一、單相半橋逆變電路結構
單相半橋逆變電路以其簡潔的架構在電力電子領域廣泛應用。基本設計由兩個晶閘管(T1和T2)和兩個反饋二極管(D1、D2)構成。每個二極管和晶閘管與三線直流電源反并聯,確保電源端提供平衡的直流電壓。這種配置不僅實現了高效的電能轉換,還具備一定的電路保護功能。
負載(RL)連接在A點和B點之間,A點相對B點始終為正電位。電流方向定義為:從A到B為正,反之為負。


二、工作原理
(一)開關器件
雖然晶閘管是傳統選擇,但在現代設計中,IGBT或功率MOSFET等全控型器件更常用。這些器件允許更精細的控制,提升電路性能。
(二)門控信號
晶閘管T1和T2分別受門控信號ig1和ig2控制。當柵極信號存在時,晶閘管導通;信號移除時,晶閘管在電流過零時換向。
(三)RL負載特性
由于感性負載特性,輸出電流波形與輸出電壓波形存在差異。輸出電流Io隨時間呈指數變化,且滯后于輸出電壓,相位差為:
Φ=tan?¹(ωL/R)
三、單相電壓型半橋逆變電路詳解
(一)電路組成
直流輸入電源:提供穩定的直流電壓,是逆變電路的能量來源。
全控型開關器件:通常采用IGBT或MOSFET,通過控制其通斷實現直流到交流的轉換。
負載:連接在逆變電路輸出端,可以是各種用電設備。
電容器:在某些設計中,直流側串聯兩個電容器以穩定直流電壓并確保電壓均衡。
(二)工作原理
開關狀態控制:通過交替控制兩個開關器件的通斷,使負載上的電流和電壓形成類似正弦波的波形。
開關脈沖產生:當有源開關閉合時,形成陡峭的電流脈沖,導致負載電流和電壓逐漸上升。
無源開關作用:當有源開關斷開時,負載電流通過無源開關(如二極管)續流,電壓迅速下降。


四、單相電壓型半橋逆變電路優缺點
(一)優點
結構簡單:相較于其他逆變電路,器件數量少,設計簡潔。
控制方便:通過控制開關器件的通斷,易于實現直流到交流的轉換。
(二)缺點
輸出電壓幅值限制:輸出交流電壓幅值僅為直流輸入電壓的一半(Um=Ud/2),限制了應用范圍。
電容器電壓均衡問題:需要精確控制兩個串聯電容器的電壓均衡,增加控制復雜性。
變壓器利用率低:導致能量轉換效率較低。
帶感性負載能力弱:感性負載易引起電流波形畸變,影響輸出電壓質量。
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