單相全橋逆變電路

單相全橋逆變電路也稱“H 橋”電路，其電路拓樸結構如圖1所示，由兩個半橋

圖1單相全橋電路拓樸結構

電路組成，以1800 方波為例說明單相全橋電路的工作原理，功率開關元件Q1 與Q4 互補，Q2 與Q3 互補，當Q1 與Q3 同時導通時，負載電壓U0= +Ud；當Q2 與Q4 同時悼通時，負載兩端U0= -Ud，Q1 Q3 和Q2 Q4 輪流導通，負載兩端就得到交流電能。

圖2全橋輸出電壓、電流波形

假設負載具有一定電感，即負載電流落后與電壓? 角度，在Q1Q3 功率管柵極加上驅動信號時，由于電流的帶后，此時D1 D3 仍處于導通續流階段，當經過y 電角度時，電流過零，電源向負載輸送有功功率，同樣當Q2 Q4 加上柵極驅動信號時D2D4 仍處于續流狀態，此時能量從負載饋送回直流側，再經過y 電角度后，Q2 Q4 才真正流過電流。單相全橋電路上述工作狀況下Q1Q3 和Q2Q4 分別工作半個周期，其輸出電壓波形為180 度的方波，事實上這種控制方式并不實用，因為在實際的逆變電源中輸出電壓是需要可以控制和調節的，下面介紹輸出電壓的調節方法——移相調壓法和脈寬調壓法。

1 移相調壓法

圖3 移相控制原理

假設負載功率因數在（0~ 1）之間，且電流滯后于電壓某一角度，則移相電路可分為6 個不同的工作時間段：

第一時段：有功輸出模式，輸出電壓電流均為正——Q1 Q3 導通

第二時段：續流模式，電壓為零但電流為正——Q1 Q2 導通

第三時段：回饋模式，電壓為負但電流為正——D2D4 導通

第四時段：有功輸出模式，電壓為負電流為負——Q2 Q4 導通

第五時段：續流模式，電壓為零但電流為負——Q4 D3 導通

第六時段：回饋模式，電壓為正但電流為負——D1D3 導通

采用移相控制方式調節輸出電壓只需調節相移角y 即可，由于四個功率開關元件和四個續流二極管輪流對稱工作，因此每個器件所承受的應力對稱相等，對延長器件壽命

有利。

2 脈寬調節法

脈寬調節的控制波形如圖4 所示，用一個幅值為Ur 的直流參考電平與幅值為Uc

單相方波逆變器的輸出波形分析 推挽式、半橋式、全橋式逆變器輸出的方波或矩形波，如圖5 所示。

圖5 矩形波形

a）脈寬為1800 b)脈寬為（1800 -y） 圖5 所示方波的傅里葉級數展開式為

式中i U ——推挽式方波逆變器一次測單個繞組上的電壓；1 N ——推挽式方波逆變器一次測兩個相同的繞組匝數；2 N ——推挽式方波逆變器二次測繞組匝數 方波中含有幅值為4Ui N2 I（N1π）的基波分量外，還含有較大的低次諧波（3，5，7，9次）分量。該方波輸出電壓的有效值為

該矩形波同樣只含有各奇次諧波，并且基波及諧波的幅值隨脈寬變化，當脈寬等于1200時，3 次及3 倍數次諧波等于零。由圖2-9b 可知，脈寬θ與調制度m 有關，即θ=mπ （2-6）；式中θ ——脈寬；m——調制度

輸出電壓的有效值為

由式（2-4）、（2-5）、（2-6）可知，n 次諧波的含量U2n /（Ui N2 /N1）、總的諧波畸變度THD 與調制度m 的關系，如圖6 所示。矩形波的THD 隨脈寬變化，即使脈寬為1200時，THD 仍有30%。

圖6 矩形波的n 次諧波含量、總諧波畸變度與調制度的關系