单相逆变器控制框图



单相全桥逆变电路动作过程讲解~

电压源逆变器是将直流电能转换为交流电能的装置，是逆变技术中的一种常见类型。它将直流电转换为交流电，与转换器的工作原理相似。

逆变器与转换器都采用了脉宽调制技术，逆变器将直流电压转换为高频高压交流电，而转换器则将电网的交流电压转换为稳定的直流电压输出。

单相逆变器有推免式、半桥式和全桥式三种电路拓扑结构，它们的工作原理相似，都使用具有开关特性的半导体功率器件，通过控制电路发出开关脉冲控制信号，控制多个功率器件轮流导通和关断，然后通过变压器耦合升压或降压后，整型滤波输出符合要求的交流电。

全桥逆变电路是单相逆变电路中应用最广泛的一种，由两个半桥电路组成。全桥逆变器的工作过程包括：开关T1、T4闭合，电流途径为T1→L→R→T4，负载电压为正；开关T2、T3闭合，负载电压为负。电流变化与电压变化同步，最终反映在电阻上的电压波形就是跟随阻感负载的电流变化的。

全桥逆变器在光伏发电、户外储能等领域有广泛的应用。例如，太阳能发电站需要逆变器将直流电源转换为交流电网供电，户外储能市场快速增长，便携储能产品产量占全球比例达到了91.9%。

逆变电路的应用非常广泛，包括蓄电池、干电池、太阳能电池等直流电源向交流负载供电，交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置等。了解全桥逆变电路的动作过程，有助于满足工业生产建设中的各种需求。

逆变器电路图是如何呈现的并且其详细原理是怎样的

逆变器电路图通常由主电路和控制电路两部分呈现。主电路包含整流电路、储能电路和逆变电路。整流电路一般用二极管桥式整流，将输入的交流电转换为直流电；储能电路多由电容构成，用于存储电能、稳定电压；逆变电路是核心，由功率开关管（如IGBT）组成，通过特定的开关组合将直流电逆变为交流电。控制电路则包括信号产生、驱动和保护等部分，信号产生电路生成控制信号，驱动电路放大信号来控制功率开关管的导通与截止，保护电路监测电路状态，在异常时采取保护措施。

逆变器原理基于电力电子技术。以常见的单相桥式逆变器为例，输入直流电，控制电路按一定规律控制四个功率开关管的导通和截止。当对角的两个开关管导通，另两个截止时，电流按一个方向流过负载；当开关管导通情况相反，电流反向。通过快速切换开关管状态，在负载两端形成交变电压，实现直流到交流的转换。不同类型的逆变器，如三相逆变器，原理类似但电路结构和控制方式更复杂，以满足三相交流电输出要求 。

干货单相半桥逆变电路讲解，工作原理：4种工作状态，秒懂

大家好，我是李工，创作不易，希望大家多多支持我。今天给大家分享的是：单相半桥逆变器。

在上一篇文章中，我已经给大家介绍了单相全桥逆变器，感兴趣的朋友可以点击下方链接查看：

干货单相全桥逆变电路讲解，工作原理+波形图+优点，一看就懂

一、单相半桥逆变器

单相半桥逆变器的结构相对简单，由2个晶闸管T1和T2以及2个反馈二极管D1、D2组成的半桥逆变电路。每个二极管和晶闸管都和三线直流电源反并联，电源端提供平衡直流电压。

下面是半桥逆变器的基本配置，负载为RL负载。

在单相逆变器中，我们可以使用其他功率半导体开关器件，如IGBT、功率MOS关等，不一定非要使用晶闸管。

这里假设，每个晶闸管在其栅极信号存在期间导通，并在该信号移除时换向。晶闸管T1和晶闸管T2的门控信号分别为ig1和ig2。

负载RL连接在A点和B点之间。A点始终被视为相对于B点的+ve。如果电流沿着该方向流动，假设电流为+ve，类似地，如果电流从B流向A，则电流被视为－ve。

由于感性负载，输出电压波形与R负载相似，然而，输出电流波形与输出电压波形并不相似。

在RL负载输出的情况下，电流I0是时间的指数函数，输出电流滞后输出电压一个角度pin。

Φ = tan -1 (ωL/R)

