4.2 单相半桥逆变电路方波调制(1)
逆变电路
基波的幅值Uo1m： U o1m
4U d 1.27U d
2 2U dLeabharlann 基波有效值Uo1： U o1
0.9U d
上述公式对半桥逆变电路同样适用，只是公式中的Ud要换成Ud/2
逆变电路的主要应用 处理各种直流电源：如把蓄电池、干电池、太阳能电池等直流电源变成交 流电源。 交流电机变频调速、不间断电源、感应加热电源等。
2
4.1 换流方式
4.1.1 逆变电路的基本工作原理
以单相桥式逆变电路为例说明：
P98
P98
S1~S4是桥式逆变电路的4个桥臂。 把直流电变成了交流电的原理： t1～t2期间：S1、S4闭合，S2、S3断开：负载电压uo为正(左正右负) t2～t3期间：S1、S4断开，S2、S3闭合：负载电压uo为负(左负右正) 改变两组开关的切换频率，即可改变输出交流电的频率。 电阻负载时，负载电流io和负载电压uo的波形相同，相位也相同。 阻感负载时，负载电流io相位滞后于负载电压uo的相位，两者波形也不同。
14
全桥逆变电路的移相调压方式
P102
前述对称交替驱动180°的全桥电路输出交流电压的有效值 只能通过改变直流电压Ud来实现。下面用移相方式调节输 出电压。将V4、V3的驱动信号相对于V1、V2前移，驱动 脉冲宽度仍为180°。 工作过程 ①t1时刻前：V1和V4导通， uo=+Ud ②t1时刻：关断V4，驱动V3。但V3不能立刻导通。因负载电感 中的电流io不能突变，二极管VD3导通与V1构成通道续流 (续流回路：RL-VD3-V1)，期间uo=0 ③t2时刻：使V1截止，驱动V2，但V2不能立刻导通。因负载电 流io尚未降到零，VD2导通续流， VD2与VD3构成通道续流 (续流回路：RL-VD3-电源-VD2)。期间uo=-Ud ④当负载电流io过零并开始反向时，VD2和VD3截止，V2和V3开 始导通，uo仍为-Ud ⑤t3时刻：关断V3，驱动 V4。但V4不能立刻导通，VD4导通续 流，uo再次为零。
单相半桥逆变电路
目录摘要 (1)第一章系统方案设计及原理 (2)1.1、系统方案 (2)1.2、系统工作原理 (2)1.2.1、逆变电路的基本工作原理 (2)1.2.2、单相半桥阻感负载逆变电路 (3)1.2.3、单相半桥纯电阻负载逆变电路 (4)1.3、IGBT的结构特点和工作原理 (4)1.3.1、IGBT的结构特点 (4)1.3.2、IGBT对驱动电路的要求 (6)第二章硬件电路设计与参数计算 (7)2.1、系统硬件连接 (7)2.1.1、单相半桥无源逆变主电路如图下所示 (7)2.2、整流电路设计方案 (8)2.2.1、整流变压器的参数运算 (8)2.2.2、整流变压器元件选择 (9)2.2.3、整流电路保护元件的选用 (9)2.3、驱动电路设计方案........................................................................... 错误!未定义书签。
2.3.1、IGBT驱动器的基本驱动性能.............................................. 错误!未定义书签。
2.3.2、驱动电路................................................................................ 错误!未定义书签。
2.4、触发电路设计方案........................................................................... 错误!未定义书签。
第三章系统仿真.............................................................................................. 错误!未定义书签。
