基于MCU控制的逆变电源的设计与实现

苏州大学
硕士学位论文
基于MCU控制的逆变电源的设计与实现
姓名：冯建卿
申请学位级别：硕士
专业：电子与通信工程
指导教师：王加俊
2010-12
基于MCU控制的逆变电源的设计与实现中文摘要基于MCU控制的逆变电源的设计与实现
中文摘要
随着我国经济水平的不断提高，汽车已经走进了千家万户，有车一族在户外需要使用的电子产品越来越多，最常见的就是手机、笔记本电脑、MP3播放器等等。

因此一种新颖的车载电器——车载逆变器开始迅速走红，在欧美国家，车载逆变器已经成为每辆汽车的必备品。

据统计，国内配备逆变器的车辆还不足20%，因而车载逆变器在国内有很大的市场前景。

本文设计了一种基于MCU控制的车载逆变电源，具有数码显示功能，产品出现的一些典型故障都可以读出，使得用户可以有针对性的去排除故障，保护车内的蓄电池不受到损坏，确保汽车可以正常地启动，该电路使用功率开关把输入的直流电压转变成脉宽调制的交流电压，然后利用推挽拓扑结构电路和高频变压器把交流电压升高，再用全波整流把交流电压转换成直流，最后由全桥变换器把高压直流逆变成所需的交流电。

出于对产品安全性的考虑在设计的过程中增加了输入欠压、过压保护，输入反接保护，输出过功率，输出短路保护，过温保护。

经过反复的调试以及对其优化设计，电源基本达到各项设计指标，达到转换效率高、噪音小、体积小，能提供稳定、可靠的电源。

但是还有一些不足，有待进一步优化设计，例如输出波形有待优化为标准正弦波，使其适用的负载更加广泛。

关键词：逆变电源PWM高频变压器
作者：冯建卿
指导教师：王加俊
Abstract Design of Power Inverter based on MCU Control Design of Power Inverter based on MCU Control
Abstract
With the continuous improvement of our economy,cars have came in the house,car owners need to use more and more electronic products in outdoor,the most products are the cell phones、laptops、MP3players and so on.Therefore,a novel electric car board--power Inverter became popular,In European and the America country,power inverter has become a necessity part in the car.According to statistics,less than20%car owners using the power inverter in china,so car inverter have great market prospects in the China.
This paper designs a based on MCU control car inverter power supply with digital display,the product can read some typical breakdown,so users can troubleshoot targeted to protect the car's battery cannot be damaged,ensure that the car can start,power switch transfer the input DC voltage to pulse width modulation AC voltage,then use push-pull circuit topology with high-frequency transformer increase the AC voltage,then with full-wave rectifier to convert AC voltage into DC voltage,and finally converter the high DC voltage to AC voltage by the full bridge converter.To avoidthe safety issue,during the design progress,several protection circuits are added like the input under voltage、over voltage protection,polarity protection,output over power protection、short circuit protection、over temperature protection.After much debugging and optimization of the design,the power inverter can achieve the design specifications,achieve high efficiency, low noise,small size,can provide stable,reliable power supply.But this power inverter also has some deficiencies,need to do further research,for example,the output wave need to be optimized to standard sine wave so that the load can be applied more widely. Keywords:Power Inverter PWM High-frequency transformer
Written by:Feng Jianqing
Supervised by:Wang Jiajun
基于MCU控制的逆变电源的设计与实现第1章绪论
第1章绪论
1.1引言
近年来随着我国经济的迅猛发展，我国的汽车保有量在迅速的增加，从2000年到2008年的八年时间里我国的汽车产销增加了七百多万辆，年均增长近百万量，随着我国汽车工业的发展，将迅速带动车载逆变电源市场的发展，因此车载逆变电源的研究就有至关重要的意义。

1.2逆变器的定义
所谓逆变器，是指镇流器的逆向变换器，其作用是通过半导体功率开关器件（如SCR，GTO，GTR，IGBT，和功率MOSFET等）的导通和关断作用把直流电变换成交流电的一种电子变换器。

