深度剖析DC–AC變換器逆變器

將直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓的裝置稱為DC–AC轉(zhuǎn)換器或“逆變器”。逆變器將電池電壓（如12伏直流或24伏直流）轉(zhuǎn)換為110伏交流或220伏交流。我們生活中用的電源插座有220伏/110伏，我們沒有辦法儲(chǔ)存交流電源，但可以把直流電儲(chǔ)存在電池里。因此，為了節(jié)省家用插座的電能，出現(xiàn)了AC-DC轉(zhuǎn)換器（整流器）的發(fā)展。

這些直流電池可以提供直流電流，我們的設(shè)備設(shè)計(jì)為使用交流電源。因此，逆變器的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生。

全橋逆變器

這個(gè)反相器是用四個(gè)電橋連接的開關(guān)構(gòu)成的。通過一次適當(dāng)?shù)卮蜷_和關(guān)閉兩個(gè)開關(guān)，可以獲得2級(jí)交流（脈動(dòng)直流）輸出。

根據(jù)開關(guān)的不同狀態(tài)，輸出電平將在+VDC和–VDC之間波動(dòng)

S1和S2閉合輸出=+VDC

S3和S4閉合輸出=-VDC

S1和S3閉合輸出=0

S2和S4閉合輸出=0

真正的開關(guān)需要開關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)間，這稱為消隱時(shí)間。

方波逆變器

這是最簡(jiǎn)單的逆變器。電源電壓是Vs.考慮RL負(fù)載。當(dāng)Q1和Q2傳導(dǎo)時(shí)，輸出連接到+Vs。當(dāng)Q3和Q4傳導(dǎo)時(shí)，輸出連接到–Vs。該交流輸出電壓與正弦波不完全相同，但具有一些交流特性，在某些應(yīng)用中可能有用。

流過開關(guān)的電流必須是雙向的，但真正的開關(guān)，如絕緣柵雙極晶體管（IGBTs）只能朝一個(gè)方向流動(dòng)。所以我們?cè)诿總€(gè)開關(guān)上加了反并聯(lián)的反饋二極管。在開關(guān)電流應(yīng)為負(fù)的間隔期間，二極管將傳導(dǎo)電流。在一個(gè)正周期中，二極管將產(chǎn)生反向偏壓。

多電平逆變器

到目前為止，我們已經(jīng)看到了單電源3電平（+VDC，-VDC，0）方波逆變器?，F(xiàn)在這一概念可以擴(kuò)展到具有多個(gè)直流電源和多個(gè)輸出直流電平的多電平逆變器。

假設(shè)系統(tǒng)有兩個(gè)方波逆變器，每個(gè)方波逆變器有一個(gè)電池。一共有兩個(gè)電壓源。因此輸出電平為+2VDC，+VDC，0，-VDC，-2VDC

第一個(gè)方波逆變器的輸出與下一個(gè)逆變器串聯(lián)，形成多級(jí)或多電平逆變器。這些類型的逆變器的輸出形狀與正弦波非常相似，它們的應(yīng)用范圍很廣，包括調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)和將光伏等可再生能源連接到電網(wǎng)。

在雙源逆變器中，一個(gè)電壓源和H橋必須比另一個(gè)電壓源和H橋輸出更長(zhǎng)的脈沖，從而獲得正弦波輸出。這樣一來，一個(gè)直流電源（電池）的放電速度會(huì)比另一個(gè)快。一種稱為模式交換的技術(shù)用于每個(gè)直流電源電池平均進(jìn)行相同的時(shí)間。第一個(gè)源必須在上半個(gè)周期中進(jìn)行較長(zhǎng)的時(shí)間段，而另一個(gè)源必須在下半個(gè)周期中進(jìn)行較長(zhǎng)的時(shí)間段。以這種方式，在一個(gè)完整的周期內(nèi)，兩個(gè)來源的行為是平等的。

二極管鉗位多電平逆變器

具有多個(gè)直流電壓源電池的多電平逆變器電路。我們可以使用多個(gè)電容器，只使用一個(gè)直流電源電池。電容器將相互串聯(lián)，并使用單個(gè)直流電池作為電源。雙電容單電池多電平逆變器的輸出電壓水平為（VDC，VDC/2，0，-VDC/2，-VDC）