能源是人类赖以生存和发展的基础，电能是迄今为止人类文明史上利用最广泛、最方便、最清洁、最高效和最灵活的能源，正是依赖于对电能的充分开发和利用，人类才得以在短短的两个多世纪里取得了如此辉煌的成就。人类的生存条件和生活质量从来没有现在这样优越和舒适。但是，当人类正在无休止地向地球索取更多的能源和资源以及人类仍在孜孜以求不断提升生活享受的欲望时，一个严酷的事实是，人类在这100多年的工业化、电气化发展过程中，消耗的能源是过去人类在3000年中消耗的总和。联合国环境规划署和世界野生生物基金会共同发布的《2004年地球生存报告》显示：1960年，人类消耗的自然资源仅占地球所能生产的50%，而随着人类对煤、天然气和石油等化石燃料的过度使用，人类现在消耗的自然资源已经超出了地球资源再生能力的20%。地球环境的未来令人堪忧。人类已经开始认识到节约资源、保护环境、实现长期的可持续发展是当今世界各国面临的最重大的挑战。

据统计，当今世界的能源消耗主要是以电能形式或间接以电能的形式体现的，虽然人类在电能的产生、传输、变换和分配使用方面已经取得辉煌的成就，但是如何更加节约、高效、高质量和方便地利用电能，仍然是从事电能变换工作者面临的重要任务。

电力电子技术的高速发展为我们实现能量的高效变换和控制奠定了技术基础。以电力半导体器件作为功率开关来实现电能的形式及主要参数（如电压、电流、频率、相位和波形）的变换和以微电子芯片为工具的模拟控制技术和数字控制技术的完美结合，使电能在满足负载特性的需要，实现电能的高效、高质变换方面达到了前所未有的高度。

电能变换的实现可以追溯到最初的旋转变流机组，即采用一台由三相交流电网供电的交流原动机同轴连接带动一台直流发电机，通过控制直流发电机的励磁获得所需要的直流电，实现了电能由交流电向直流电的变换。如果把直流发电机的输出再提供给另一台与交流发电机同轴连接的直流电动机，那么通过控制直流电动机的转速就可以获得所需要的交流电，即又实现了电能从直流电向交流电的变换。显然，采用旋转变流机组实现电能的变换是一种耗材、耗能、低效的手段，这种古老落后的电能变换经历了近百年的历史，后来汞弧整流器的出现开创了静止变流器时代的开始，但是汞弧整流器的先天不足使得旋转变流机组一直延续到20世纪60年代仍被广泛采用。

实现电能高效变换的真正动力起源于1956年第一只功率晶闸管的诞生，在此后的20年里，各种晶闸管整流和晶闸管逆变的静止型半导体变流装置全面取代了传统的旋转变流机组和一直未得到普遍应用的汞弧整流器装置。从第一只晶闸管问世开始，到20世纪60年代，各种单相、三相晶闸管逆变电路的基本拓扑都已经出现。桥式晶闸管逆变电路已经非常接近现在的全控型桥式逆变电路，所不同的是由于晶闸管的不可关断性而必需的换流电路。也正是在60年代，出现了正弦波逆变器的概念。当时已经广泛应用的整流电路和逆变电路，使得电力开关变换器所带来的谐波危害逐渐显露出来。再加上本来就已经存在的电力系统谐波，使得谐波“污染”问题变得日益严重。正弦波逆变器正是在这种背景下出现的。最初的正弦波逆变器是在普通的方波逆变器后级加入低通滤波器构成的，滤波器的体积、效率和成本成为影响逆变电路功率等级、输出电压品质的关键因素。为了解决上述问题，德国的A.Schonung于1964年最早提出了将无线通信领域中的脉宽调制（Pulse Width Modulation，PWM）技术应用于功率变换器的思想。在PWM技术方面，尤其是正弦波PWM（SPWM）技术方面，英国的S.R.Bowes博士先后发表了多篇重要文献，对SPWM的原理、数学本质做出了详细而缜密的研究，得到了确定性的结论。我们熟知的有关SPWM的内在规律如谐波分布及其大小等都得到了定量的解释。这些贡献在PWM技术乃至整个电力电子技术领域都具有划时代的意义。

自20世纪70年代中后期开始，大功率晶体管（GTR）、大功率场效应晶体管（MOSFET）、门极关断（GTO）晶闸管、绝缘栅双极晶体管（IGBT）以及集成门极换流晶闸管（IGCT）等全控型功率开关器件开始登上历史舞台，它们的出现并与正在迅猛发展的各种微电子技术（包括模拟电子技术和数字电子技术）的完美结合，使电能变换从以半控型晶闸管为主的相控整流和带有强迫换流的逆变电路迅速跨入了以全控型半导体功率开关为主的高频PWM开关型逆变器时代。