3.1、建立仿真模型................................................................................... 错误!未定义书签。
单相半桥电压型逆变电路的工作原理
单相半桥电压型逆变电路的工作原理
单相半桥电压型逆变电路是一种常见的逆变电路拓扑结构，常用于单相交流电源到直流电源的转换，适用于小功率应用。
以下是单相半桥电压型逆变电路的基本工作原理：
1.电源输入：单相半桥逆变电路通常接收单相交流电源作为输入。
这可以是来自电网的交流电，例如家用电源。
2.整流桥：输入的交流电源首先经过整流桥，将交流电转换为直
流电。
整流桥可以采用二极管桥或可控硅桥等。
3.滤波电容：为了减小直流电的脉动，逆变电路的输出端连接一
个滤波电容，用于平滑直流电压。
4.半桥逆变器：接下来是半桥逆变器部分，由两个功率开关（通
常是可控硅或晶闸管）组成。
这两个功率开关分别连接到正负
直流电压源和负载。
5.PWM控制：半桥逆变器通过PWM（脉宽调制）控制方式来
实现输出波形的控制。
通过调整开关的导通时间，可以控制输
出波形的幅值。
6.输出变压器：在半桥逆变器的输出端连接一个输出变压器，用
于改变输出电压的大小，以适应负载的需要。
7.输出负载：最终，经过输出变压器调整后的交流电源输出到负
载，可以是各种电器设备或电动机。
总体而言，半桥电压型逆变电路通过控制功率开关的导通时间，实现对输出交流电压幅值的调节，从而满足负载的电源需求。
这种逆变
电路通常用于小功率、单相电源的应用，例如家用电器、电子设备等。
单相桥式逆变pwm控制技术方程
单相桥式逆变pwm控制技术方程下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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单相方波电压逆变
0.45Ud，且直流侧需两电容器串联，要控制两者电 压均衡。
应用：
用于几kW以下的小功率逆变电源。 单相全桥、三相桥式都可看成若干个半桥逆变电 路的组合。
4-11
单相电压型方波全桥逆变电路
2) 全桥逆变电路
共四个桥臂，可看成两个半桥 电路组合而成。
总谐波失真度THD
U 01rms
2U d
2
0.45Ud
0.45 200 90V
U0
Ud 2
100V , P0
U
2 0
/
R
1002 10
1000W
I0
U0 R
100 10
10A
IV
I0 2
5A
THD
U
2 0
U
2 01
0.52 0.452 48.4%
U 01
0.45
4-10
4.2.1 单相电压型方波逆变电路
量；VD1或VD2通时，io和 uo反向，电感中贮能向直
流侧反馈。VD1、VD2称 为反馈二极管,它又起着使
负载电流连续的作用，又
称续流二极管。
u
a)
o
Um
O
t
-Um
io
O
t3 t1 t2
t4
t5 t6
t
ON V1 V2 V1 V2
VD1 VD2 VD1 VD2 b)
单相半桥电压型逆变电路及其
工作波形
4-8
输出电压有效值
U0rms
2 T0
T0 2
0
Ud 2
2
dt
Ud 2
单相半桥逆变电路工作过程
单相半桥逆变电路工作过程单相半桥逆变电路是一种常用的逆变电路结构，可以将直流电能转换为交流电能。
它由两个开关管和两个二极管组成，通过控制开关管的导通和关断来控制电路的工作状态。
下面将详细介绍单相半桥逆变电路的工作过程。
在单相半桥逆变电路中，一个开关管和一个二极管串联连接，称为高侧开关管，另一个开关管和一个二极管并联连接，称为低侧开关管。
高侧开关管和低侧开关管之间通过负载相连。
在工作过程中，高侧开关管和低侧开关管交替导通和关断，从而实现对负载电压的控制。
