单相逆变器第二课、DC/AC电路基础理论学习

这周是真心忙，到现在才把DC/AC单相部分的理论知识看完，但由于是第一次接触电力电子，写的不好的地方，大家轻喷。

DC/AC变换电路成为逆变，也就是直流电压（电流）向交流电压（电流）变化。

先来看下电压型逆变器。电压型逆变器主要有三类：电阻负载、容性负载、感性负载。

电阻负载电路和原理是比较简单的：





输出的负载电压和电流同频同相，相位差为0，电流也是单方向从开关由上而下流通。

容性负载跟电阻负载差不多，也是单方向流动，但是有个充电过程。





感性负载有个t的放点时间，电流是双向的





由于电感放点，必须在开关器件比较具有导通后可以反方向电流流过开关的特性，也就是在各晶体管上面反并二极管。

电压型逆变器一般关断时间要比开通时间长，使得上下电力晶体管的驱动信号不重叠，防止同时导通。因为如果上下晶体管同时导通的话，逆变器的电源会被短路。逆变器臂导通时间间隔差称为死区时间。

电流型逆变器。

电流型逆变器即使上下逆变器臂同时导通，电流也不会过大，所以电流型逆变器不需要死区时间。相反为了确保从电流源开始的电流通路，逆变器臂必须具有同时导通的时间区间。



该逆变器需要的是直流电流源，但现实中，可利用的电流源是不存在的，因此利用电压源和足够大的滤波电抗器来近似实现电流源功能。

电压型逆变器一般要求具有可调节的输出电压和频率功能，频率好理解，就通过改变开关的导通关断时间频率即可，那电压调整主要有以下三种方法：

1、调整电压的幅值；

2、调整电压的输出时间；

3、PWM调制。

前两种方法应该也好理解，输入电压的幅值改变，对应的输出电压幅值肯定也变化；调整导通时间的长短，可以改变输出电压的有效值。

我们现在重点来了解下PWM调制。

脉宽调制（PWM）基本原理：控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次谐波少。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。

对于调制波为正弦波时，半周期中心部分的脉冲宽度较宽，越远离中心脉冲的宽度越窄。







在上图中，调制波是50Hz的正弦波，载波是1kHz的三角波，两者的幅度比为1。

在最后一张FFT傅里叶变化图里面，可以看出输出电压中所含的谐波的最低频率被限定在两倍载波频率附近。所以，载波频率选择比调制波频率足够大时，可以得到方波电源中不含第3、5、7次等低次谐波的输出电压。

对于DC/AC的理论学习今天暂时到这里，我再去找一些其他的设计文档和资料继续学习下。

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