单相开关型逆变器是逆变器的基础。下面将以单相逆变器为例说明其最基本的工作原理。

逆变电路根据直流侧电源性质的不同可分为两种：直流侧是电压源的称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的称为电流型逆变电路；本章中首先介绍各种电压型逆变电路的基本拓扑构成、工作原理和特性。

电压型逆变电路有以下主要特点：

（1）直流侧为电压源，或并联有相当于电压源的大电容。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。

（2）由于直流电压源的箝位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。

（3）当交流侧为阻感负载时，需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了续流二极管。

半桥逆变原理电路如图2-1a所示，它有两个桥臂，每个桥臂由一个可控器件和一个反并联二极管组成。在直流侧并联一个足够大的电容组，由两个相同电容串联而成；其中点即为直流电源的中点。负载连接在直流电源中点和两个桥臂连接点之间。

设开关VI₁、VI₄的栅极信号如图2-1c所示，在一个周期内各有半周正偏、半周反偏，且两者互补。当负载为感性时，其工作波形如图2-1d、e所示，输出电压u_o为矩形波，其幅值为U_d。输出电流i_o波形随负载情况不同而不同。当VI₁或VI₄为通态时，负载电流和电压同方向，直流侧向负载提供能量；而当VD₁或VD₄为通态时，负载电流和电压反向，负载电感中储存的能量向直流侧反馈，即负载电感将其吸收的无功能量反馈回直流侧。反馈回的能量暂时储存在直流侧电容中，直流侧电容起着缓冲这种无功能量的作用。因为二极管VD₁、VD₄是负载向直流侧反馈能量的通道，故称为反馈二极管；又因为VD₁、VD₄起着使负载电流连续的作用，因此又称为续流二极管。

半桥逆变电路的优点是结构简单，使用器件少。其缺点是输出交流电压的幅值U_d仅为母线电压的一半，且直流侧需要两个电容串联，工作时还要控制两个电容电压的均衡。因此，半桥电路常用于几千瓦以下的小功率逆变电源。(www.daowen.com)

电压型全桥逆变原理电路如图2-1b所示，它共有四个桥臂，可以看成由两个半桥电路组合而成。把桥臂1和3作为一对，桥臂2和4作为另一对，成对的两个桥臂同时导通，两对交替各导通180°。其输出电压u_o的波形同样如图2-1d所示，也是矩形波，但其幅值高出一倍。在直流电压和负载都相同的情况下，其输出电流i_o的波形当然也和图2-1e中相同，仅幅值增加一倍。关于无功能量的交换，对于半桥电路的分析完全适用于全桥逆变电路。

图2-1 电压型单相桥式逆变电路

a）半桥逆变原理电路图 b）电压型全桥逆变原理电路图 c）VI₁、VI₄的栅极信号 d）输出电压u_o波形 e）输出电流i_o波形 f）p_o、p_o1波形 g）VI、VD导通时间

推挽逆变电路如图2-2所示，输出变压器一次绕组有中心抽头，二次侧输出接负载。交替地驱动两个开关器件VI₁、VI₂，在VI₁被驱动、VI₂截止的正半周期中，u_OA=+u_dc，二次电压u_ab为正值方波。在VI₂被驱动，VI₁截止的负半周期中，u_OB=+u_dc，u_OA=-u_dc，此时二次电压u_ab为负值方波。因此变压器输出电压为180°宽的交流方波。交替驱动两个开关器件，通过变压器的耦合给负载加上矩形波交流电压。两个二极管的作用也是给负载电感中储存的无功能量提供反馈通道。在u_dc和负载参数相同，且变压器一次侧两个绕组和二次绕组的匝比为1∶1∶1的情况下，该电路的输出电压u_o和输出电流i_o的波形及幅值与全桥逆变电路时完全相同。因此，之前对全桥、半桥电路的分析也适用于该电路。图2-2中，只用了两个开关器件，比全桥电路少了两个开关器件，但是当开关器件截止时其承受的断态电压为2u_dc，比四个开关器件的全桥式电路中开关器件所承受的断态电压u_dc高了一倍，而且还必须采用带中心抽头的变压器。这种变压器中心抽头推挽式逆变电路，适用于低压小功率而又必须将直流电源与负载电气隔离的应用领域。

图2-2 变压器中心抽头推挽式 单相逆变电路