原標題：大佬帶你了解逆變器，單相逆變器原理+基本形式解讀

一、單相逆變器的基本原理

逆變器是將直流電（DC）轉換為交流電（AC）的電力電子設備。單相逆變器輸出單相交流電，其核心功能是實現(xiàn)直流到交流的電能變換，滿足交流負載或電網的用電需求。

工作原理：

1. 開關動作：通過控制功率半導體器件（如IGBT、MOSFET）的導通與關斷，將直流電壓轉換為高頻脈沖序列。

2. 濾波處理：利用LC濾波器去除高頻諧波，輸出平滑的正弦波交流電。

3. 輸出控制：通過調節(jié)開關信號的頻率、占空比或相位，控制輸出電壓的頻率、幅值和相位。

二、單相逆變器的基本形式

根據(jù)電路拓撲結構，單相逆變器可分為以下幾種基本形式：

1. 半橋逆變器

• S1導通時，輸出電壓為+Vdc/2；

• S2導通時，輸出電壓為-Vdc/2；

• 通過交替導通S1和S2，輸出方波交流電。

• 結構：由兩個開關器件（如S1、S2）和兩個分壓電容（C1、C2）組成，直流母線電壓被均分為兩個電容電壓。

• 工作原理：

• 特點：結構簡單，但輸出電壓幅值僅為直流母線電壓的一半，適用于低壓小功率場景。

2. 全橋逆變器

• S1、S4導通時，輸出電壓為+Vdc；

• S2、S3導通時，輸出電壓為-Vdc；

• 通過控制對角線開關（S1/S4與S2/S3）的交替導通，輸出全幅值方波交流電。

• 結構：由四個開關器件（S1~S4）組成，分為兩個橋臂，直流母線直接連接橋臂中點。

• 工作原理：

• 特點：輸出電壓幅值等于直流母線電壓，適用于中高壓大功率場景。

3. 推挽逆變器

• S1導通時，變壓器初級繞組1通電；

• S2導通時，變壓器初級繞組2通電；

• 通過交替導通S1和S2，在變壓器次級感應出交流電。

• 結構：由兩個開關器件（S1、S2）和一個中心抽頭變壓器組成，直流母線通過兩個開關分別連接到變壓器的兩個初級繞組。

• 工作原理：

• 特點：利用變壓器實現(xiàn)電氣隔離，但開關器件需承受兩倍直流母線電壓，適用于高頻隔離型應用。

三、單相逆變器的調制技術

為改善輸出波形質量，單相逆變器常采用以下調制技術：

1. 方波調制

• 原理：直接控制開關器件，輸出固定頻率和幅值的方波。

• 特點：實現(xiàn)簡單，但諧波含量高，適用于對波形質量要求不高的場景。

2. 脈沖寬度調制（PWM）

• 正弦波PWM（SPWM）：以正弦波為調制波，三角波為載波，生成脈沖寬度按正弦規(guī)律變化的信號。

• 空間矢量PWM（SVPWM）：基于電壓空間矢量合成，提高直流母線電壓利用率。

• 原理：通過調節(jié)脈沖寬度，使輸出電壓的平均值逼近正弦波。

• 分類：

• 特點：諧波含量低，波形質量高，廣泛應用于中高功率場景。

3. 多電平逆變技術

• 原理：通過增加逆變器的電平數(shù)（如三電平、五電平），減少輸出電壓的跳變幅度。

• 特點：進一步降低諧波含量，適用于高壓大功率場景。

四、單相逆變器的應用與選擇

1. 應用場景

• 家用光伏發(fā)電：將太陽能電池板輸出的直流電轉換為交流電，并入電網或供家庭使用。

• 不間斷電源（UPS）：在電網停電時，為關鍵負載提供交流電。

• 電動汽車充電樁：將直流快充電源轉換為交流電，供電動汽車使用。

2. 選擇依據(jù)

• 功率等級：根據(jù)負載功率選擇合適的逆變器容量。

• 電壓等級：匹配直流母線電壓和交流輸出電壓。

• 波形質量：根據(jù)負載對諧波的要求，選擇合適的調制技術。

• 效率與成本：平衡轉換效率與設備成本，優(yōu)化系統(tǒng)經濟性。

五、總結

單相逆變器通過控制功率半導體器件的開關動作，實現(xiàn)直流到交流的電能變換。其基本形式包括半橋、全橋和推挽逆變器，調制技術涵蓋方波、PWM和多電平技術。選擇合適的逆變器形式和調制策略，需綜合考慮功率等級、電壓等級、波形質量和經濟性等因素。