由于它是通过半导体功率开关器件的导通和关断来实现电能的转换的，因此其变换效率比较高。

1.3逆变技术的发展
一般认为，逆变技术的发展可以分为如下三个阶段[3]：
第一，1956—1980年为传统发展阶段，这个阶段的特点是，开关器件以低速器件为主，逆变器的开关频率较低，波形改善以多重叠加为主，体积重量大，逆变效率低，正弦波逆变器开始逐渐出现。

第二，1980-2000年为高频化新技术阶段，这个阶段的特点是，开关器件以高速器件为主，逆变器的开关频率较高，波形改善以PWM(pulse-width Modulation，脉宽调制)为主，体积重量小，逆变效率高，正弦逆变技术发展日趋完善。

第三，2000年至今为高效低污染间断，这个阶段的特点是以逆变器的综合性能为主，低速与高速开关器件并用，多重叠加法与PWM法并用，不再偏向追求高速开关器件与高开关频率，高效环保的逆变技术开始出现。

1947年，第一只晶体管诞生，固态电力电子学随之而诞生。

1956年，第一只晶闸管问世，这标志着电力电子学的诞生，并开始进入传统发展时代。

在这个时代，逆变器继整流器之后开始发展，首先出现的是可控硅SCR电压源型逆变器。

第1章绪论基于MCU控制的逆变电源的设计与实现20世纪70年代后期，可关断晶体管GTO，电力晶体管GTR及模块相继实用化。

20世纪80年代以来，电力电子技术与电视技术相结合，产生了各种高频化的器件，并得到了迅速发展，如功率场效应管MOSFET，绝缘栅门极晶体管IGBT，静电感应晶体管SIT，静电感应晶闸管SITH，场控晶闸管MCT，以及MOS晶体管MGT等，这就使电力电子技术由传统发展时期进入了高频化时代。

在这个时代，具有小型化和高性能特点的新逆变技术层出不穷，特别是脉宽调制波形改善技术得到了飞速的发展。

在PWM逆变器中，输出变压器和交流滤波电感的体积重量占主要部分。

为了减小输出变压器和交流滤波器的体积重量，提高逆变器的功率密度，高频化使主要发展方向之一。

提高开关频率可以减小变压器体积重量，但是高频化也存在一些问题，如开关损耗增加，电磁干扰增大。

此外，导体的集肤效应与邻近效应，电容的等效串联电阻ESR以及磁元件的寄生参数等问题都随之而来。

其中最主要的就是开关损耗和电磁干扰问题。

为了解决这些问题，最有效的办法有两个，一是提高开关器件速度，二是用谐振或准谐振的方式使逆变开关工作在软开关状态。

电压谐振技术和电流谐振技术是人们常用的两种谐振技术，这两项技术都是用LC与开关器件共同组成一个串联或并联谐振回路，利用回路在一个开关周期的全谐振使器件工作了零电压转换(串联谐振)或零电流转换(并联谐振)的软开关状态，从而把开关损耗减小到零。

这就是最早的谐振技术，但它不能按照PWM方式工作。

20世纪80年代初，美国弗吉尼亚电力电子中心对谐振技术进行了改进，提出了准谐振变换技术，即把LC回路在一个开关周期中的全谐振改变为半谐振或部分谐振，这才使软开关与PWM技术的结合成为可能。

1.4逆变器的应用领域
21世纪是能源开发资源利用和环境保护相互协调发展的时期，能源的优化利用和清洁能源的开发是节约资源与环境可持续发展战略的重要组成部分。

随着石油、煤和天然气等主要能源的大量使用，使得这些不可再生资源日益缺乏，因此新能源的开发和利用显得尤其重要。

逆变技术是新能源的一种关键技术，逆变技术能将蓄电池、太阳能电池和燃料电池等其它新能源转化得电能变成交流电能与电网并网发电。

因此，逆变技术在新能源的开发和利用领域有着至关重要的地位。

除此之外，逆变技术
基于MCU控制的逆变电源的设计与实现第1章绪论还可以在以下领域有着广泛的应用前景：
1.以直流发电机、蓄电池、太阳能电池和燃料电池为主直流电源的场合，如通信静止变流器利用(48VDC/220V50HzAC)。

