逆变电源的作用是什么，逆变电源基本原理解析

很多朋友对逆变电源的作用是什么，逆变电源基本原理解析不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

1逆变电源的基本原理1.1半桥逆变电路可以通过多种方式从DC电源获得交流电源，但至少需要两个功率开关器件。图1所示的半桥逆变电路是单相逆变电源的拓扑结构。该电路由两个串联电源开关和两个串联电容组成。两个串联电容的中点是参考点。

电路的工作原理是：当V1导通，V2关断时，电容C1上的能量释放给负载R，输出电压Uo为正，同时电容C2充电；当V1关断，V2导通时，电容C2上的能量释放给负载R，输出电压Uo为负，同时电容C1充电。开关管V1、V2交替导通，使负载获得交流电源。

半桥逆变电路的优点是电路结构简单，利用两个电容的串联中心作为中性点参考点，不会带来DC分量和磁偏，适合驱动变压器负载。其缺点是电路工作在工频(50Hz- 60Hz)时，所需电容比较大，增加了电路的体积和成本。图1半桥逆变器电路

1.2全桥逆变电路在大学生电子设计竞赛中，全桥逆变电路是应用最广泛的电路。下面用图图2(a)的单相全桥逆变电路来说明全桥逆变电路的基本原理。单相全桥逆变电路，也称为H桥电路，由四个功率开关及其驱动辅助电路组成。在操作期间，Q1和Q4互补地导通和关断，Q2和Q3互补地导通和关断。

当Q1、Q3闭合，Q2、Q4断开时，负载电压Uo为正；当Q1、Q3断开，Q2、Q4闭合时，负载电压Uo为负，Uo波形如图2(b)所示。Q1、Q3和Q2、Q4交替导通，使负载上获得交流电源。当负载不是纯电阻时，负载电压和负载电流不同相，这时开关管的寄生二极管D1-D4起到电流续流的作用。

图2与半桥逆变电路相比，全桥逆变电路中的开关数量增加了一倍，这意味着电路的复杂度和成本也会增加。但在相同的开关电流下，全桥电路的输出功率是半桥电路的两倍，因此全桥电路更适合大功率应用。### 1.3脉宽调制控制技术

在电力电子发展史上，逆变电源占有非常重要的一部分，而PWM控制技术是逆变电路中应用最广泛，对逆变电路影响最深远的技术。现在广泛使用的逆变电源绝大多数是PWM逆变电源。正是由于其在逆变电源中的应用，PWM技术才会发展得更加成熟，并确定其在电力电子技术中的重要地位。

PWM控制是调制脉冲宽度的技术。也就是说，通过调制一系列脉冲的宽度，可以等效地获得所需的波形(包括形状和幅度)。PWM控制技术的理论基础是，在惯性环节上加上脉冲相同但形状不同的窄脉冲，效果基本相同。脉冲是指窄脉冲的面积。效果基本相同，也就是说各环节的输出响应波形基本相同。

图3 (a)、(b)和(c)所示的三种波形分别是矩形脉冲、三角形脉冲和正弦波脉冲。很明显，它们的形状完全不同，但面积完全相同。如果把它们加到惯性相同的连杆上，它们的输出效果是完全一样的。

图3

* *如果把一个正弦半波换成一系列等幅不等宽的脉冲，也就是说把正弦半波分成n等份，然后把它看成n个首尾相连的脉冲序列，这些等分的波形宽度完全相等，但幅度不相等。然后替换这N个被矩形脉冲等分的波形。矩形脉冲也要求幅度相等但宽度不同，但它们的中点必须完全重合，面积与N个波形相同，这样才能得到一个脉冲序列，如下图图图4所示。

根据上面的分析，PWM波形相当于正弦半波，对于负半周可以用同样的方法得到PWM波形。这种新产生的PWM波称为SPWM波。**

图4 SPWM2多相逆变电路及控制方法历年的全国大学生电子设计竞赛中，逆变电源的考察主要以多相的形式出现。如2005 G题目三相正弦波变频电源，2017微网仿真系统。在全国大学生电子设计竞赛电源方向的训练中，多相逆变电源的设计与制造必不可少，其中三相逆变电源最为重要。

2.1三相基本概念(1)**三相交流电：是电能传输的一种形式，由三个频率相同、幅值相等、相位差为120的交变电势组成，即A、B、C三相。* *三相电的波形图和矢量图如下图所示。(2)星形连接和三角形连接星形连接：又称Y形连接，如下图图图5(a)所示，每相负载的一端连接到一个公共点。共同点是中性点，n是中性线。图5

三角形连接：如下图图图6(b)所示，每相负载首尾相连形成三角形连接。每个连接都有不同的应用。y形接法用于为家庭和办公室日常使用的单相设备供电，三角形接法最常用于为大功率三相工业负载供电。图6 (3)线电压、线电流、相电压和相电流线电压：三相供电系统的两线之间的电压。图图7(a)Y连接ABC的三条线之间的电压Uab、Uac和Ubc如下。

相电压：三相供电系统ABC三相分别对中性线的电压。下面图图7(a)Y接线ABC三相电压Uan，Ubn，Ucn。线电流：线电流是三相电源中每根电线中的电流。Ia，ib，ic在图图7(a)Y形连接如下。相电流：相电流是指三相电源中流经各相负载的电流。伊恩，伊本，icn在下面的图图7(a)Y连接。

在Y型平衡连接中，线电压和相电压的关系是等边三角形，如下图图图8中的电压矢量图所示。线电压相当于等边三角形的三条边，相电压相当于等边三角形的中心与顶点的连线。三条线的电压是对称的：大小相等，是相电压的两倍，相位比对应的相电压超前30度，彼此相差120度。而线电流和相电流相等。

三角形接法中，线电压和相电压相等，线电流和相电流的关系与Y接法相同。图7图8 (4)三相负载功率计算三相负载上的总功率等于每相负载的功率之和，每相的负载功率等于该相的相电压、相电流和功率因数的乘积。y型对称接线：总功率P=3X相电压x相电流x功率因数cos。

由Y形接法中的线电压与相电压、线电流与相电流的关系，可以得出总功率P=根号2倍x线电压x线电流x功率因数cos。

2.2三相有源逆变电路图9所示为三相有源逆变电路的结构，可视为由三个半桥组成，取三个半桥的中点作为三相的输出。三个相互相差120度的正弦波与高频三角载波进行比较，各路结果通过反相器产生与原信号相反的控制波，分别控制上下桥臂MOS的导通和关断。这样产生的6个SPWM波分别控制6个MOS的通断，从而在负载端产生与调制波频率相同的三相交流电。

(根据图中参数可直接使用图10的示意图。)

图9理论设计图

以上知识分享希望能够帮助到大家！