从相控整流到开关型逆变，从开关型逆变再发展到高频PWM的开关型整流和逆变，各种形式的电能变换在实现高效、高功率密度、高性能和高精度方面达到了前所未有的高度。所谓开关型逆变技术是指通过半导体功率开关器件的开通和关断作用，把直流电能变换成满足负载要求的交流电能的一种技术，这种逆变通常称为无源逆变；如果把直流电能变换成交流电能，再接入电网，例如过去常用的可逆传动和交流串级调速中的网侧变流器，则称之为有源逆变。当前，由于光伏、风电等可再生能源的利用和微电网技术的迅速发展，实现并网运行的有源逆变技术正在步入一个快速发展的新时期。由于电能变换技术高频化的发展已成为电力电子技术中的主要特点之一，传统意义上的所谓AC/DC整流技术和DC/AC逆变技术已经经历了交融和结合。尤其是电能可以双向流动的高频调制双向变流装置已经把整流技术和逆变技术合为一体。同样道理，传统意义上的DC/DC变换和DC/AC变换由于高频化的技术发展，逆变技术也已经渗透到这些领域，所以可以这样理解，逆变技术已经是四种电能变换技术中应用最广的核心技术。它包含了电能变换中面临的电压、电流、频率、相数、有功、无功、谐波和波形等所有参数的变换和控制。特别要提出的是，逆变技术在可再生能源的开发和利用领域将占据越来越重要的地位。

下面讨论逆变器的分类形式与应用领域。逆变器的分类方法有很多种，主要包括：

（1）按逆变器输出相数，可分为单相逆变器、三相逆变器、多相逆变器。

（2）按逆变器输出的电能流向，可分为有源逆变器、无源逆变器。

（3）按逆变器输入的不同，可分为电压源逆变器（输入为恒定的直流电压）和电流源逆变器（输入为恒定的直流电流）。

（4）按开关的调制方式，可分为方波调制逆变器、阶梯波调制逆变器、单极性PWM调制逆变器、双极性PWM调制逆变器、矢量调制及跟踪型调制逆变器。

（5）按逆变器输出的控制方式，可分为以输出正弦波电压为被控量的电压型逆变器和以输出正弦波电流为被控量的电流型逆变器。

（6）按逆变器输出满足不同负载特性要求的方式，可分为输出频率具有自动跟踪性能的变频逆变器，输出电压和频率同步变化的变频变压逆变器，输出电压和频率保持恒定的正弦波电源逆变器，输出电流幅值恒定、频率和相位与电网电压保持同步的并网逆变器。(www.daowen.com)

（7）按逆变开关的工作方式，可分为谐振式逆变器，定频硬开关式逆变器，定频软开关式逆变器。

开关型逆变器的应用可以说已经扩展到国民经济的各个方面，而且还在不断地发展，在此只是列举以下几个突出的应用领域。

（1）各种交直流开关型稳频、稳压电源，包括各种在线的不间断电源（UPS）、通信电源和备用电源（EPS）。大到某些系统工程，小到单台计算机，均需要不间断电源（UPS）的支持。UPS主要由蓄电池和逆变器组成。逆变器具有能量双向传输功能。在市电电网正常供电时，逆变器工作于整流状态，给蓄电池充电。在市电电网断电的情况下，逆变器工作于逆变状态，给用电设备提供50Hz的交流电。

（2）各种电动机传动领域用变频调速、串级调速、能量再生反馈调速。运用逆变技术将市电电网电压变换成电压和频率均可调节的交流电，对交流电动机进行无级调速。变频调速技术在许多场合（如机床、风机、机车牵引、电梯、空调等的控制）均有广泛应用。

（3）光伏发电、风力发电、燃料电池等新能源的开发和利用。目前，主要能源是煤、石油、天然气等，但这些能源日趋紧张，许多国家都在进行新能源的开发和利用，如太阳能发电、风力发电、潮汐发电等。一般情况下，这些发电设备输出的是直流电（或者是不稳定的交流电，输出前变换成直流电），运用逆变技术将其变换成50Hz的交流电，直接提供给用电设备，或并入市电电网。

（4）电力系统中的高压直流输电、动态有源滤波、电能质量控制。随着国民经济的高速发展，供电质量日趋恶化，利用有源滤波器和交流电网净化装置，可以大大改善市电电网的供电质量。有源滤波器和交流电网净化装置是运用逆变技术来消除谐波和对无功分量进行补偿，以净化市电电网。

（5）电气化高速铁路和城市轨道交通中的各种牵引传动控制和磁悬浮列车驱动控制。磁悬浮列车是利用高尖技术产生一种磁场，使列车车轮和铁轨不完全接触，减小摩擦，提高牵引效率，这其中就利用了逆变技术。

（6）各种中、高频感应加热电源；各种逆变式弧焊电源。电弧焊、等离子弧焊、切割焊等弧焊电源采用逆变技术，以逆变式弧焊电源取代传统的整流式弧焊电源。

（7）各种逆变式电镀、电解、电泳电源。

（8）各种高精度、高稳定度医用电源。

（9）各种中小功率的照明、空调等小型家用电器。

（10）在除尘、水处理、臭氧发生、等离子脉冲发生器等环保领域。对水、空气进行消毒、除尘所用的臭氧发生器、超声波发生器和高压静电除尘器中均利用了逆变技术。