原标题：大佬带你了解逆变器，单相逆变器原理+基本形式解读

一、单相逆变器的基本原理

逆变器是将直流电（DC）转换为交流电（AC）的电力电子设备。单相逆变器输出单相交流电，其核心功能是实现直流到交流的电能变换，满足交流负载或电网的用电需求。

工作原理：

1. 开关动作：通过控制功率半导体器件（如IGBT、MOSFET）的导通与关断，将直流电压转换为高频脉冲序列。

2. 滤波处理：利用LC滤波器去除高频谐波，输出平滑的正弦波交流电。

3. 输出控制：通过调节开关信号的频率、占空比或相位，控制输出电压的频率、幅值和相位。

二、单相逆变器的基本形式

根据电路拓扑结构，单相逆变器可分为以下几种基本形式：

1. 半桥逆变器

• S1导通时，输出电压为+Vdc/2；

• S2导通时，输出电压为-Vdc/2；

• 通过交替导通S1和S2，输出方波交流电。

• 结构：由两个开关器件（如S1、S2）和两个分压电容（C1、C2）组成，直流母线电压被均分为两个电容电压。

• 工作原理：

• 特点：结构简单，但输出电压幅值仅为直流母线电压的一半，适用于低压小功率场景。

2. 全桥逆变器

• S1、S4导通时，输出电压为+Vdc；

• S2、S3导通时，输出电压为-Vdc；

• 通过控制对角线开关（S1/S4与S2/S3）的交替导通，输出全幅值方波交流电。

• 结构：由四个开关器件（S1~S4）组成，分为两个桥臂，直流母线直接连接桥臂中点。

• 工作原理：

• 特点：输出电压幅值等于直流母线电压，适用于中高压大功率场景。

3. 推挽逆变器

• S1导通时，变压器初级绕组1通电；

• S2导通时，变压器初级绕组2通电；

• 通过交替导通S1和S2，在变压器次级感应出交流电。

• 结构：由两个开关器件（S1、S2）和一个中心抽头变压器组成，直流母线通过两个开关分别连接到变压器的两个初级绕组。

• 工作原理：

• 特点：利用变压器实现电气隔离，但开关器件需承受两倍直流母线电压，适用于高频隔离型应用。

三、单相逆变器的调制技术

为改善输出波形质量，单相逆变器常采用以下调制技术：

1. 方波调制

• 原理：直接控制开关器件，输出固定频率和幅值的方波。

• 特点：实现简单，但谐波含量高，适用于对波形质量要求不高的场景。

2. 脉冲宽度调制（PWM）

• 正弦波PWM（SPWM）：以正弦波为调制波，三角波为载波，生成脉冲宽度按正弦规律变化的信号。

• 空间矢量PWM（SVPWM）：基于电压空间矢量合成，提高直流母线电压利用率。

• 原理：通过调节脉冲宽度，使输出电压的平均值逼近正弦波。

• 分类：

• 特点：谐波含量低，波形质量高，广泛应用于中高功率场景。

3. 多电平逆变技术

• 原理：通过增加逆变器的电平数（如三电平、五电平），减少输出电压的跳变幅度。

• 特点：进一步降低谐波含量，适用于高压大功率场景。

四、单相逆变器的应用与选择

1. 应用场景

• 家用光伏发电：将太阳能电池板输出的直流电转换为交流电，并入电网或供家庭使用。

• 不间断电源（UPS）：在电网停电时，为关键负载提供交流电。

• 电动汽车充电桩：将直流快充电源转换为交流电，供电动汽车使用。

2. 选择依据

• 功率等级：根据负载功率选择合适的逆变器容量。

• 电压等级：匹配直流母线电压和交流输出电压。

• 波形质量：根据负载对谐波的要求，选择合适的调制技术。

• 效率与成本：平衡转换效率与设备成本，优化系统经济性。

五、总结

单相逆变器通过控制功率半导体器件的开关动作，实现直流到交流的电能变换。其基本形式包括半桥、全桥和推挽逆变器，调制技术涵盖方波、PWM和多电平技术。选择合适的逆变器形式和调制策略，需综合考虑功率等级、电压等级、波形质量和经济性等因素。