1引言

我們先來(lái)說(shuō)一說(shuō)逆變的概念，它與整流相對(duì)，整流是交流變直流，而逆變是直流變交流。分為有源逆變和無(wú)源逆變：

有源逆變：交流側(cè)接電網(wǎng)，如光伏，風(fēng)電，和去年開始火起來(lái)的儲(chǔ)能，這些都是交流側(cè)接電網(wǎng)的。后續(xù)我們也會(huì)慢慢針對(duì)光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能等展開討論。

無(wú)源逆變：即交流側(cè)接負(fù)載。

兩者的主要區(qū)別就在于其交流側(cè)的不同，接下來(lái)，我們主要以無(wú)源逆變展開，因?yàn)殡娋W(wǎng)的工況跟常見的負(fù)載是有區(qū)別的，有的人會(huì)說(shuō)，電網(wǎng)不也可以看作負(fù)載嗎？這些我們后面再進(jìn)行展開，這里我們就不論述具體的區(qū)別了。

逆變和變頻，變頻電路分為交交變頻和交直交變頻兩種。交直交變頻由交直變換(整流)和直交變換(逆變)組成。

逆變電路的主要應(yīng)用：

各種直流電源，如蓄電池，干電池，太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源行業(yè)。變頻器，UPS(不間斷電源)，感應(yīng)加熱電源等電力電子設(shè)備的核心都是逆變電路。

02基本工作原理

這里以最簡(jiǎn)單的單相橋式逆變電路為例來(lái)說(shuō)明逆變的基本工作原理，基本電路圖如下：

S1~S4是橋式電路的4個(gè)臂，由電力電子器件及輔助電路組成。

當(dāng)開關(guān)S1、S4 閉合，S2、S3 斷開時(shí)，負(fù)載電壓uo為正；當(dāng)開關(guān)S1、S4 斷開，S2、S3 閉合時(shí)，uo為負(fù)，這樣就把直流電變成了交流電，電路波形如下：

改變兩組開關(guān)的切換頻率，即可改變輸出交流電的頻率。電阻負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流io和uo的波形相同，相位也相同；阻感負(fù)載時(shí)，io相位滯后于uo，波形也不同。

以上便是逆變(DC-AC)的基本工作原理，有單相的，也有三相的；對(duì)于所用開關(guān)器件的不同，逆變的相關(guān)參數(shù)也會(huì)有所不同，但是基本的工作原理是不會(huì)變的。

03換流方式

換流：電流從一個(gè)支路向另一個(gè)支路轉(zhuǎn)移的過程，也稱為換相。研究換流方式主要是研究如何使器件關(guān)斷。

換流方式分為以下幾種：

①器件換流

利用全控型器件的自關(guān)斷能力進(jìn)行換流。在采用IGBT、電力MOSFET、GTO、GTR等全控型器件的電路中的換流方式是器件換流。

②電網(wǎng)換流

電網(wǎng)提供換流電壓的換流方式。將負(fù)的電網(wǎng)電壓施加在欲關(guān)斷的晶閘管上即可使其關(guān)斷，不需要器件具有門極可關(guān)斷能力，但不適用于沒有交流電網(wǎng)的無(wú)源逆變電路。

③負(fù)載換流

由負(fù)載提供換流電壓的換流方式。負(fù)載電流的相位超前于負(fù)載電壓的場(chǎng)合，都可實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流，如電容性負(fù)載和同 步電動(dòng)機(jī)。

下圖是基本的負(fù)載換流的逆變電路：

整個(gè)負(fù)載工作在接近并聯(lián)諧振狀態(tài)而略呈容性，直流側(cè)串大電感，工作過程可認(rèn)為id基本沒有脈動(dòng)。負(fù)載對(duì)基波的阻抗大而對(duì)諧波的阻抗小，所以u(píng)o接近正弦波。注意觸發(fā)VT2、VT3 的時(shí)刻必須在uo過零前并留有足夠的裕量，才能使換流順利完成。

④強(qiáng)迫換流

設(shè)置附加的換流電路，給欲關(guān)斷的晶閘管強(qiáng)迫施加反壓或反電流的換流方式稱為強(qiáng)迫換流。通常利用附加電容上所儲(chǔ)存的能量來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此也稱為電容換流。

分類：

直接耦合式強(qiáng)迫換流：由換流電路內(nèi)電容直接提供換流電壓。基本電路圖如下

當(dāng)晶閘管VT處于通態(tài)時(shí)，預(yù)先給電容充電。當(dāng)S合上，就可使VT被施加反壓而關(guān)斷。也叫電壓換流。

電感耦合式強(qiáng)迫換流：通過換流電路內(nèi)的電容和電感的耦合來(lái)提供換流電壓或換流電流。基本電路圖如下

圖(a)中晶閘管在LC振蕩第一個(gè)半周期內(nèi)關(guān)斷，圖(b)中晶閘管在LC振蕩第二個(gè)半周期內(nèi)關(guān)斷，注意兩圖中電容所充的電壓極性不同。在這兩種情況下，晶閘管都是在正向電流減至零且二極管開始流過電流時(shí)關(guān)斷，二極管上的管壓降就是加在晶閘管上的反向電壓。也叫電流換流。

換流方式的總結(jié)：

①器件換流只適用于全控型器件，其余三種方式主要是針對(duì)晶閘管而言的。

②器件換流和強(qiáng)迫換流屬于自換流，電網(wǎng)換流和負(fù)載換流屬于外部換流。

③當(dāng)電流不是從一個(gè)支路向另一個(gè)支路轉(zhuǎn)移，而是在支路內(nèi)部終止流通而變?yōu)榱悖瑒t稱為熄滅。