2.变频电源，世界上一些国家采用的是60Hz的市电，有的场合还采用400Hz的交流电，而我们国家采用的是50Hz的交流电。

在我们生产出口外销的家电时，调试检测等过程都需要用到60Hz的交流电源。

采用逆变技术就可以设计出这样的电源。

3.不间断电源UPS系统，在许多领域中被广泛应用的计算机、通信设备、检测设备等都需要采用不间断电源。

在UPS中，主要有充电器和逆变器。

在电网有电时，充电器为蓄电池充电，在电网停电时，逆变器将蓄电池中的直流电逆变成交流电共给用电设备。

1.5逆变电源的发展趋势
目前开关电源中功率管多采用双极型晶体管，开关频率可达几十千赫;采用MOFSET的开关电源转化频率可达几百千赫。

为提高开关频率，必须采用高速开关器件。

对于兆赫以上开关频率的电源利用谐振电路，这种工作方式称为谐振开关方式。

它可以极大地提高开关速度，理论上开关损耗为零，噪声也很小，这是提高开关电源工作频率的一种方式。

采用谐振开关方式的兆赫级变换器已经实用。

开关电源的技术追求和发展趋势可以概括以下四个方面[3]：
1.小型化、轻量化、高频化——开关电源的体积、重量主要是由储能元件(磁性元件和电容)决定的，因此开关电源的小型化实质上就是尽可能减小其中储能元件的体积。

在一定范围内，开关频率的提高，不仅能有效地减小电容、电感及变压器的尺寸，而且还能够抑制干扰，改善系统的动态性能。

2.高可靠——在一个系统中，元件数量越多，可靠性越低，开关电源使用的元器件比线形电源少数十倍，因此提高了可靠性。

从寿命角度出发，电解电容，光耦合器及风扇等器件的寿命决定着电源的寿命。

所以，要从设计方面着眼，尽可能使用较少的元件，提高集成度。

这样不但解决了电路复杂、可靠性差的问题，也增加了保护等功能，简化了电路，提高了MTBF平均无故障时间。

3.低噪声——开关电源的缺点之一是噪声大。

单纯地追去高频化，噪声也会随之增大。

采用部分谐振转换回路技术，在原理上既可以提高频率又可以降低噪声。

所以，
第1章绪论基于MCU控制的逆变电源的设计与实现尽可能地降低噪声影响是开关电源的又一发展方向。

4.采用计算机辅助设计和控制——采用MATLAB、PSPICE和SABER等软件设计最新变换拓扑和最佳参数，使开关电源具有最简洁结构和最佳工况。

1.6本文逆变电源的基本结构及系统的设计指标
1.6.1逆变电源的基本结构
逆变的功能是将直流电转变成交流电。

逆变系统的关键就是逆变电路，通过开关管的导通和关断，完成逆变的功能。

开关管的通断，往往需要一定的驱动，这些脉冲可以通过改变一个电压信号来调节，产生和调节脉冲的电路称为控制电路。

逆变电源，除了逆变电路和控制电路外，一般还有保护电路等，本课题所设计的逆变电源基本结构如见图1.1所示。

图1.1逆变电源基本结构框图
下面对逆变电源基本结构的各个部分进行简单的介绍：
1.DC-DC变换，此电路采用推挽拓扑作为主电路，变压器初级侧绕组中心抽头接12Vdc，两端由两个开关管来控制交替工作，具有转换效率高的特点，次级侧绕组接成全波整流形式。

推挽电路用的开关器件较少，双端工作的变压器体积比较小。

逆变器初级推挽电路在第2章详细介绍，高频逆变变压器的设计在第3章讨论。

2.DC-AC逆变，采用全桥式逆变电路，由于四个功率开关管和四个续流二极管轮流对称工作，采用移相控制方式调节输出电压，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。

逆变器次级全桥输出电路在第2章详细介绍。

基于MCU控制的逆变电源的设计与实现第1章绪论
3.控制电路的功能是按照要求产生和调节一系列的控制脉冲来控制逆变开关管的导通和关断，从而配合逆变主电路的逆变功能的完成。

