面包芯语

从buck电路到单相逆变器

面包板社区 2022-03-14 19:59
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1、电压型逆变器

首先应该明确的是电压型逆变器其输出电压应该严格按照电压规律(比如正弦波，不同频率，不同幅值，不同的相位等)来输出。
而其电流可以按照任意形式，说得再简单一点就是该电压型逆变器可以接任意负载，比如电阻、电容、电感、电网等等。


当功率变换器的电流与电压同向的时候，其处于向电网逆变、馈电的状态，而当电流与电压异向的时候，其处于耗能的状态。

前面也提到过相控整流电路的逆变情况，当导通角大于一定的值以后便会实现逆变，不过这种情况只能够实现电流滞后于电压的情况，不能实现超前，所以不能把相控整流电路看成一种理想电压源型的逆变器，因为理想电压源，其电流与电压可以呈任意相位运行。

2、从buck电路到逆变器  

我们知道buck电路是从直流到直流的变化，如下图所示:

而此时V1的电压部分既有直流部分也有交流部分，为了获得交流电压，我们知道电容有隔直通交的作用，所以在电路中加入电容便可以获得如下电路和波形。

其中电容上的阻断了直流电压，所以电容两端电压为V1的直流分量，而Vload就是交流分量。
虽然在负载端获得了电压有正负的交流电压，不过其由于buck电路无法实现双向传递，所以其不是真正意义上的双向交流电压源。
为了实现电流的双向传递，这里采用前面介绍的双向DCDC变换器，

这就相当于是单相半桥逆变电路，其两个IGBT存在四种状态，其中同时开通会导致左侧电源短路，这是不允许的；然后是T1和T2交替导通，这个是正常工作的主要状态，而因为管子都具有一定的延时，在开关交替处需要加入同时断开的情况形成死区防止误导通。
由于在T1和T2交替导通和同时断开都能实现电流的双向流动，所以可以把该逆变器看成理想的电压源，该逆变也叫无源逆变，而前面的相控整流电路中的逆变，其电流只能滞后电压且需要电源换向，属于有源逆变。

3、变形为常用拓扑结构

由于电容的隔直通交特性，且其两端电压为左侧直流电压的一半:

那么直接把左边的直流源分成一半中心引出来到负载即变成了熟悉的单相半桥逆变拓扑结构，上下对称分别导通形成正负电压。

为了避免使用两个电压源造成的麻烦，所以最终选择使用电容进行分压，形成如下结构，这应该玩逆变器的都很熟悉了吧。

4、单向全桥逆变  

将两个半桥电路进行组合就形成了全桥电路，也就现在广泛使用的H桥电路，其相对半桥电路电压等级更高。

通过两个桥臂互补，从而使得负载两端电压呈现出+-V的电压波形，而之前介绍的半桥电路其交流电压仅仅只有直流侧的一半。
当然H桥电路不仅仅只有两种电平，当T1和T3通道或者T2和T4导通，其R两端电压都为0，所以呈现出+V，-V ,0三电平状态。
END
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