DC-AC电路

DC-AC变换电路逆变器的分类有源逆变：将逆变电路的交流侧接到交流电网中，把直流电逆变成同频率的交流电返送到电网中去电赛中一般不涉及此类无源逆变：逆变电路的交流侧不与电网相连，而是直接接到负载，即将直流电逆变成某一频率或频率可变的交流电供给负载应用：交流电机变频调速、感应加热、不间断电源（UPS）逆变器的性能指标谐波系数HF：谐波分量有效值同基波分量有效值之比总谐波系数：表征一个实际波形和其基波的接近程度逆变效率单位重量的输出功率：衡量逆变器输出率密度的指标电磁干扰（EMI）和电磁兼容性（EMC）逆变器的分类按输出电压波形：方波逆变器、正弦波逆变器、阶梯波逆变器按输出交流电相数分类：单相逆变器、三相逆变器、多相逆变器按电流流向：单向逆变器、双向逆变器按主电路拓扑结构：推挽逆变器、半桥逆变器、全桥逆变器其他分类……逆变器工作原理图电压源逆变器的控制每半个工频周期内只输出一个脉冲，称为方波逆变器，每半个周期内有多个脉宽的脉冲序列组成，且脉冲宽度符合正弦波调制（SPWM）规律，称为正弦波脉宽调制输出推挽式VT1管栅极加驱动信号Ug1，VT1导通，VT2截止，变压器输出端感应出正电压VT2管栅极加驱动信号Ug2，VT2导通，VT1截止，变压器输出端感应出负电压局限性母线电压低，功率管承受开关电压2倍的直流电压变压器的利用率低，感性负载驱动困难半桥式逆变电路开关VT1导通时，电容C1上的能量释放到RL上，VT2导通时，C2上的能量释放到RLVT1和VT2轮流导通功率开关元件不导通时承受的直流电压为Ud，假设在C1=C2的前提下，功率管承受电流为2Id特点与应用交流电压幅值仅为Ud/2直流侧需分压电容器为使负载电压接近正弦波通常在输出端要接LC滤波，滤高次谐波电路结构简单，两只电容串联不会产生磁偏或直流分量，适合带变压器负载电路工作在工频时，电容值较大，电路成本上升用于几kW以下的小功率逆变单相全桥逆变电路对角线上管子交替导通Q1、Q3导通Uo=+Ud，Q2、Q4导通Uo=-Ud全桥的输出特点纯阻性负载，相同负载下，输出电压和输出电流的幅值为单向半桥的2倍方波逆变电路的问题结构简单，但输出的电能质量较差，谐波分量较大，失真明显改进——SPWM单极性正弦波脉宽调制方式用幅值Ur的参考正弦波Ur与幅值为Uc，频率为fc的三角波uc比较，产生功率开关管的驱动信号特点适用于消除低于等于2p-1次谐波，其中p为半个周期内调制脉冲的数目，如p=5时，2p-1=9THD（总谐波失真）得到明显改善——由FT特性可推导得到，FT特性不作具体分析双极性正弦脉宽调制以一个宽度按正弦规律变化的正、负双向脉冲对应交流输出波形的整个周期，通过正向脉冲与负向脉冲的宽度的差产生按正弦规律变化的正半周波和负半周波SPWM控制信号的生成方法模拟控制法：用正弦波和三角波信号作比较，产生相应的控制信号数字控制方式等效面积法自然采样法与规则采样法等效面积法按面积等效原理构成与正弦波等效的一系列等幅但宽度按正弦规律变化的矩形脉冲适合单极性控制，算法中计算的是正弦波形到横轴间的面积与模拟控制方式中单极性正弦脉冲调制方式一致自然采样法仿真模拟控制的双极性正弦脉冲调制，通过计算正弦调制波与三角波的交点位置，确定调制的脉冲宽度自然采样法对应的Uc=正弦调制波和第n个周期的三挑拨的交点时刻tA和tB满足：求出tA和tB，从而确定第n个三角波周期对应的脉冲宽度：45531[()]()()44443311[()]()()444ccccccccctnTnTTnTTtnTnTTnTTT其中其中——三角波的周期451-[()]sintT4431[()]sintT4CACCBCtnTtnTBAtt对称规则采样法E为A、B的中点脉宽满足212*(1sin())CETtMt不对称规则采样法适用于双极性控制，算法中采用三角载波是双极性的起始时刻t1取样调制波大小V（t1），以之为高作水平线，其与载波焦点时刻对应脉冲前沿时刻ta，在采样周期中点时刻t2取样条世博大小V（t2），并以之为高作水平线，其与载波的交点时刻对应脉冲后沿时刻tb常用于微处理器中其他专门产生SPWM的集成电路（三相）一些控制器或微处理器中集成了SPWM发生器如89XC196MC