控制电路部分相关内容在本文第4章讨论。

4.保护电路包括输入欠压、过压保护、输入反接保护，输出过功率保护，输出短路保护，过温保护。

保护功能和PWM技术在第4章介绍。

1.6.2设计指标及要求
汽车内部有一个点烟器，但是它仅能提供12V直流电，而国内的电器都使用220V 交流电，这使得许多电器都无法在汽车上使用。

在国内有些用户为图方便将手机充电器，笔记本电脑等在车上不使用自配的220V电源而配上简易转换器直接插到点烟器上，这样是不对的，汽车的电瓶电压不稳，直接取电可能会烧毁电器很不安全而且会大大影响电器的使用寿命。

车载逆变器（Power Inverter）是一种能够将汽车电瓶的12V直流电转换为和220V交流电的车用电源转换器。

在一些交通运输、野外测控、工程修理等设备中都配有不同规格的电源。

通常这些设备工作空间狭小、环境恶劣、干扰大。

因此对电源的设计要求也很高，除了具有良好的电气性能外，还必须具备体积小、重量轻、成本低、可靠性高、抗干扰强等特点。

汽车上使用的电器大部分都是例如笔记本电脑、手机充电器、MP3等，对交流电压波形要求不是很高，方波即可，考虑成本以及市场需求，本课题选择方波输出。

目前我国市场上的车载逆变电源以纯硬件电路居多，用户在使用时不是很方便，当逆变电源出现故障时用户不知道该怎样来处理，严重时会影响汽车内部的铅酸蓄电池，导致汽车无法正常启动。

本课题在此基础上研究的逆变电源采用MCU控制芯片来控制主电路输出的PWM。

本课题所研究的车载逆变电源的详细指标及要求如下表所示：
表1.1输入输出指标
输入输出指标
输入电压12Vdc rating
输入电压范围10.5-15.5Vdc
输出电压220±15Vac
输出功率150W
输出频率50±2Hz
第1章绪论基于MCU控制的逆变电源的设计与实现
表1.2各种保护功能
各种保护功能
输入欠压保护有，输入电压低于10.5Vdc数码管显示Lob
输入过压保护有，输入电压高于15.5Vdc数码管显示Hib
输出短路保护有数码管显示SC
输出过功率保护有，输出功率高于170W数码管显示HiP
过温保护有，开关管温度高于85度数码管显示Hot
输入反接保护有
基于MCU控制的逆变电源的设计与实现第2章功率电路的设计
第2章功率电路的设计
2.1开关器件及其在逆变电源中的应用
目前，在逆变电路中已经被广泛应用的电力电子开关器件主要有可控硅(Semiconductor Controlled Rectifier，SCR),门极可断晶闸管(Gate turn-off thyristor，GTO),电力晶体管（Giant Transistor ，GTR），绝缘栅场效应管（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，VMOSFET）和绝缘栅双极晶体管（Insulate Gate Bipolar Transistor， IGBT）。

由于他们的电流容量和开关速度各不相同，所以他们在逆变电路中的应用范围也不相同。

（1）在几百KV A以上的大容量和超大容量的逆变电路中，主开关器件以GTO为主。

（2）在几KV A到几百KV A的中大容量的逆变器中，主开关器件将以IGBT为主。

（3）在几KW以下的逆变电源中，主开关器件以VMOSFET为主。

2.1.1功率场效应管MOSFET
场效应管分为结型场效应管和绝缘栅场效应管，功率场效应管都是绝缘栅场效应管。

绝缘栅场效应管是由金属氧化物半导体组成场效应晶体管，简称MOSFET，是一种电压控制的单极型器件。

在逆变电路中，功率MOSFET（简称VMOSFET）作为开关器件，其常态都是阻断状态，也就是说都是增强型的MOSFET。

VMOSFET分为N沟道和P沟道两种，其中N沟道VMOSFET导通电流从漏极D流向源极S，而P沟道VMOSFET导通电流从源极S流向漏极D，其电气图形符号见图2.1：
沟道
沟道
图2.1 VMOSFET图形符号
VMOSFET分为V型结构VVMOSFET和D型结构VDMOSFET。

