桥式和推挽式的逆变电路仍有较多的应用。

30 图5-8 带中心抽头 变压器的逆变电路

31 每桥臂导电180°，同一相上下两臂交替导电，各相开始导电的角度差120 ° 任一瞬间有三个桥臂同时导通
三相电压型逆变电路 三个单相逆变电路可组合成一个三相逆变电路 应用最广的是三相桥式逆变电路 可看成由三个半桥逆变电路组成 180°导电方式 每桥臂导电180°，同一相上下两臂交替导电，各相开始导电的角度差120 ° 任一瞬间有三个桥臂同时导通 每次换流都是在同一相上下两臂之间进行，也称为纵向换流

32 图5-9 三相电压型桥式逆变电路

33 图5-10 电压型三相桥式逆变电路的工作波形

34 U相，1通，uUN'=Ud/2，4通，uUN'=-Ud/2 负载线电压和负载相电压
负载中点和电源中点间电压

35 负载三相对称时有uUN+uVN+uWN=0，于是
(5-7) 利用式(5-5)和(5-7)可绘出uUN、uVN、uWN波形 负载已知时，可由uUN波形求出iU波形 一相上下两桥臂间的换流过程和半桥电路相似 桥臂1、3、5的电流相加可得直流侧电流id的波形，id每60°脉动一次，直流电压基本无脉动，因此逆变器从交流侧向直流侧传送的功率是脉动的，电压型逆变电路的一个特点

36 定量分析： 输出线电压 uUV展开成傅里叶级数 式中， ，k为自然数 (5-8)

37 输出线电压有效值 基波幅值 基波有效值 (5-9) (5-10) (5-11)

38 负载相电压 uUN展开成傅里叶级数得 式中 ， k为自然数 (5-12)

39 负载相电压有效值 基波幅值 基波有效值 (5-13) (5-14) (5-15)
为了防止同一相上下两桥臂开关器件直通，采取“先断后通”的方法。即在两者之间加入死区时间。 (5-13) (5-14) (5-15)

40 5.3 电流型逆变电路 直流电源为电流源的逆变电路——电流型逆变电路； 一般在直流侧串联大电感，电流脉动很小，可近似看成直流电流源；
5.3 电流型逆变电路 直流电源为电流源的逆变电路——电流型逆变电路； 一般在直流侧串联大电感，电流脉动很小，可近似看成直流电流源； 实例之一：图5-11电流型三相桥式逆变电路； 交流侧电容用于吸收换流时负载电感中存贮的能量。 图5-11 电流型三相桥式逆变电路

41 电流型逆变电路主要特点 (1) 直流侧串大电感，相当于电流源 (2) 交流输出电流为矩形波，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 电流型逆变电路中，采用半控型器件的电路仍应用较多 换流方式有负载换流、强迫换流

42 电流型逆变电路适合于谐波阻抗低、功率因数高的负载。
电流型逆变电路的重要用途之一就是高频感应加热。感应加热是使一个高频交流电流流过线圈，通过电磁感应在另一个导体中感生出一个电流，用该电流产生的损耗加热物体。为了经济和高效率，电感线圈两端并联补偿电容并使电路工作于并联谐振状态。

43 5.3 三相电流型逆变电路 电流型三相桥式逆变电路 （采用全控型器件）
5.3 三相电流型逆变电路 电流型三相桥式逆变电路 （采用全控型器件） 基本工作方式是120°导电方式—每个臂一周期内导电120°每时刻上下桥臂组各有一个臂导通，横向换流 图5-14 电流型三相桥式逆变电路的输出波形

44 波形分析 输出电流波形和负载性质无关，正负脉冲各120°的矩形波 输出电流和三相桥整流带大电感负载时的交流电流波形相同，谐波分析表达式也相同 输出线电压波形和负载性质有关，大体为正弦波 输出交流电流的基波有效值

45 电压型和电流型逆变器的比较 电压型逆变器采用大电容作储能元件，直流电压大小和极性不能改变，能将负载电压钳位在电源电压水平上，适合稳频稳压电源、不可逆电力拖动系统和快速性要求不高的场合。//电流型逆变器电流方向不变，可通过逆变器和整流器的工作状态变化，实现能量流向改变，实现电力拖动系统的电动、制动运行，可用于频繁加、减速，正、反转的单机拖动系统。 电流型逆变器用大电感储能，主电路抗电流冲击能力强，能有效抑制电流突变、延缓故障电流上升速率，过电流保护容易。//电压型逆变器输出电压稳定，一旦出现短路电流上升极快，难以获得保护处理所需时间，过电流保护困难。