二、单相负载半桥逆变器的工作原理（RL）

半桥逆变器的工作原理分为4种工作模式：

1、模式Ⅰ：T1开启

在这个期间，向晶闸管T1提供栅极脉冲，因此T1在时刻t1导通，电流从电源电压的上半部分流动。

电流沿着路径：Vs/2（上电源）-T1-负载-Vs/2。

在这个模式下，电感存储能量，并且输出电流作为时间的函数从0到其最大值（Imax）和电感两端的感应电压+V L以指数方式增加。

这次的输出电压也为正，因为A点相对于B点为正（+ve）。

应用KVL，Vs/2 – V0=0

输出电压的大小Vo = Vs/2。

在时刻T/2，输出电流达到最大值，由于电压和电流的极性相同，晶闸管T1在此时关断。

2、模式II (T/2 < t < t2)

在T/2时刻，电感耗散能量之后，当电感耗散能量时，会改变其极性。而我们知道，电感的特性，电感是不允许电流突然变化的。因此，电感通过D2二极管缓慢释放能量。

此时D2二极管导通，电流沿着路径：负载-电源下半部分（Vs/2）-D2-负载。

此时电感释放的能量反馈带下半部分电源。

在此模式下，输出电流为正，但由于感性负载消耗的能量，输出电流主见从Imax减小到0，输出电压为负（-Vs/2），因为B点相对于A为正。

3、模式III (t2 < t < T)

在时刻t2，晶闸管T2导通，电流在电路的下部分流动并遵循路径：Vs/2（下电源）- 负载 - T2 - Vs/2。

因此，电流方向是反向的，因为B点相对于A为正，并且电感以相反方向存储能量，从(-Imax) 到零。

此时，负载两端的输出电压为负（-Vs/2）。

4、模式IV（0 < t < t1）

在时刻T，输出电压和输出电流具有相同的极性。因此，T2 由于感性负载而关断，D1 导通。

电流的路径为：负载 - D1 - Vs/2（上半部分）- 负载。

这里能量通过电感释放回到电源电压Vs/2的上部，该时间点A相对于点B为正。

因此输出电压为正Vs/2，输出电压为正Vs/2，输出电流从负最大值 (-Imax) 呈指数下降到零。

以上就是关于单相半桥逆变器RL负载的知识。

单相逆变器的电路原理

单相逆变器的电路原理是通过功率半导体开关器件的开关作用，将直流电转化为交流电。以下是单相逆变器电路原理的详细解释：

核心原理：通过控制电路周期性地发送开关脉冲，驱动功率半导体开关器件交替导通和关断，再经变压器调整电压后，输出符合要求的交流电。

基本电路类型：

推挽式逆变电路：由两只共负极的功率开关和一个中心抽头变压器组成，两只功率开关交替工作，产生交流电。优点是控制简单，但效率较低，不适合高电压和感性负载。半桥式逆变电路：由开关管、储能电容和耦合变压器构成，通过交替切换开关管实现交流输出。此电路结构简单，适合高频逆变，但对电容容量要求高，成本增加。全桥式逆变电路：通过4只功率开关实现更稳定的交流输出，克服了推挽式的不足，但需要大功率变压器。在实际应用中，小功率逆变器多采用单级变换，大功率则采用多级电路结构。

技术进步：

随着高频开关技术和软开关技术的应用，逆变器的工作频率可达20kHz以上，提高了功率密度，降低了体积和重量。逆变效率可达90%以上，多采用3级电路结构，即先高频逆变，再升压整流，最后工频逆变为市电电压。

输出波形：

方波：简单便宜，但噪声大、效率低。阶梯波：噪音低、效率高，但波形有失真，不适于精密设备。正弦波：性能最好，但复杂昂贵，是光伏并网发电的理想选择。

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