VVMOSFET 栅电容小，开关速度快，沟道电阻小，但耐压不高，所以使用于低耐压，大电流额度VMOSFET。

VDMOSFET采用两次扩展，精确控制沟道长度，除具有VVMOSFET 的优点外，耐压还高，适合于高耐压的VMOSFET。

2.1.2大功率晶体管GTR
虽然将来大功率晶体管会逐步被更先进的功率开关管如IGBT所取代。

但是。

在几年甚至更长的一段时间，在逆变技术应用的某些领域，GTR还会被广泛地用作逆变开关器件。

GTR分为NPN型和PNP型两类，又有单管GTR，达林顿式GTR和GTR模块几种形式。

单管GTR饱和压降低，开关速度稍快，但是电流增益小，电流容量小，去冬功率大，用于较小容量的逆变电路。

达林顿式GTR电流增益值大，电流容量大，驱动功耗小，但饱和压降较高，关断速度较慢。

和单管GTR一样，达林顿式非模块化的GTR在现代逆变电路早已不太常用。

应用比较广泛的是GTR模块。

它是将两只或四只，六只甚至是七只单管GTR 或达林顿式GTR管芯封装在一个管壳内，分别组成单桥臂，单相桥和带泻放管的三相桥形式，外壳绝缘，便于设计和安装。

2.2主电路的设计
在设计逆变电源前，首先要选择合适的电路拓扑。

因为其它所有电路元件设计，像元件选择，磁芯设计，闭环补偿等等都取决于拓扑。

所以在设计开始之前，首先要仔细研究所要设计的电源的要求和技术规范：输入、输出电压，输出功率、输出纹波、电磁兼容要求等等，选择的电路拓扑应当考虑到电路复杂性和是否成熟等综合因素考虑。

拓扑选择还与，输出电压路数，输出电压调节范围等有关。

一般情况下，对于给定场合可以应用多种拓扑，不可能说某种拓扑对某种应用是绝对地适用，因为产品设计还有设计者对某种拓扑的经验、元器件是否容易得到、成本要求、对技术人员要求、调试设备和人员素质、生产工艺设备、批量、军品还是民品等等因素有关。

因此要选择最好的拓扑，必须熟悉每种拓扑的长处和短处以及拓扑的应用领域。

如果随便选择
一个拓扑，可能一开始就宣布新电源设计的失败。

根据本课题的要求及指标，结合各种拓扑结构的特点，本课题选择了推挽电路和全桥逆变电路两种拓扑结构作为主电路。

输入电压经推挽变换器逆变成交流电后经高频变压器升压、高频整流、滤波后得到高压直流(DCHV)。

高压直流再经全桥逆变最终输出交流电。

2.2.1逆变器主电路的基本形式
逆变主电路就是由逆变开关器件等组成的变换电路，分为非隔离式和隔离式两大类。

如变频器，能量回馈等都是非隔离式的，逆变焊接电源，通信基础开关电源，UPS，加热电源等都是隔离式逆变电路。

2.2.1.1非隔离式逆变电路的基本形式
非隔离式电压变换电路[1]最基本的形式主要有两种：降压变换(Buck变换)和升压变换(Boost变化)，这两种形式组合起来工作又形成了另外两种基本变换形式：降压-升压变换(Buck-Boost)和升压-降压变换（Boost-Buck）。

在这几中变换电路中，其工作情况都有电流连续和不连续两种，对于一般的逆变系统，都要求其电流在很宽的变化范围内都连续。

2.2.1.2隔离式逆变主电路形式
隔离式逆变电路[1]主电路已经被广泛地应用于多种逆变式功率变换装置中，有单相逆变，也有三相逆变，它们都是由基本的Buck和Boost电路组成的。

这些逆变式功率变换电路包括单端正激式，单端反激式，推挽式，办桥式，单相全桥式和三相全桥式几种。

它们的性能和特点各有不同，分别用于不同的逆变装置中。

2.2.2初级升压电路
图2.2所示为本课题所采用的推挽式逆变器的主电路。

逆变器是由具有中心抽头变压器，两只开关管V1、V2和两只二极管D1、D2构成的，是一种完全对称的结构形式。

而且V1，和V2发射极接在电源的负极，驱动十分方便，也不必进行隔离。

变压器两个初级绕组的匝数相等，即W11=W12=W1，次级绕组的匝数为W2。

图2.2逆变器的主电路
1．开关管V1和V2，180度互补导通工作
图2.3和2.4是开关管V1和V2工作在180度互补导通时的工作波形。

当V1导通时，电源电压Ui 加在变压器初级绕组W11上，在W11中感应出与电压Ui 相等的电动势，其“*”端为正极性。

当导通时Ui ，加在变压器初级绕组W12上，W12的电动势“*”端为负极性。

故在变压器次级绕组W2中的电动势是一个宽度为180度的方波交流电动势，其幅值为EW2。

在开关管V1和V2关断时，它的电压为121V V i U U U E ==+，E1 为W11或W12中的感应电动势，故E1=Ui ，则122V V i U U U ==。