当高侧开关管导通时，负载电压为正极性。
此时，负载电流通过高侧开关管和负载正极之间的通路流入负载，同时，负载的电容开始充电。
在这个过程中，低侧开关管处于关断状态，负载电流通过二极管流回负载的负极，此时二极管处于正向偏置状态，承担起了回路的导通功能。
接着，当高侧开关管关断时，负载电压为零。
此时，负载电流仍然通过高侧开关管和负载正极之间的通路流入负载，负载的电容继续充电。
与此同时，低侧开关管导通，负载电流通过低侧开关管和负载负极之间的通路流回电源，此时二极管处于反向偏置状态，不起导通作用。
当低侧开关管导通时，负载电压为负极性。
此时，负载电流通过低侧开关管和负载负极之间的通路流入负载，负载的电容继续充电。
与此同时，高侧开关管处于关断状态，负载电流通过二极管流回负载的正极，此时二极管处于正向偏置状态，承担起了回路的导通功能。
通过以上工作过程的循环，单相半桥逆变电路可以实现对负载电压的控制。
通过控制高侧开关管和低侧开关管的导通和关断时间，可以改变负载电压的大小和频率。
当高侧开关管和低侧开关管交替导通和关断时，负载电压呈现正弦波形。
需要注意的是，在实际应用中，为了保证负载电压和电流的稳定性，需要对开关管进行精确的控制。
通过合理的开关管触发角和工作频率的选择，可以实现电路的高效运行和稳定输出。
单相半桥逆变电路通过控制开关管的导通和关断来实现对负载电压的控制。
通过高侧开关管和低侧开关管的交替工作，负载电压呈现正弦波形，实现了直流电能向交流电能的转换。
详细逆变电路原理分析
电容C和电感L、电阻R构成并联谐振
电路，所以称这种电路为并联谐振式逆
变电路。
本电路采用负载换流，即要求负载 电流超前电压，因此，补偿电容应使负 载过补偿，使负载电路工作在容性小失 图4.6.1 并联谐振式逆变电路的原理图
谐情况下。
详细逆变电路原理分析
２、工作原理：
并联谐振式逆变电路属电流型，故 其交流输出电流波形接近矩形波，其中 包含基波和各次谐波。
2、工作原理
3 、电路参数计算
4.5.2 串联谐振式逆变电路
1、电路结构
2、工作原理
返
回
详细逆变电路原理分析
4.5.1 并联谐振式逆变电路 大滤波电感
１、电路结构:
小电感，限制晶闸 管电流上升率
• 负载为中频电炉，实际上是一个感
应线圈，图中L和R串联为其等效电路。 因为负载功率因数很低，故并联补偿电 容器C。
图4.3.1 电压型半桥逆变电路及其电压电流波形 详细逆变电路原理分析
优点： 简单，使用器件少； 缺点：
1）交流电压幅值仅为Ud/2； 2）直流侧需分压电容器； 3）为了使负载电压接近正弦波通常在输出端要 接LC滤波器，输出滤波器LC滤除逆变器输 出电压中的高次谐波。
应用：用于几kW以下的小功率逆变电源；
详细逆变电路原理分析
4.1.1逆变器的性能指标
（1）谐波系数HF：谐波分量有效值同基波分量有致值 之比。
（2）总谐波系数：总谐波系数表征了一个实际波形 同其基波的接近程度。 （3）逆变效率 （4）单位重量的输出功率:衡量逆变器输出率密度的 指标。 （5）电磁干扰（EMI）和电磁兼容性（EMC）
详细逆变电路原理分析
π+θ≤ωt≤2π 期 间 ， T2 和 T3 才 导 通 。
单相逆变电路工作原理
单相逆变电路工作原理单相逆变电路指的是将直流电转换为交流电的电路。
这种电路通常由逆变器、控制电路和滤波电路等部分组成。
在工业控制、交流电源、太阳能逆变器等领域中，单相逆变电路起着至关重要的作用。
下面将详细介绍单相逆变电路的工作原理，以及其在各个领域中的应用。
一、单相逆变电路的工作原理单相逆变电路是指将直流电能转换为交流电能的电路。
其工作原理主要基于开关管的导通和截止来实现。
在单相逆变电路中，最常用的开关器件是双极型晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）。
