单相全桥逆变电路分享

单相全桥逆变电路

单相全桥逆变电路也称“H 桥”电路，其电路拓朴结构如图1所示，由两个半桥

图1单相全桥电路拓朴结构

电路组成，以1800 方波为例说明单相全桥电路的工作原理，功率开关元件Q1 与Q4 互补，Q2 与Q3 互补，当Q1 与Q3 同时导通时，负载电压U0= +Ud；当Q2 与Q4 同时悼通时，负载两端U0= -Ud，Q1 Q3 和Q2 Q4 轮流导通，负载两端就得到交流电能。

图2全桥输出电压、电流波形

假设负载具有一定电感，即负载电流落后与电压 角度，在Q1Q3 功率管栅极加上驱动信号时，由于电流的带后，此时D1 D3 仍处于导通续流阶段，当经过y 电角度时，电流过零，电源向负载输送有功功率，同样当Q2 Q4 加上栅极驱动信号时D2D4 仍处于续流状态，此时能量从负载馈送回直流侧，再经过y 电角度后，Q2 Q4 才真正流过电流。单相全桥电路上述工作状况下Q1Q3 和Q2Q4 分别工作半个周期，其输出电压波形为180 度的方波，事实上这种控制方式并不实用，因为在实际的逆变电源中输出电压是需要可以控制和调节的，下面介绍输出电压的调节方法——移相调压法和脉宽调压法。

1 移相调压法

图3 移相控制原理

假设负载功率因数在（0~ 1）之间，且电流滞后于电压某一角度，则移相电路可分为6 个不同的工作时间段：

第一时段：有功输出模式，输出电压电流均为正——Q1 Q3 导通

第二时段：续流模式，电压为零但电流为正——Q1 Q2 导通

第三时段：回馈模式，电压为负但电流为正——D2D4 导通

第四时段：有功输出模式，电压为负电流为负——Q2 Q4 导通

第五时段：续流模式，电压为零但电流为负——Q4 D3 导通

第六时段：回馈模式，电压为正但电流为负——D1D3 导通

采用移相控制方式调节输出电压只需调节相移角y 即可，由于四个功率开关元件和四个续流二极管轮流对称工作，因此每个器件所承受的应力对称相等，对延长器件寿命

有利。

2 脉宽调节法

脉宽调节的控制波形如图4 所示，用一个幅值为Ur 的直流参考电平与幅值为Uc

单相方波逆变器的输出波形分析 推挽式、半桥式、全桥式逆变器输出的方波或矩形波，如图5 所示。

图5 矩形波形

a）脉宽为1800 b)脉宽为（1800 -y） 图5 所示方波的傅里叶级数展开式为

式中i U ——推挽式方波逆变器一次测单个绕组上的电压；1 N ——推挽式方波逆变器一次测两个相同的绕组匝数；2 N ——推挽式方波逆变器二次测绕组匝数 方波中含有幅值为4Ui N2 I（N1π）的基波分量外，还含有较大的低次谐波（3，5，7，9次）分量。该方波输出电压的有效值为

该矩形波同样只含有各奇次谐波，并且基波及谐波的幅值随脉宽变化，当脉宽等于1200时，3 次及3 倍数次谐波等于零。由图2-9b 可知，脉宽θ与调制度m 有关，即θ=mπ （2-6）；式中θ ——脉宽；m——调制度

输出电压的有效值为

由式（2-4）、（2-5）、（2-6）可知，n 次谐波的含量U2n /（Ui N2 /N1）、总的谐波畸变度THD 与调制度m 的关系，如图6 所示。矩形波的THD 随脉宽变化，即使脉宽为1200时，THD 仍有30%。

图6 矩形波的n 次谐波含量、总谐波畸变度与调制度的关系