为了减小V1和V2关断时引起的电压尖峰，W11或W12绕组应紧密耦合。

t
t
t t v 1
v 2
u 0i RD
图2.3 180度方波输出电阻负载上的波形
t
t
t
t
v 1v 2u 0i L
图2.4 180度方波输出电感负载上的波形
如果输出端接的是电阻负载，电阻为LD R ，
负载电流RD i 和输出电压u 的波形相同。

电流幅值RD i 如图2.3所示。

如果输出端接的是电感量为L 的电感负载，则电感电流L i 为三角波，电流变化率，其最大值为，式中fs 为逆变器输出电压的频率如图2.4所示。

在输出电压U 。

的正半周，L i 为正时，电源的电能向负载输送，折算到初级的负载电
流通过开关管U1；电流L i 为正而电压变负，即开关管V1关断、V2导通时，原来在
绕组W11中的电流因V1，关断而转移到绕组W12中，电流方向不变，故实际上是二极管续流。

由此可知：在纯电阻负载时，只有开关管中有电流；而在感性负载时，开关管和二极管中都有电流流过，但是在任意时刻只有一个器件通过电流。

2．开关管V1和V2导通时间小于180度
如果开关管V1和V2的导通时间减少，则输出电压为宽度小于180度的方波，如果是电阻负载，则负载电流L i 的波形和电压U 。

的波形相同，如图2.5所示。

在感
性负载时，电感电流的波形为一个三角波，如图2.6所示。

开关管V1导通，电流L i 在电压的作用下上升；开关管V1关断，电流L i 经二极管续流，电流下降。

D2续流使电
压Ui 加在绕组W12上，故输出电压为负如图2.6中的阴影部分所示，从而造成输出
逆变器电压U 。

的畸变。

如果开关管V1，和V2的导通时间大于Ts ，则在感性负载时输出电压U 。

成180度宽的方波，且不再受开关管V1，和V2导通时间变化的影响。

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v 1v 2u 0i RD
图2.5 小于180度方波输出电阻负载上的波形
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t t v 1
v 2
u 0i RD
图2.6 小于180度方波输出电感负载上的波形
推挽式方波逆变器具有以下特点：
（1）主电路简单，只需要两个开关管
（2）开关管的电压应力为2U1，适合低输入电压场合应用
（3）变压器存在偏磁现象，初级绕组有中心抽头，流过的电流有效值和铜损较大，初级绕组两部分应紧密耦合，绕制工艺复杂。

（4）输出2111W U W +和2111
W U W −两态，适合用于双极性调制。

2.2.3输出逆变电路
单相全桥逆变电路，其电路拓扑结构如图2.7所示，由两个半桥电路组成，以180度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 同时导通时，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2-7单相全桥电路拓朴结构
图2-8 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ϕ角度，在Q1，Q3 功率管栅极
加上驱动信号时，由于电流的滞后，此时D1，D3仍处于导通续流阶段，当经过ϕ电角度时，电流流过，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D2，D4 仍处于续流状态，此时能量从负载馈送回直流侧，再经过ϕ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Q1，Q3 和Q2，Q4 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。

图
2.9为移相控制原理，Q1, Q4 互锁，Q2,Q3 互锁，且均为180度方波信号，但Q1,Q4 所加的方波与Q2,Q3 所加的方波相位错开ϕ角度，
+0.5V d
V a 0-0.5V d
+0.5V d -0.5V d +V V b 0V ab
图2.9 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1时段：有功输出模式，输出电压电流为正——Q1和Q3 导通
第2时段：续流模式，电压为零但电流为正——Q1和 Q2 导通
第3时段：回馈模式，电压为负但电流为正——D2和D4 导通。