【導讀】如前所述，單相全橋逆變器用于將直流電轉換為交流電。在該電路中，電子開(kāi)關(guān)成對工作，在一個(gè)半波中，只有S1和S2閉合，而在另一個(gè)半波中，S3和S4閉合。逆變器的輸出是可變頻率的交流電壓，取決于驅動(dòng)設備的波形頻率。圖 1 顯示了該逆變器的一般操作圖。實(shí)際上，電路的“a”部分中的電子開(kāi)關(guān)與“b”部分中的電子開(kāi)關(guān)互補控制。在這種情況下，開(kāi)關(guān)是理想的設備。
如前所述，單相全橋逆變器用于將直流電轉換為交流電。在該電路中，電子開(kāi)關(guān)成對工作，在一個(gè)半波中，只有S1和S2閉合，而在另一個(gè)半波中，S3和S4閉合。逆變器的輸出是可變頻率的交流電壓，取決于驅動(dòng)設備的波形頻率。圖 1 顯示了該逆變器的一般操作圖。實(shí)際上，電路的“a”部分中的電子開(kāi)關(guān)與“b”部分中的電子開(kāi)關(guān)互補控制。在這種情況下，開(kāi)關(guān)是理想的設備。這兩個(gè)信號使用相等且相反的參考電壓進(jìn)行調制。通常，相同的電載波用于兩個(gè)驅動(dòng)信號。
圖1：?jiǎn)蜗嗳珮蚰孀兤髟韴D
單相全橋電壓發(fā)生器逆變器由四個(gè)斬波電路組成，如圖 2 所示。其中有四個(gè)晶體管或 MOSFET（Q1、Q2、Q3 和 Q4）。它們可以單獨和獨立地驅動(dòng)，因此終的操作會(huì )根據順序以及電子開(kāi)關(guān)的打開(kāi)和關(guān)閉方式而有所不同。由于其電子元件形成的奇特圖形形狀，該設備也被稱(chēng)為“H 橋”。終結果是使用相同電源電壓的兩個(gè)單相、兩電平逆變器的組合。我們將在下面檢查不同的激活序列：
如果開(kāi)關(guān)元件 Q1 和 Q2 都閉合，則負載（存在于節點(diǎn)“a”和“b”之間）承受等于 Vs 的電壓，并且恰好在節點(diǎn)“a”處存在大約 Vs 的電壓值并且在節點(diǎn)“b”有一個(gè)大約GND的電壓值
如果開(kāi)關(guān)元件 Q3 和 Q4 都閉合，則負載（存在于節點(diǎn)“a”和“b”之間）承受等于 Vs 的電壓，但這次極性相反，恰好在節點(diǎn)“a”處有一個(gè)大約 GND 的電壓值，而在節點(diǎn)“b”處有大約 Vs 的電壓值。
圖2：?jiǎn)蜗鄻蚴絍SI逆變器原理圖
流過(guò)負載的電流并不理想，但它受到電子開(kāi)關(guān)電阻值的影響，正如我們所知，這也不是真實(shí)的。相反，流過(guò)按順序連接的兩個(gè)晶體管的電流，出于所有意圖和目的，必須穿過(guò)兩條電阻線(xiàn)，其值非常低但仍然很重要。圖 3 顯示了根據電子開(kāi)關(guān)的不同邏輯狀態(tài)的電流路徑。
圖 3：在單相橋式逆變器中，電流路徑取決于電子開(kāi)關(guān)的邏輯狀態(tài)
輸出電壓的理論有效值可使用以下等式確定：
方波控制允許以這樣的方式驅動(dòng)橋式開(kāi)關(guān)，即每個(gè)負載端子在半個(gè)周期內連接到直流電源的正極端子，在半個(gè)周期內連接到負極端子。以這種方式，橋的兩個(gè)分支被交叉驅動(dòng)。我們現在將檢查四個(gè)電子開(kāi)關(guān)（晶體管或 MOSFET）的四種開(kāi)關(guān)操作狀態(tài)。下表給出了在各種操作模式下節點(diǎn)“a”和“b”上存在的不同電壓。下表證明了單相橋式逆變器的操作，其中列出了各種開(kāi)關(guān)的邏輯條件，以及有關(guān)電壓和導通組件的其他信息。
值得注意的是，當二極管 D1 和 D2 導通時(shí)，循環(huán)電流作為正反饋返回到電壓發(fā)生器。在純電阻負載的情況下，瞬時(shí)功率值等于瞬時(shí)電壓乘以瞬時(shí)電流的乘積。另一方面，如果負載是電感性的，則其電流和電壓是正弦曲線(xiàn)。任何諧波都會(huì )返回電壓發(fā)生器，應該通過(guò)與電壓發(fā)生器并聯(lián)一個(gè)大電容來(lái)消除或減少諧波，不幸的是，這會(huì )增加此類(lèi)逆變器的重量、體積和成本。為避免相反的開(kāi)關(guān)同時(shí)導通，在兩個(gè)電源命令之間實(shí)現了一個(gè)小的死區時(shí)間。在這種接線(xiàn)方案中，優(yōu)點(diǎn)是使用單一電源電壓。開(kāi)關(guān)成對工作，在一個(gè)半波中只有 Q1 和 Q2 閉合，在另一個(gè)半波中 Q3 和 Q4 閉合。對于過(guò)時(shí)的 SCR，典型的工作頻率為 50 Hz 或 300 Hz，這些值都在可聽(tīng)音頻頻譜范圍內，因此舊設備會(huì )產(chǎn)生令人不快的哨聲和聲學(xué)音符。使用新的電子元件，可以增加這個(gè)頻率。如果假設有強電感負載，則電流呈現對稱(chēng)的三角形模式（參見(jiàn)圖 4 中的相應圖表）。圖中顯示了負載上的電壓和電流，在每個(gè)周期內，有四個(gè)不同的導通區間，對應一個(gè)確定的電路。切換后，感性負載上的電流不能突變，瞬間反轉方向，方波呈現幅度較大的諧波和其他奇次諧波，諧波失真率約為48%。使用特殊濾波器可以大大減少這些諧波。
圖 4：負載上的電壓和電流圖
結論
2999) 組件可以幫助提高電子設備的效率。它們是半導體材料，與傳統硅相比具有更優(yōu)異的電性能，例如更高的耐溫性和更低的內阻。這意味著(zhù)基于SiC和 GaN 的電子設備可以更快地運行并且能量損失更少，從而提高整體效率。它們可以設計用于太陽(yáng)能系統中的大量使用，因為它們可以處理可變的直流輸入電壓并產(chǎn)生非常穩定的交流輸出電壓。此外，它們可以處理非線(xiàn)性負載，例如電感負載、電容負載和混合負載，因此非常適合用于住宅和工業(yè)應用。
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