46 电流型逆变器依靠电容和负载电感的谐振来实现换流，负载构成换流回路的一部分，不接入负载系统不能运行。
电压型逆变器必须设置反馈二极管给负载提供感性无功电流通路，主电路复杂。//电流型逆变器无功功率由滤波电感储存，无需二极管续流，主电路结构简单。

47 DC-AC变换中的两个问题 1 换流问题:变流电路工作中电流从一个支路向另一个支路的转移,伴随着器件的导通和关断。
输出电能质量控制问题：DC-AC变换输出是交流电能，要求其波形正弦、输出谐波含量少，为此可从逆变电路拓扑结构上改造，如采用多重化、多电平变换电路，也可从控制方法上解决，如SPWM技术。

48 电流型逆变器常采用半控晶闸管器件做功率开关，存在较长换流过程，限制了开关频率，使输出电流为方波；高压、大功率电压型逆变器也多采用门极可关断晶闸管器件做功率开关但器件开关频率仍然低，输出电压多为方波。
方波电压、电流含有丰富的低次谐波，严重影响输出特性。因此有必要对逆变器输出波形进行改善，使之尽可能接近正弦波，以减少谐波含量。 对于大容量逆变器，由于电压、电流定额限制只能用晶闸管作开关器件，多采用多重化、多电平化技术。 对于中小容量逆变器，可采用高频自关断器件，多PWM技术，这是下章要讨论的问题。

49 电压型——输出电压是矩形波，电流型——输出电流是矩形波，谐波多 多重逆变电路把几个矩形波组合起来，接近正弦
5.4 多重逆变电路和 多电平逆变电路 电压型——输出电压是矩形波，电流型——输出电流是矩形波，谐波多 多重逆变电路把几个矩形波组合起来，接近正弦 多电平逆变电路输出较多电平，使输出接近正弦

50 多重逆变电路 电压型、电流型都可多重化，以电压型为例 单相电压型二重逆变电路 两个单相全桥逆变电路组成，输出通过变压器T1和T2串联起来 输出波形：两个单相的输出u1和u2是 　　180°矩形波

51 3次谐波 u1和u2相位错开j =60°，其中3次谐波就错开了3X60°=180°
变压器串联合成后，3次谐波互相抵消，总输出电压中不含3次谐波 uo波形是120°矩形波，含6k±1次谐波，3k次谐波都被抵消

52 图5-20 二重单相逆变电路

53 串联多重——把几个逆变电路的输出串联起来，多用于电压型
多重逆变电路有串联多重和并联多重两种 串联多重——把几个逆变电路的输出串联起来，多用于电压型 并联多重——把几个逆变电路的输出并联起来，多用于电流型 图5-21 二重逆变电路的工作波形

54 三相电压型二重逆变电路 由两个三相桥式逆变电路构成，输出通过变压器串联合成 两个逆变电路均为180°导通方式
逆变桥II的相位比逆变桥I滞后30°

55 图5-22 三相电压型 二重逆变电路

56 图5-23 二次侧基波电压 合成相量图

57 T1为Δ/ Y联结，线电压变比为 （一次和二次绕组匝数相等）
T2一次侧Δ联结，二次侧两绕组曲折星形接法，其二次电压相对于一次电压而言，比T1的接法超前30°，以抵消逆变桥II比逆变桥I滞后的30°。这样，uU2和uU1的基波相位就相同

58 图5-24 三相电压型二重逆变电路波形图

59 输出谐波分析 uU1展成傅里叶级数 n=6k±1 (5-24) n次谐波有效值 (5-25) (5-23)

60 输出相电压uUN展开成傅里叶级数，可得其基波有效值
n=12k±1，uUN中已不含5次、7次等谐波 直流侧电流每周期脉动12次，称为12脉波逆变电路 使m个三相桥逆变电路的相位依次错开p/(3m)，连同合成输出电压并抵消上述相位差的变压器，就可构成6m脉波逆变电路

61 5.4.2 多电平逆变电路 回顾图5-9三相电压型桥式逆变电路和图5-10的波形
多电平逆变电路 回顾图5-9三相电压型桥式逆变电路和图5-10的波形 以N‘为参考点，输出相电压有Ud/2和-Ud/2两种电平，称为两电平逆变电路 三电平逆变电路 图5-25，也称中点钳位型（Neutral Point Clamped）逆变 电路 每桥臂由两个全控器件串联构成，两者中点通过钳位二极管和直流侧中点相连