逆变电路可以分为两种基本结构：全桥逆变和半桥逆变。
（一）全桥逆变电路全桥逆变电路由四个开关管组成，可以将直流电源转换为交流电源。
在正半周，开关管1和开关管4导通，而开关管2和开关管3截止，将电压施加在电容上，电容充电并为负载提供电源。
在负半周，开关管2和开关管3导通，而开关管1和开关管4截止，电容放电并为负载提供电源。
通过这种方式，全桥逆变电路可以实现直流电到交流电的转换。
（二）半桥逆变电路半桥逆变电路由两个开关管组成，可以将直流电源转换为交流电源。
在正半周，开关管1导通，开关管2截止，电容通过开关管1充电并为负载提供电源。
在负半周，开关管2导通，开关管1截止，电容通过开关管2放电并为负载提供电源。
半桥逆变电路通常用于小功率应用，成本更低，效率更高。
在实际应用中，单相逆变电路通常配备PWM控制电路，以实现对输出波形的精确控制。
PWM控制电路可以通过控制开关管的工作周期和占空比来调整输出交流电的频率和幅值，从而满足不同的应用需求。
二、单相逆变电路在各领域的应用1. 工业控制领域单相逆变电路广泛应用于各种工业控制设备中。
如变频调速器、UPS电源、电动机驱动器等。
工业控制领域对电能质量和稳定性要求非常高，单相逆变电路通过PWM控制技术可以提供高质量的交流电能，满足工业生产对电能的各种需求。
2. 交流电源领域在交流电源领域，单相逆变电路常用于电网并网逆变器、光伏逆变器等设备中。
单相半桥型逆变电路原理
单相半桥型逆变电路原理
在单相半桥型逆变电路中，一侧的开关器件被称为高侧开关器件，另一侧的开关器件被称为低侧开关器件。
在正半周，高侧开关器件导通，产生高电平；在负半周，低侧开关器件导通，产生低电平。
通过交替切换高低电平，可以合成一个近似正弦波的交流电压。
1.上桥臂导通：对于一个周期的上半部分，高侧开关器件导通，而低侧开关器件截止。
这使得上桥臂电容的顶端电压为正，而底端电压为零。
2.下桥臂导通：对于一个周期的下半部分，低侧开关器件导通，而高侧开关器件截止。
这使得下桥臂电容的顶端电压为零，而底端电压为负。
3.上下桥臂切换：在每个周期的两个部分之间，高侧和低侧开关器件切换状态，以形成一个交替的电压输出。
这个过程被称为电压翻转。
通过适当地控制开关器件的开关状态和时间，可以调整输出波形的频率和幅度。
此外，通过连接滤波器电路，可以进一步滤除逆变电路输出中的高频噪声，以获得更平滑的输出波形。
总结起来，单相半桥型逆变电路通过周期性地开关高低侧开关器件，将直流电源的电压转换为交流电压。
它的工作原理基于高低电平的交替切换，形成近似正弦波的输出。
这种电路结构简单，成本低廉，广泛应用于各种领域。
电力电子技术4章 逆变电路
u WN'
c)
O
u UV
Ud
d)
O
t t
负载相电压
uUN uUN' uNN'
uVN uVN'
uNN'
uWN uWN' uNN '
图4-10电压型三相桥式逆 变电路的电压工作波形
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4.1.2 换流方式分类
换流方式总结：
器 件 换 流 —— 适 用 于 全 控 型 器 件 （ IGBT 、 MOSFET等）。
其余三种方式——针对晶闸管（SCR）。
器件换流和强迫换流——属于自换流（器件、 变流器自身）。
电网换流和负载换流——属于外部换流(电网、 负载电压)。
当电流不是从一个支路向另一个支路转移，而
Automation
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15/53
优缺点：
结构简单，使用器件较少。
输出交流电压的幅值 Um=±Ud/2。 ，且直流侧需 要两个电容器并联，工作时需 要考虑两个电容电压的均衡， 因而仅使用于小功率逆变电路。
与全桥电路的比较：
