图5-7单相全桥逆变电路的移相调压方式
3、带中心抽头变压器的逆变电路
交替驱动两个IGBT，经变压器耦合给负载加上矩形波交流电压。
两个二极管的作用也是提供无功能量的反馈通道，Ud和负载相同，变压器匝比为1:
1:
1时，uo和io波形及幅值与全桥逆变电路完全相同。
图5-8带中心抽头变压器的逆变电路
与全桥电路的比较，比全桥电路少用一半开关器件，器件承受的电压为2Ud，比全桥电路高一倍。
必须有一个变压器。
（2）三相电压型逆变电路
三个单相逆变电路可组合成一个三相逆变电路。
应用最广的是三相桥式逆变电路
可看成由三个半桥逆变电路组成。
180°导电方式：
每桥臂导电180º，同一相上下两臂交替导电，各相开始导电的角度差120º，任一瞬间有三个桥臂同时导通，每次换流都是在同一相上下两臂之间进行，也称为纵向换流。
图5-9三相电压型桥式逆变电路
波形分析：
图5-10电压型三相桥式逆变电路的工作波形
负载各相到电源中点N´的电压：
U相，1通，uUN´=Ud/2，4通，uUN´=-Ud/2。
负载线电压（5-4）
负载相电压（5-5）
负载中点和电源中点间电压
（5-6）
负载三相对称时有uUN+uVN+uWN=0，于是（5-7）
利用式（5-5）和（5-7）可绘出uUN、uVN、uWN波形。
负载已知时，可由uUN波形求出iU波形，一相上下两桥臂间的换流过程和半桥电路相似，桥臂1、3、5的电流相加可得直流侧电流id的波形，id每60°脉动一次，直流电压基本无脉动，因此逆变器从直流侧向交流侧传送的功率是脉动的，电压型逆变电路的一个特点。
定量分析：
a、输出线电压
uUV展开成傅里叶级数
（5-8）
式中，，k为自然数
输出线电压有效值（5-9）
基波幅值（5-10）
基波有效值（5-11）
b、负载相电压
uUN展开成傅里叶级数得：
（5-12）
式中，，k为自然数
负载相电压有效值（5-13）
基波幅值（5-14）
基波有效值（5-15）
防止同一相上下两桥臂开关器件直通，采取“先断后通”的方法。
3电流型逆变电路
直流电源为电流源的逆变电路——电流型逆变电路。
一般在直流侧串联大电感，电流脉动很小，可近似看成直流电流源。
实例之一：
图5-11电流型三相桥式逆变电路。
交流侧电容用于吸收换流时负载电感中存贮的能量。
图5-11电流型三相桥式逆变电路
电流型逆变电路主要特点：
（1）直流侧串大电感，相当于电流源。
（2）交流输出电流为矩形波，输出电压波形和相位因负载不同而不同。
（3）直流侧电感起缓冲无功能量的作用，不必给开关器件反并联二极管。
电流型逆变电路中，采用半控型器件的电路仍应用较多。
换流方式有负载换流、强迫换流。
（1）单相电流型逆变电路
图5-12单相桥式电流型（并联谐振式）逆变电路
4桥臂，每桥臂晶闸管各串一个电抗器LT限制晶闸管开通时的di/dt。
1、4和2、3以1000～2500Hz的中频轮流导通，可得到中频交流电。
采用负载换相方式，要求负载电流超前于电压。
负载一般是电磁感应线圈，加热线圈内的钢料，RL串联为其等效电路。
因功率因数很低，故并联C。
C和L、R构成并联谐振电路，故此电路称为并联谐振式逆变电路。
输出电流波形接近矩形波，含基波和各奇次谐波，且谐波幅值远小于基波。
因基波频率接近负载电路谐振频率，故负载对基波呈高阻抗，对谐波呈低阻抗，谐波在负载上产生的压降很小，因此负载电压波形接近正弦波。
工作波形分析：
一周期内，两个稳定导通阶段和两个换流阶段。
t1-t2：
VT1和VT4稳定导通阶段，iｏ=Id，t2时刻前在C上建立了左正右负的电压。
t2-t4：
t2时触发VT2和VT3开通，进入换流阶段。
LT使VT1、VT4不能立刻关断，电流有一个减小过程。
VT2、VT3电流有一个增大过程。
4个晶闸管全部导通，负载电压经两个并联的放电回路同时放电。
t2时刻后，LT1、VT1、VT3、LT3到C；另一个经LT2、VT2、VT4、LT4到C。
t=t4时，VT1、VT4电流减至零而关断，换流阶段结束。
t4－t2=tg称为换流时间。
io在t3时刻，即iVT1=iVT2时刻过零，t3时刻大体位于t2和t4的中点。
保证晶闸管的可靠关断（图5-13）：
晶闸管需一段时间才能恢复正向阻断能力，换流结束后还要使VT1、VT4承受一段反压时间tβ，tβ=t5-t4应大于晶闸管的关断时间tq。
为保证可靠换流应在uo过零前td=t5-t2时刻触发VT2、VT3。
td为触发引前时间（5-16）
io超前于uo的时间为（5-17）
表示为电角度（5-18）
ω为电路工作角频率；γ、β分别是tγ、tβ对应的电角度）
图5-13并联谐振式逆变电路工作波形
数量分析：
忽略换流过程，io可近似成矩形波，展开成傅里叶级数
（5-19）
