（1）无隔离直接变换逆变器。根据输入侧是恒压源还是恒流源，可分为电压源直接变换逆变器和电流源直接变换逆变器。

电压型直接变换逆变器电路如图1-1所示，由直流电压源、输入直流滤波和输出交流滤波环节、逆变环节和负载等部分组成。作为核心部分的逆变环节将直流电压u_d变换为交流输出u_o提供给负载。

图1-1 电压型直接变换逆变器电路

与电压型直接变换逆变器不同，电流型逆变器的输入为直流恒流源i_d，通过逆变环节和滤波后得到交流电流输出i_o提供给负载，其电路如图1-2所示。

图1-2 电流型直接变换逆变器电路

与电流型直接变换逆变器相比，电压型直接变换逆变器具有更为广泛的应用，本书主要讨论电压源开关逆变器。下面以电压源输入逆变器为对象说明按电路拓扑分类的逆变器类型。

（2）带工频变压器的工频隔离型逆变器。工频隔离型逆变器电路如图1-3所示，在直接电压型直接变换逆变器的逆变环节后加入工频变压器，起到电气隔离的作用。这种传统的隔离逆变技术十分成熟，性能可靠、效率高，获得了广泛的应用。但变压器工作频率低、体积大、结构笨重、动态性能较差的缺点。

（3）带高频变压器的高频隔离型多级变换逆变器。为了去除体积庞大的工频隔离变压器，用高频变压器取而代之，目前在UPS中广泛应用图1-4所示的高频隔离DC/AC/DC/AC三级变换逆变器。该类拓扑在直流侧和后级逆变器之间加入一级DC/DC变换器，利用高频变压器替换工频变压器，在具备电压比调整和电气隔离的前提下，降低变换器的体积。高频逆变环节可以根据应用背景需求或设计指标，选择正激式（包括单管正激式、交错并联单管正激式、双管正激式和交错并联双管正激式）、反激式（包括单管反激式、交错并联单管反激式、双管反激式和交错并联双管反激式）、推挽式（包括推挽正激式）、桥式等多种逆变结构实现高频逆变。该拓扑增加的直流储能环节实现了前后级解耦，可分别进行控制。这种变换技术发展成熟、控制灵活、具有高性价比和可靠性。然而，该拓扑过多的能量传输级数会降低系统效率；直流储能环节不但增加了装置体积，也降低了系统的寿命和可靠性，不利于系统集成。

图1-3 工频隔离型逆变器电路

图1-4 高频隔离型三级变换逆变器电路(www.daowen.com)

（4）带高频变压器的高频隔离型单级变换逆变器。针对有直流储能环节的DC/AC/DC/AC多级逆变器的不足，发展了无直流储能环节的单级DC/HFAC（高频交流）/LFAC（低频交流）拓扑，如图1-5所示。单级变换逆变器又可分为电压型（见图1-5a）和电流型（见图1-5b）两种，无论哪种都是近年来研究的热点，不同时期提出了各种拓扑以解决不断出现的新问题。

DC/HFAC/LFAC拓扑是：前级应用DC/AC将直流电变换为高频交流电，后级应用周波变换器（Cyclo-converter）进行高频交流到低频交流的变换，中间没有直流储能环节。目前许多新的拓扑研究都是基于这种结构，具有变换级数少、效率高的特点。但由于变压器漏感造成的双向开关的换流应力问题始终没有突破性进展，至今仍吸引众多研究者探索其实用化过程中的关键技术。

此外，准单级高频链逆变拓扑利用有源箝位环节替代直流储能环节，并且配合适当的PWM调制可实现功率器件的软开关，能够有效地抑制电压过冲，提高可靠性。如图1-6所示，高频整流环节可用二极管整流，但该种情况下逆变器只能实现能量的单向流动。可以采用全控开关代替二极管的结构来帮助实现能量的双向流动。

图1-5 高频隔离单级变换逆变器电路

a）电压型高频交换器单级变换逆变器 b）电流型高频变换器单级变换逆变器

图1-6 高频隔离准单级变换逆变器电路

（5）带高频变压器的高频隔离型矩阵式单级变换器。在交流调速AC/AC变频器基础上发展的高频PWM AC/AC矩阵式直接变频单级变换器是一种基于双向开关并采用脉宽调制而得到期望输出电压的电力变换装置，可以产生交流或直流输出电压。广义的矩阵式变换器概念包括M相-N相变换的各类拓扑，目前研究较多的有间接型三相-三相矩阵式变换器、三相-单相矩阵式变换器、单相-单相矩阵式变换器等。与传统的交-直-交型变频器不同的是：矩阵式变换器由整流级电路和逆变级电路两部分组成，其中间环节不采用电容或电感等直流储能元件，如图1-7所示。

图1-7 高频隔离型矩阵式单级变换器电路

由于自身结构的特点，矩阵式变换器具有一系列优点：能量双向流动、可实现四象限运行、正弦输入/输出电流、对任意负载输入功率因数为1，且不需要直流储能元件等。

矩阵式变换器的电路拓扑中不存在自然续流通道，因而使得双向开关的换流控制非常困难，换流过程中产生的过电压和过电流很可能损坏电力电子器件。这种情况也严重地限制了矩阵式变换器在工业实际中的应用。为了解决矩阵式单级变换器换流困难的问题，研究人员先后提出了一系列用于双向开关的多步换流控制方法。这些换流策略的应用，基本上实现了双向开关的安全运行，为矩阵式单级变换器应用到实际工业生产中扫清了障碍。