比全桥电路少用一半开关器件。
器件承受的电压为2Ud，比全桥电路高 一倍。 必须有一个变压器 。
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19/53
4.2.2 三相电压型逆变电路
三个单相半桥单元逆变电路可组合成一个三 相逆变电路 应用最广的是三相桥式逆变电路
单相半桥逆变器工作原理-概述说明以及解释
单相半桥逆变器工作原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述单相半桥逆变器是一种常见的电力电子装置，用于将直流电源转换为交流电源。
它由一对开关管和相应的驱动电路组成，可以实现电压或频率的变换。
单相半桥逆变器具有结构简单、成本低廉、效率高等优点，因此在许多领域中得到了广泛应用。
单相半桥逆变器的工作原理基于开关管的开关动作来实现直流电源到交流电源的转换。
当开关管导通时，直流电源的电流通过开关管和输出电感，形成了一个闭合的回路，从而将电力传输到负载上。
而当开关管关断时，电感中的能量会形成反向电压，将负载端的电压逆变为负值或零值。
通过不断地交替开关管的导通和关断，单相半桥逆变器可以通过调节导通时间比例来控制输出交流电源的电压和频率。
单相半桥逆变器的工作过程可以简单描述为：当第一个开关管导通时，电流流过该开关管和输出电感，正负极性的电压分别施加在负载上；而第二个开关管关断时，电感中的能量会产生反向电压，将负载端的电压逆转为负值或零值。
通过不断地交替开关管的导通和关断，单相半桥逆变器可以控制输出的交流电源的电压和频率。
单相半桥逆变器在各个领域都有广泛的应用。
在家庭电器、工业机械、电子设备等领域中，单相半桥逆变器可以将直流电源转换为交流电源，从而实现对各种电动设备的供电。
此外，单相半桥逆变器还可以用于太阳能发电系统、电动汽车充电器、UPS电源等领域，为这些领域的电力转换和电能控制提供稳定可靠的解决方案。
综上所述，单相半桥逆变器是一种重要的电力电子装置，通过开关管的开关操作将直流电源转换为交流电源。
其工作原理简单，结构紧凑，成本低廉，并且在许多领域中具有广泛的应用前景。
对于未来的发展，进一步的研究可以集中在提高逆变器的效率、减小电磁干扰、改进控制策略等方面，以满足不断增长的电力转换需求。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将围绕单相半桥逆变器的工作原理展开详细探讨。
为了方便读者更好地理解，本文将按照以下结构进行组织和叙述。
4.3 单相全桥逆变电路方波调制(1)
0
2
ia
VD/R
0
输出电压波形
3
t
负载电流波形
t
输出电压的大小取决于直流电压，基波频 率和相位取决于驱动脉冲的频率和相位
纯电阻负载时，电流 ia 是与电压 uan 同相的方波
单相全桥逆变电路（电感负载）
id
D1 T3
D3
VD
T1
a
ia
L
b
T2
D2 T4
D4
1. T1T4驱动导通，T2T3关断，电流上升
单相全桥逆变电路（阻感负载）
id
D1 T3
D3
VD
T1
a
ia
Z
b
T2
D2 T4
D4
ia
n 1,3,5
V1m nZn
sin
(nt
n )
Zn R2 (nL)2
vab
VD
T1 T4 ON
T2 T3 ON
0
2
ia
D1 D4
D2 D3
0
T1 T4
T2 T3
输出电压波形
3
t
负ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电流波形
t
输出电压始终是180°方波。输出电流波形由负载特性决定。
01
目录
02
单相全桥逆变电路方波调制 小结与思考
01 单相全桥逆变电路方波调制
单相全桥逆变电路（电阻负载）
id
D1
T3
VD
T1
ia
R
a
T2
D2
T4
D3
T1、T4一组，T2、T3一组