62 图5-25 三电平逆变电路

63 U相工作情况与输出相电压的电平 V11和V12（或VD11和VD12）通，V41和V42断，UO'间电位差为Ud/2 V41和V42（或VD41和VD42）通，V11和V12断，UO’间电位差为-Ud/2 V12和V41导通，V11和V42关断时，UO‘间电位差为0 V12和V41不能同时导通 iU>0时，V12和VD1导通 iU<0时，V41和VD4导通

64 线电压的电平 相电压相减得到线电压 两电平逆变电路的输出线电压有±Ud和0三种电平 三电平逆变电路的输出线电压有±Ud、±Ud/2和0五种电平 三电平逆变电路输出电压谐波可大大少于两电平逆变电路 三电平逆变电路另一突出优点：每个主开关器件承受电压为直流侧电压的一半

65 本章小结 讲述基本的逆变电路的结构及其工作原理 四大类基本变流电路中，AC/DC和DC/AC两类电路更为基本、更为重要 换流方式
分为外部换流和自换流两大类，外部换流包括电网换流和负载换流两种，自换流包括器件换流和强迫换流两种 晶闸管时代十分重要，全控型器件时代其重要性有所下降

66 逆变电路分类方法 可按换流方式、输出相数、直流电源的性质或用途等分类 本章主要采用按直流侧电源性质分类的方法，分为电压型和电流型两类 电压型和电流型的概念用于其他电路，会对这些电路有更深刻的认识 负载为大电感的整流电路可看为电流型整流电路 电容滤波的整流电路可看成为电压型整流电路

67 与其他章的关系 本章对逆变电路的讲述是很基本的，还远不完整 下一章的PWM控制技术在逆变电路中应用最多，绝大部分逆变电路都是PWM控制的，学完下一章才能对逆变电路有一个较为完整的认识 逆变电路的直流电源往往由整流电路而来，二都结合构成间接交流变流电路 此外，间接直流变流电路大量用于开关电源，其中的核心电路仍是逆变电路

68 光伏发电系统中逆变电源的原理与实现 一、前言
目前我国光伏发电系统主要是直流系统，即将太阳电池发出的电能给蓄电池充电，而蓄电池直接给负载供电，如我国西北地区使用较多的太阳能户用照明系统以及远离电网的微波站供电系统（如图１所示）均为直流系统。此类系统结构简单，成本低廉，但由于负载直流电压的不同（如１２Ｖ、２４Ｖ、４８Ｖ、等），很难实现系统的标准化和兼容性，特别是民用电力 ，由于大多为交流负载，以直流电力供电的光伏电源很难作为商品进入市场。另外，光伏发电最终将实现并网运行，这就必须采用成熟，今后交流光伏发电系统必将成为光伏发电的主流。

69 二、光伏发电系统对逆变电源的要求 采用交流电力输出的光伏发电系统，由光伏阵列、充放电控制器、蓄电池和逆变电源四部分组成（并网发电系统一般可省去蓄电池），而逆变电源是关键部件。光伏发电系统对逆变电源要求较高： （１）要求具有较高的效率。由于目前太阳电池的价格偏高，为了最大限度地利用太阳电池，提高系统效率，必须设法提高逆变电源的效率。 （２）要求具有较高的可靠性。目前光伏发电系统主要用于边远地区，许多电站无人值守和维护，这就要求逆变电源具有合理的电路结构，严格的元器件筛选，并要求逆变电源具备各种保护功能，如输入直流极性接反保护，交流输出短路保护，过热，过载保护等。

70 （３）要求直流输入电压有较宽的适应范围，由于太阳电池的端电压随负载和日照强度而变化，蓄电池虽然对太阳电池的电压具有钳位作用，但由于蓄电池的电压随蓄电池剩余容量和内阻的变化而波动，特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大， 如１２Ｖ蓄电池，其端电压可在１０Ｖ～１６Ｖ之间变化，这就要求逆变电源必须在较大的直流输入电压范围内保证正常工作，并保证交流输出电压的稳定。 （４）在中、大容量的光伏发电系统中，逆变电源的输出应为失真度较小的正弦波。这是由于在中、大容量系统中，若采用方波供电，则输出将含有较多的谐波分量，高次谐波将产生附加损耗，许多光伏发电系统的负载为通信或仪表设备，这些设备对电网品质有较高的外，当中、大容量的光伏发电系统并网运行时，为避免铎公共电网的电力污染，也要求逆变电源输出正弦波电流。

