电压型逆变电路详解：单相半桥与全桥结构

第四章着重讨论了电压型逆变电路（Voltage Source Inverter, VSI），这是一种在电力电子技术中广泛应用的转换器，特别适用于将直流电(DC)转换为交流电(AC)的场合。这种类型的逆变器通常在直流侧具有电压源或并联的大电容，这使得直流电压波动较小，提供了较高的电压质量。 在电压型逆变电路中，关键组成部分是逆变桥，它由多个功率开关管组成，并通过反并联的二极管进行续流，以确保电流连续性。单相半桥VSI是其中一种常见形式，它利用两个互补的开关器件V1和V2，每个器件在一个周期内交替导通和截止，形成矩形波输出电压。虽然它结构简单，但输出电压幅值只有输入电压的一半（Um=Ud/2），并且需要串联两个电容器来平衡电压。 半桥VSI的优点在于设备配置简单，适合小型功率应用，如几千瓦以下的逆变电源。然而，其缺点包括输出电压峰值较低以及对电容器均衡性的要求。输出电压的控制基于开关器件的交替导通和续流二极管的工作模式，遵循一定的导通规律，即每个桥臂导通半个周期，同时确保二极管在功率开关前导通以维持电流连续。 另一种常见的结构是单相全桥VSI，它通过四个开关器件V1至V4实现更为全面的电压控制。全桥结构的优势在于可以输出更高的电压峰值（Um=Ud），并且电容器配置相对简化。它的脉冲控制方法类似于半桥，但是开关器件的同步操作使得输出电压更加平滑，更适用于需要更高电压输出的场合。 电压型逆变电路是电力电子技术中的核心组件，它在电力驱动、照明控制、电机调速等众多领域都有着广泛的应用。理解和掌握其工作原理、控制策略以及优缺点，对于设计和优化电力电子系统至关重要。通过深入研究这些电路，工程师能够更好地满足不同应用场景的需求，提高能效并确保系统的稳定运行。