T1、T4驱动导通时，T2、T3关断
b
T2、T3驱动导通时，T1、T4关断
单相全桥逆变电路和单相半桥逆变电路
单相全桥逆变电路和单相半桥逆变电路在这个科技飞速发展的时代，逆变器就像是电路里的小精灵，把直流电变成交流电，真是让人眼前一亮！你有没有想过，为什么我们家的电器能那么“聪明”？这全靠那些逆变电路啦！今天咱们就来聊聊单相全桥逆变电路和单相半桥逆变电路。
哎呀，名字听上去有点复杂，不过别担心，我会让你轻松搞定这些“名词”。
单相全桥逆变电路，这可真是个“大玩家”！想象一下，它就像一位全能的舞者，四个开关器件在舞台上翩翩起舞。
每一个开关都能开能关，组合起来，就能把直流电源的电流换成漂亮的交流电。
这种电路的好处就像是买了一张VIP通行证，功率大、效率高，真是个小猛兽。
电流的波形美得就像是艺术品，咱们说这是一种“正弦波”。
这种电路还能实现更好的电压控制，哇，简直是电气工程师的梦想啊！你知道吗？这个全桥逆变电路就像是在你的家里举办了一场大型派对，四个开关器件像朋友一样互相配合，搞得热闹非凡。
这样一来，逆变器的性能就像是在喝了红牛，瞬间变得强大。
可是，有好就有坏，使用这个电路的时候，元件的损耗也会比较大。
你想啊，开关频繁地开关，那电流的热量可得要控制得当，不然可就“烧成灰”了，哈哈。
再说说单相半桥逆变电路。
听上去是不是没那么复杂？它其实就像是全桥的“小弟弟”。
这个电路只有两个开关器件，所以运行起来简单很多。
就像是你和好友一起去游乐场，少了几个伙伴，但乐趣依旧不少。
这种电路的好处是它对电源的要求相对简单，适合家庭用电，轻松搞定小家电的需求。
虽然功率没全桥那么大，但在日常生活中，这已经绰绰有余了。
半桥逆变电路的波形虽然没有全桥的那样完美，但也是相当不错。
想想你喝的饮料，虽然不是特别高档，但足够解渴就行，对吧？这个电路在成本上也更亲民，尤其是对于那些不想花大钱但又想体验“逆变生活”的家庭，真是个理想的选择。
别以为电路的运行就只有这些，实际上，它们的工作状态可是能让你大吃一惊！你知道电流在电路中流动的感觉吗？就像是一场音乐会，节奏起伏，气氛热烈。
单相半桥型逆变电路原理
+ U.单相半桥型逆变电路原理UV1dVD21io R LduU od2VD2V2-a)在直流侧接有两个相互串联的足够大的电容，两个电容的联结点是直流电源的中点。
半桥逆变电路有两个桥臂，每个桥臂有一个可控器件和一个反并联二极管组成。
负载联结在直流电源中点和两个桥臂联结点之间。
设开关器件 V1 和 V2 栅极信号在一周期内各半周正偏、半周反偏，两者互补。
当负载为感性时，工作波形如图所示.uoUmOt -Umiot tO34t t tt1256V V V V1212VD VD VD VDu1212oUtmOt -Umiot tO34t t tt1256V V V1V122VD VD VD VD1212tt3 时刻 io 降为零时， VD2 截止， V2 开通， io 开始反向并逐渐增大。
t4 时刻给 V2 关断信号，给 V1 开通信号， V2 关断，VD1 先导通续流， t5 时刻V1 才开通。
.uoUmOt -Umiot tO34t t tt1256V V V1V122VD VD VD VD1212tV1 或 V2 通时，负载电流io 和电压 uo 同方向，直流侧向负载提供能量VD1 或 VD2 通时， io 和 uo 反向，负载电感中贮藏的能量向直流侧反馈负载电感将其吸收的无功能量反馈回直流侧，反馈回的能量暂时储存在直流侧电容器中，直流侧电容器起着缓冲这种无功能量的作用。
是负载向直流侧反馈能量的通道反馈二极管使负载电流连续续流二极管.可控器件是不具有门极可关断能力的晶闸管时，须附加强迫换流电路才能正常工作。
半桥逆变电路特点优点：简单，使用器件少缺点：输出交流电压幅值Um 仅为 Ud/2 ，直流侧需两电容器串联，工作时要控制两个电容器电压均衡半桥逆变电路常用于几kW 以下的小功率逆变电源。
