逆变器全桥式

逆变器工作原理逆变器分类详解

       说起逆变器大家估计了解的不多，这个在电器方面的专业术语在我们生活中确实遇到的不多，但是作为一个基本知识，大家还需要稍微了解一些的。逆变器是把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成交流电(一般为220V,50Hz正弦波)。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。下面让我们来深入的了解逆变器工作原理。

       一、逆变器工作原理

       1、全控型逆变器工作原理：为通常使用的单相输出的全桥逆变主电路，交流元件采用IGBT管Q11、Q12、Q13、Q14。并由PWM脉宽调制控制IGBT管的导通或截止。

       当逆变器电路接上直流电源后，先由Q11、Q14导通，Q1、Q13截止，则电流由直流电源正极输出，经Q11、L或感、变压器初级线圈图1-2，到Q14回到电源负极。当Q11、Q14截止后，Q12、Q13导通，电流从电源正极经Q13、变压器初级线圈2-1电感到Q12回到电源负极。此时，在变压器初级线圈上，已形成正负交变方波，利用高频PWM控制，两对IGBT管交替重复，在变压器上产生交流电压。由于LC交流滤波器作用，使输出端形成正弦波交流电压。

       当Q11、Q14关断时，为了释放储存能量，在IGBT处并联二级管D11、D12，使能量返回到直流电源中去。

       2、半控型逆变器工作原理：半控型逆变器采用晶闸管元件。Th1、Th2为交替工作的晶闸管，设Th1先触发导通，则电流通过变压器流经Th1，同时由于变压器的感应作用，换向电容器C被充电到大的2倍的电源电压。按着Th2被触发导通，因Th2的阳极加反向偏压，Th1截止，返回阻断状态。这样，Th1与Th2换流，然后电容器C又反极性充电。如此交替触发晶闸管，电流交替流向变压器的初级，在变压器的次级得到交流电。

       在电路中，电感L可以限制换向电容C的放电电流，延长放电时间，保证电路关断时间大于晶闸管的关断时间，而不需容量很大的电容器。D1和D2是2只反馈二极管，可将电感L中的能量释放，将换向剩余的能量送回电源，完成能量的反馈作用。

       二、逆变器分类详解

       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。

桥式整流电路在逆变器中的作用,

       桥式整流电路在逆变器中的作用如下：

       桥式整流电路主要存在于逆变器的电源电路中，用于给逆变器的电源变压器的输出进行整流，逆变器的工作就是靠这个整流输出才能工作。

       逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为220V,50Hz正弦波）。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。广泛适用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、DVD、VCD、电脑、电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱，录像机、按摩器、风扇、照明等。

在逆变电路中，单端式、推挽式、半桥式、全桥式电路，各有什么优缺点？

       主要优点：分反激和正激两种。反激的是在开关导通时先将能量送到电感，开关断开时再将能量送至负载；正激的是在开关导通时就把能量送至负载。

       主要缺点：电源侧不连续，谐波含量大，对电源不利。

       2、推挽式

       主要优点：高频变压器磁芯利用率高（与单端电路相比）、电源电压利用率高（与后面要叙述的半桥电路相比）、输出功率大、两管基极均为低电平，驱动电路简单。

       主要缺点：变压器绕组利用率低、对开关管的耐压要求比较高（至少是电源电压的两倍）。

       3、半桥式电路

       主要优点：具有一定的抗不平衡能力，对电路对称性要求不很严格；适应的功率范围较大，从几十瓦到千瓦都可以；开关管耐压要求较低；电路成本比全桥电路低等。

       主要缺点：电源利用率比较低，因此半桥式变压器开关电源不适宜用于工作电压较低的场合。另外，半桥式变压器开关电源中的两个开关器件连接没有公共地，与驱动信号连接比较麻烦。半桥式开关电源会出现半导通区，损耗大。

       4、全桥式电路

       主要优点：与推挽结构相比，原边绕组减少了一半，开关管耐压降低一半。

       主要缺点：使用的开关管数量多，且要求参数一致性好，驱动电路复杂，实现同步比较困难。这种电路结构通常使用在1KW以上超大功率开关电源电路中。

       单端式电路的结构特点：

       1、单端正激式：通过一只开关器件单向驱动脉冲变压器。正激:脉冲变压器的原/付边相位关系，确保在开关管导通，驱动脉冲变压器原边时，变压器付边同时对负载供电。

       2、单端反激式：反激式电路与正激式电路相反，脉冲变压器的原/付边相位关系，确保当开关管导通，驱动脉冲变压器原边时，变压器付边不对负载供电，即原/付边交错通断。

       推挽式电路的结构特点：

       对称性结构，脉冲变压器原边是两个对称线圈，两只开关管接成对称关系，轮流通断，工作过程类似于线性放大电路中的乙类推挽功率放大器。

       全桥式电路结构的特点：

       由四只相同的开关管接成电桥结构驱动脉冲变压器原边。

       半桥式电路的结构特点：

       类似于全桥式，只是把其中的两只开关管（T3、T4）换成了两只等值大电容C1、C2。这种电路常常被用于各种非稳压输出的DC变换器，如电子荧光灯驱动电路中。

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