71 三、逆变电源的原理与电路结构 逆变电源将直流电转化为交流，其电路原理如图３所示、功率晶体管Ｔ１、Ｔ３和Ｔ２、Ｔ４交替开通得到交流电力，若直流电压较低，则通过交流变压器升压，即得到标准交流电压和频率。对大容量的逆变电源，由人直流母线电压较高，交流输出一般不需要变压器升压即能达到２２０Ｖ，在中、小容量的逆变电源中，由于直流电压较低，如１２Ｖ、２４Ｖ，就必须设计升压电路。 中、小容量逆变电源一般有推挽逆变电路、全桥逆变电路和高频升压逆变电路三种其主电路分别如图3、图４和 图５所示，图４所示的推挽电路，将升压变压器的中性抽头接于正电源，两只功率管交替工作，输出得到交流电力，由于功率晶体管共地边接，驱动及控制电路简单，另外由于变压器具有一定的漏感，可限制短路电流，因而提高了电路的可靠性。其缺点是变压器利用率低，带动感性负载的能力较差。

72 图３所示的全桥逆变电路克服了推挽电路的缺点，功率晶体管T1、T4和T2、T3反相，T1和T2相位互差180度。调节T1和T2的输出脉冲宽度，输出交流电压的有效值即随之改变。四只功率晶体管的控制信号和输出波形如图６所示，由于该电路具有能使T2和T4共同导通的功能，因而具有续流回路，即使对感性负载，输出电压波形也不会畸变。该电路的缺点是上、下桥臂的功率晶体管不共地，因此必须采用专门驱动电路或采用隔离电源。另外，为防止上、下桥臂发生共同导通，在T1、T4及T2、T3之间必须设计先关断后导通电路，即必须设置死区时间，其电路结构较复杂。　

73 推挽电路和全桥电路的输出都必须加升压变压器，由于工频升压变压器体积大，效率低，价格也较贵，随着电力电子技术和微电子技术的发展，采用高频升压变换技术实现逆变，可实现高功率密度逆变，这种逆变电路的前级升压电路采用推挽结构，但工作频率均在２０ＫＨＺ以上，升压变压器采用高频磁芯材料，因而体积小／重量轻，高频逆变后经过高频变压器变成高频交流电，又经高频整流滤波电路得到高压直流电（一般均在３００Ｖ以上）再通过工频逆变电路实现逆变。 采用该电路结构，使逆变功率密度大大提高，逆变电源的空载损耗也相应降低，效率得到提高，该电路的缺点是电路复杂，可靠性比上述两种电路低。

74 四、逆变电路的控制电路 上述几种逆变电源的主电路均需要有控制电路来实现，一般有方波和正弱波两种控制方式，方波输出的逆变电 源电路简单，成本低，但效率低，谐波成份大。正弦波输出是逆变电源的发展趋势，随着微电子技术的发民，有ＰＷＭ功能的微处理器也已问世，因此正弦波输出的逆变技术已经成熟。 １、方波输出的逆变电源目前多采用脉宽调制集成电路，如ＳＧ３５２５，ＴＬ４９４等。实践证明，采用ＳＧ３５２５集成电路，并采用功率场效应管作为开关功率元件，能实现性能价格比较高的逆变电源，由于ＳＧ３５２５具有直接驱动功率场效应管的能力（图７）并具有内部基准源和运算放大器和欠压保护功能，因此其外围电路很简单。

75 ２、正弦波输出的逆变电源控制集成电路 正弦波输出的逆变电源，其控制电路可采用微处理器控制，如INTEL公司生产的80C196MC、摩托罗拉公司生产的MP16以及MI－CROCHIP公司生产的PIC16C73等，这些单片机均具有多路ＰＷＭ发生器，并可设定上、上桥臂之间的死区时间，采用INTEL公司80C196MC实现正弦波输出的电路如图８所示，80C196MC完成正弦波信号的发生，并检测交流输出电压，实现稳压。

76 五、逆变电源主电路功率器件的选择 逆变电源的主功率元件的选择至关重要，目前使用较多的功率元件有达林顿功率晶体管（ＢＪＴ），功率场效应管（ＭＯＳＦＥＴ），绝缘栅晶体管（ＩＧＢＴ）和可关断晶闸管（ＧＴＯ）等，在小容量低压系统中使用较多的器件为ＭＯＳＦＥＴ，因为ＭＯＳＦＥＴ具有较低的通态压降和较高的开关频率，在高压大容量系统中一般均采用ＩＧＢＴ模块，这是因为ＭＯＳＦＥＴ随着电压的升高其通态电阻也随之增大，而ＩＧＢＴ在中容量系统中占有较大的优势，而在特大容量（１００ＫＶＡ以上）系统中，一般均采用ＧＴＯ作为功率元件。