一、逆变电路的基本工作原理
图1 单相桥式逆变电路的电阻负载简化电路
图1 是单相桥式逆变电路的电阻负载简化电路。
其基本工作原理是:
1)
时间段开关
和
闭合,负载电压为正;
2)
时间段开关
和
闭合,负载电压为负。
其负载电流的变化在电阻负载下是与电压同相位的,但若是阻感负载,电流的基波滞后于电压的基波并且因为负载电感的存在,其负载电流的变化不是瞬时的,而是一个逐渐增大减小的过程,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。
二、半桥逆变(half-bridge inverter)电路
图2 半桥逆变电路
半桥逆变电路结构简单并且是所有其他逆变电路的基础,因此理解半桥逆变电路的工作原理是很必要的。图2是半桥电路的结构并且图中完整描述了半桥逆变电路的工作原理:
1) 当开关
闭合
断开时,电流方向如图中步骤 1 所示;
2) 当开关
闭合
断开时,开关
不能立即闭合,且在这一瞬间电感电流的方向不能突变,此时电流流过
反并联的二极管续流;
3) 电感电流过零后开关
闭合,电感电流反向流过开关
;
4) 当开关
断开
再次闭合时,同理开关
不能立即闭合,同前述分析电感电流的方向不能突变,电流流过
反并联的二极管续流,之后的周期重复上述过程。
步骤 2 和 步骤 4 是能量反馈过程,二极管在其中提供反馈能量通道,同时此过程也是负载电流的续流过程。因此,逆变电路中的二极管可以称为反馈二极管或续流二极管。
三、全桥逆变(H-bridge inverter)
图3 全桥逆变电路
全桥逆变器的工作原理和半桥逆变器相似,这里不赘余只给出运行原理图(图3)。
下面从频域和时域分析一下全桥电路。
1)频域分析(Frequency domain analysis)
把幅值为
的矩形波
用傅里叶级数展开可得:
所以基波幅值和有效值为:
注:对于全桥逆变电路来说,其输出电压为方波且为奇谐函数,并且基波很显然是正弦函数,因此全桥逆变电路的输出电压的傅里叶展开式中只含有正弦项的奇次谐波。
2) 时域分析(Time domai