单相半桥无源逆变电路的设计文档
1概述1.1课题背景和意义功率MOSFET(金属－氧化物-半导体场效应晶体管)是最重要的一种功率场效应晶体管,除此之外还有MISFET、MESFET、JFET等几种。
功率MOSFET为功率集成器件，内含数百乃至上万个相互并联的MOSFET单元。
为提高其集成度和耐压性,大都采用垂直结构(即VMOS)，如VVMOS（V型槽结构）、VUMOS、SIPMOS等。
图1如图1显示了一种SIPMOS（n沟道增强型功率MOSFET）的部分剖面结构。
其栅极用导电的多晶硅制成,栅极与半导体之间有一层二氧化硅薄膜,栅极与源极位于硅片的同一面，漏极则在背面。
从总体上看，漏极电流垂直地流过硅片，漏极和源极间电压也加在硅片的两个面之间。
该器件属于耗尽型n沟道的功率MOSFET，其源极和漏极之间有一n型导电沟道,改变栅极对源极的电压，可以控制通过沟道的电流大小。
耗尽型器件在其栅极电压为零时也存在沟道，而增强型器件一定要施加栅极电压才有沟道出现。
与n沟道器件对应,还有p沟道的功率MOSFET。
图2图2为图1所示SIPMOS的输出特性。
它表明了栅极的控制作用及不同栅极电压下，漏极电流与漏极电压之间的关系。
图2中，在非饱和区(Ⅰ),源极和漏极间相当于一个小电阻；在亚阈值区(Ⅲ)则表现为开路；在饱和区(Ⅱ)，器件具有放大作用。
功率MOSFET属于电压型控制器件。
它依靠多数载流子工作,因而具有许多优点:能与集成电路直接相连；开关频率可在数兆赫以上（可达100MHz），比双极型功率晶体管(GTR)至少高10倍；导通电阻具有正温度系数,器件不易发生二次击穿,易于并联工作。
与GTR相比，功率MOSFET的导通电阻较大，电流密度不易提高，在100kHz以下频率工作时,其功率损耗高于GTR。
此外，由于导电沟道很窄（微米级）,单元尺寸精细，其制作也较GTR困难。
在80年代中期,功率MOSFET的容量还不大（有100A/60V，75A/100V，5A/1000V等几种）。
单相方波逆变电路
单相方波逆变电路单相方波逆变电路核心提示：单相方波逆变电路一、基本电路结构二、理想条件假定1、器件特性理想：功率器件无损耗、无延时，开关状态切换瞬间完成；随着技术进步，实际器件与理想状况差别越来越小。
2、电源特性理想：逆变能量来源为理想直流电...单相方波逆变电路一、基本电路结构二、理想条件假定1、器件特性理想：功率器件无损耗、无延时，开关状态切换瞬间完成；随着技术进步，实际器件与理想状况差别越来越小。
2、电源特性理想：逆变能量来源为理想直流电压源；实际电路是低内阻大容量直流母线电容来逼近的。
3、电路特性理想：逆变电路忽略分布、寄生参数的影响，连接线为理想零阻抗；实际电路采用材料和电路布局的改善来逼近这种状态。
4、负载特性理想：负载为理想线性元件，电阻无寄生电感和电容，电抗器无损耗和饱和，电容器无等效串并联电阻和电感。
实际线性负载在一定范围内可以视为理想。
三、电路分析的目的1、理解逆变的工作原理2、了解器件工作中的状态（电压、电流波形）3、分析相关电流、电压的数值关系四、电路工作分析1、波形控制规律（1）VT1、VT3和VT2、VT4分为两个工作组，工作状态（开通和关断）互补。
（2）假定输出交流电周期为T，则VT1、VT3和VT2、VT4分别工作T/2时间，即开通和关断时间分别为T/2。
2、电路工作波形分析（1）各桥臂由MOSFET与反并二极管组成，当MOSFET一旦开通，桥臂可以正反向流动电流，此时桥臂可以视为短路；在0～?期间，VT1、VT3开通，；?～2?期间，VT2、VT4开通，；一个周期内电压平均值为零（直流分量为零），因此负载上电流波形的直流分量也为零，稳态时电流瞬时值必然有正有负，各半周期的电流起始值与电流终值必然方向相反。
