一般,单相全桥DC/AC逆变器常称为H桥逆变器。这些DC/AC逆变器既可以是电压源/馈电逆变器(VSI),也可以是电流源/馈电逆变器(CSI)。在VSI情况下,输入电压被认为是恒定,反之,在CSI中,输入电流常被认为是恒定。而且如果输入电压是可控的话,单相DC/AC逆变器也可以称为“可变DC连接的逆变器”。简单的单相DC/AC逆变器的电路如图2-29所示。
在图2-29中,当Q1在T/2时间周期导通时,则负载两端的瞬时电压等于Vd/2,相反,如果Q2在T/2时间周期导通,则负载两端的瞬时电压等于-Vd/2。控制电路的设计就是要求Q1和Q2不同时导通。这种电路结构的特征输出电压波形如图2-30所示。
图2-29 单相DC/AC逆变器的基本电路图
图2-30 基本矩形波的输出电压波形
图2-29单相DC/AC逆变器是一个半桥逆变器。图2-30的方均根输出电压由下式得到:
而且,瞬态输出电压可以由傅里叶级数表达为:
式中 ω——输出电压的频率ω=2πf,单位为rad/s。(www.xing528.com)
实际逆变器的输出电压并不是纯正弦波,会包含一些使波形畸变的谐波。实际上逆变器得到的电能质量是比较差的,通常需要输出滤波器进行提高。定义输出电能质量最重要的两个参数是总谐波畸变率(THD)和畸变因数(DF)。THD是一个衡量所得波形与基波相似度的量。由下列表达式表达:
式中 V1——输出电压波形的基波分量;
Vn——输出电压的第n次谐波分量值。
输出电压THD通常以其基本分量百分比来表达。
另一个重要参数是用来衡量输出电能质量的畸变因数(DF)。由于THD没有表明每个谐波分量值,因此DF计算是有必要的。DF是这样的参数,即在没有具体二阶负载滤波值情况下,依然可以衡量降低不希望出现的谐波的有效性。它可以定义如下:
而且,对于单独谐波分量的DF可以定义如下
因此,在研究了单相DC/AC逆变器的基本工作原理和影响电能质量的重要参数之后,理解不同开关方案拓扑结构是很必需的。在下一节中,开关方案将会得到简略解释。
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