基波电流有效值（5-20）
负载电压有效值Uo和直流电压Ud的关系（忽略Ld的损耗，忽略晶闸管压降）
（5-21）
实际工作过程中，感应线圈参数随时间变化，必须使工作频率适应负载的变化而自动调整，这种控制方式称为自励方式。
固定工作频率的控制方式称为他励方式。
自励方式存在起动问题，解决方法：
一是先用他励方式，系统开始工作后再转入自励方式。
另一种方法是附加预充电起动电路。
（2）三相电流型逆变电路
电流型三相桥式逆变电路（图5-11，采用全控型器件）。
基本工作方式是120°导电方式——每个臂一周期内导电120°。
每时刻上下桥臂组各有一个臂导通，横向换流。
波形分析：
输出电流波形和负载性质无关，正负脉冲各120°的矩形波。
输出电流和三相桥整流带大电感负载时的交流电流波形相同，谐波分析表达式也相同。
输出线电压波形和负载性质有关，大体为正弦波。
输出交流电流的基波有效值（5-22）
串联二极管式晶闸管逆变电路如图5-15所示。
这种电路因各桥臂的晶闸管和二极管串联使用而得名，主要用于中大功率交流电动机调速系统。
电流型三相桥式逆变电路：
电路仍为前述的120°导电工作方式，输出波形和图5-14的波形大体相同。
各桥臂的晶闸管和二极管串联使用，各桥臂之间换流采用强迫换流方式，连接于各臂之间的电容C1～C6即为换流电容。
换流过程分析（图5-16）
电容器充电规律：
图5-14电流型三相桥式逆变电路的输出波形
图5-15串联二极管式晶闸管逆变电路
对共阳极晶闸管，与导通晶闸管相连一端极性为正，另一端为负。
不与导通晶闸管相连的电容器电压为零。
共阴极晶闸管与共阳极晶闸管情况类似，只是电容器电压极性相反。
等效换流电容：
例如分析从VT1向VT3换流时，C13就是C3与C5串联后再与C1并联的等效电容。
设Cl～C6的电容量均为C，则Cl3＝3C／2。
从VT1向VT3换流的过程：
换流前VT1和VT2通，C13电压UC0左正右负。
换流过程可分为恒流放电和二极管换流两个阶段。
图5-16换流过程各阶段的电流路径
a、恒流放电阶段
t1时刻触发VT3导通，VT1被施以反压而关断。
Id从VT1换到VT3，C13通过VD1、U相负载、W相负载、VD2、VT2、直流电源和VT3放电，放电电流恒为Id，故称恒流放电阶段。
uC13下降到零之前，VT1承受反压，反压时间大于tq就能保证关断。
b、二极管换流阶段
t2时刻uC13降到零，之后C13反向充电。
忽略负载电阻压降，则二极管VD3导通，电流为iV，VD1电流为iU=Id-iV，VD1和VD3同时通，进入二极管换流阶段。
随着C13电压增高，充电电流渐小，iV渐大，t3时刻iU减到零，iV=Id，VD1承受反压而关断，二极管换流阶段结束。
t3以后，VT2、VT3稳定导通阶段
波形分析：
电感负载时，uC13、iU、iV及uC1、uC3、波形如图5-17所示。
图中给出了各换流电容电压uC1、uC3和uC5的波形。
uC1的波形和uC13完全相同，在换流过程中，从UC0降为－UC0，C3和C5是串联后再和C1并联的，电压变化的幅度是C1的一半。
换流过程中，uC3从零变到-UC0，uC5从UC0变到零，这些电压恰好符合相隔120°后从VT3到VT5换流时的要求。
图5-17串联二极管晶闸管逆变电路换流过程波形
无换向器电动机：
电流型三相桥式逆变器驱动同步电动机，负载换流，工作特性和调速方式和直流电动机相似，但无换向器，因此称为无换向器电动机。
图5-18无换相器电动机的基本电路
BQ——转子位置检测器，检测磁极位置以决定什么时候给哪个晶闸管发出触发脉冲
图5-19无换相器电动机电路工作波形
本章小结
讲述基本的逆变电路的结构及其工作原理：
四大类基本变流电路中，AC/DC和DC/AC两类电路更为基本、更为重要。
换流方式：
分为外部换流和自换流两大类，外部换流包括电网换流和负载换流两种，自换流包括器件换流和强迫换流两种。
晶闸管时代十分重要，全控型器件时代其重要性有所下降。
逆变电路分类方法：
可按换流方式、输出相数、直流电源的性质或用途等分类。
本章主要采用按直流侧电源性质分类的方法，分为电压型和电流型两类。
电压型和电流型的概念用于其他电路，会对这些电路有更深刻的认识。
负载为大电感的整流电路可看为电流型整流电路。
电容滤波的整流电路可看成为电压型整流电路。
与其他章的关系：
本章对逆变电路的讲述是很基本的，还远不完整。
下一章的PWM控制技术在逆变电路中应用最多，绝大部分逆变电路都是PWM控制的，学完下一章才能对逆变电路有一个较为完整的认识。
逆变电路的直流电源往往由整流电路而来，二都结合构成间接交流变流电路。
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