理解单相半桥逆变电路工作原理：探索四种工作状态

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今天我来分享一下关于单相半桥逆变电路的工作原理以及其四种工作状态。作为一种常见的逆变电路设计方案，单相半桥逆变电路在电力电子领域中应用广泛。了解单相半桥逆变电路的工作原理和四种工作状态对于深入理解其性能和特点至关重要。在接下来的分享中，我将带大家探索单相半桥逆变电路的工作原理以及其中涉及的四种工作状态。

​一、单相半桥逆变器单相半桥逆变器的结构非常简单，由 2 个晶闸管 T1 和 T2 和 2 个反馈二极管 D1、D2组成的半桥逆变电路。每个二极管和每个晶闸管和三线直流电源反并联，电源端提供平衡直流电压。下面为该半桥逆变器的基本配置，负载为RL负载。 带RL负载的单相半桥电路图在单相逆变器中，我们可以使用其他功率半导体开关器件，如IGBT、功率MOS关等，不一定说一定是要晶闸管。这里假设，每个晶闸管在其栅极信号存在期间导通，并在该信号移除时换向。晶闸管T1和晶闸管T2的门控信号分别为 ig1 和 ig2 。负载RL连接在A点和B点之间。A点始终被视为相对于B点的+ve。如果电流沿着该方向流动，假设电流为+ve，类似地，如果电流从B流向A，则电流被视为－ve。由于感性负载，输出电压波形与R负载相似，然而，输出电流波形于输出电压波形并不相似。在RL负载输出的情况下，电流 I0 是时间的指数函数，输出电流滞后输出电压一个角度pin。Φ = tan -1 (ωL/R)二、单相负载半桥逆变器的工作原理（RL）半桥逆变器的工作原理分为4种工作模式：

• 模式Ⅰ：(t1< t < T/2) T1 开启
• 模式Ⅱ：(T/2 < t < t2) D2 开启
• 模式Ⅲ：(t2 < t < T) T 开启
• 模式Ⅳ：(0 < t < t1) D1、D2 开启
  
  

1、模式Ⅰ：T1开启在这个期间，向晶闸管T1提供栅极脉冲，因此T1在时刻t1导通，电流从电源电压的上半部分流动。电流沿着路径：Vs/2（上电源）-T1-负载- Vs/2。在这个模式下，电感存储能量，并且输出电流作为时间的函数从0到其最大值（Imax）和电感两端的感应电压+V L以指数方式增加
。
模式Ⅰ：T1开启这次的输出电压也为正，因为A点相对于B点为正（+ve）。应用KVL，Vs/2 – V0=0输出电压的大小Vo = Vs/2。在时刻T/2，输出电流达到最大值，由于电压和电流的极性相同，晶闸管T1在此时关断。2、模式 II (T/2 < t < t2)在T/2时刻，电感耗散能量之后，当电感耗散能量时，会改变其极性。而我们知道，电感的特性，电感是不允许电流突然变化的。因此，电感通过 D2 二极管缓慢释放能量。此时D2二极管导通，电流沿着路径：负载-电源下半部分（Vs/2）-D2-负载。此时电感释放的能量反馈带下半部分电源。

模式 II (T/2 < t < t2)在此模式下，输出电流为正，但由于感性负载消耗的能量，输出电流主见从Imax减小到0，输出电压为负（-Vs/2），因为B点相对于A为正。3、模式 III (t2 < t < T)在时刻t2，晶闸管T2导通，电流在电路的下班部分流动并遵循路径：Vs/2（下电源）- 负载 - T2 - Vs/2。因此，电流方向是反向的，因为B点相对于A为正，并且电感以相反方向存储能量，从(-Imax) 到零。

模式 III (t2 < t < T)此时，负载两端的输出电压为负（-Vs/2）。4、模式 IV（0 < t < t1）在时刻T，输出电压和输出电流具有相同的极性。因此，T2 由于感性负载而关断，D1 导通。电流的路径为：负载 - D1 - Vs/2（上半部分）- 负载。这里能量通过电感释放回到电源电压Vs/2的上部，该时间点A相对于点B为正。因此输出电压为正Vs/2，输出电压为正 Vs/2，输出电流从负最大值 (-Imax) 呈指数下降到零。

模式 IV（0 < t < t1）以上就是关于单相半桥逆变器RL负载的知识。

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