（2）0～?1时段，ug1、3>0，VT1、VT3开通，对于电感负载，电流滞后，此时VD1、VD3续流，电流方向：A－VD1－Cd－VD3－B，由于二极管续流存在，VT1、VT3实际不能导通；ug2、4= 0，VT2、VT4关断。
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电力电子学
—单相半桥逆变电路方波调制华中科技大学电气与电子工程学院
第4章直流/交流变换器
01逆变器的类型和性能指标
目录
02电压型单相方波逆变电路工作原理
03单相逆变器的单脉波脉冲宽度调制(PWM)
04正弦脉冲宽度调制技术(SPWM)
05三相逆变电路工作原理
单相半桥逆变电路方波调制
01单相半桥逆变电路方波调制目录
02小结与思考
01
单相半桥逆变电路方波调制
C o2
n
C o1
T 1
T 2
D 1
D 2
R
a
i a
V D
◆电容很大，近似认为电容电压恒定。
◆电容相等，电压均分。
◆T 1、T 2构成的串联支路称为一个桥臂。
◆T 1、T 2周期性交替通、断，产生交变的Van 。
◆注意：T 1和T 2两个开关管不能同时处于通态，否则将出现直流侧短路。
单相半桥逆变电路
1. T 1驱动导通时，T 2关断。
2. T 2驱动导通时，T 1关断
T 1 ON
v an 0.5V D
输出电压波形0.5V D /R
i a
负载电流波形
由于输出波形正、负各半个周期保持恒定，故称为180°方波调制。
C o2
n
C o1
T 1
T 2
D 1D 2
R
a
i a
V D
T 2 ON
an 2
D
V v =
an 2
D
V v =-
π2π
3π
t
ωt
ω
T 1 ON
v an 0.5V D
输出电压波形0.5V D /R
i a
负载电流波形
π
C o2
n
C o1
T 1
T 2
D 1D 2
R
a
i a
V D
∑∞
== ,5,3,1D
an
sin π
2n t n n V v ωD
D
,145.0π
2V V V rms ==
a 2D
V i R
=
a 2D
V i R
=-
T 2 ON
◆纯电阻负载时，电流i a 是与电压
u an 同相的方波
二极管的作用？
2π
3π
t
ωt
ω◆输出电压的大小取决于直流电压，基波频
率和相位取决于驱动脉冲的频率和相位
1. T 1驱动导通，T 2关断，电流上升
2. T 2驱动导通，T 1关断，电流下降
a D d d 2
an
i V v L t ==
D 1
T 1
D 2
T 2
0.5V D
v an
i a
D 1
先假定波形从90°起始
T 1
a D d d 2
an
i V v L t ==-
C o2
n
C o1
T 1
T 2
D 1D 2
L
a
i a
V D
输出电压波形
负载电流波形
在π<wt <3π/2期间，T 1阻断，虽然T 2有驱动信
号，但i a 为正值，正值i a 只能经过D 2回流到C 02
π
2π
3π
2
π
32
π
t
ωt
ωT 1 ON T 2 ON
52
π
∑∞
⋅⋅⋅=-=5,3,1n n n
m
1a )
(sin φωt n nZ V i 2
2
n )
n (L R Z ω+=0.5V D
v an
T o
i a
D 1
T 1
D 2
T 2
输出电压始终是180°方波。
输出电流波形由负载特性决定。
C o2
n
C o1
T 1
T 2
D 1D 2
Z
a
i a
V D
π2π3πt
ωt
ω输出电压波形
负载电流波形
02
小结与思考
小结与思考C o2n
C o1T 1T 2
D 1D 2
Z a i a V D 1.T 1和T 2两个开关管不能同时处于通态，否则将出现直流侧短路。
2.180°方波调制下，输出电压频率可变，但输出电压大小不可调节。
3.阻感性负载时，二级管的作用是什么？
谢谢！。