逆变电路的基本结构与原理

如前所述，逆变器的拓扑结构主要是从直流侧电源的性质划分的。直流侧是电压源，称为电压型逆变电路，又称为电压源型逆变电路（Voltage Source Invert-er，VSI）。直流侧是电流源，称为电流型逆变电路，又称为电流源型逆变电路（Current Source Inverter，CSI）。从相数上分，又可以分为单相、三相和多相等。图3-23所示分别是电压型单相半桥、单相全桥、三相桥式逆变电路的拓扑结构。图3-24所示是电流型单相全桥、三相桥式逆变电路的拓扑结构。这些拓扑结构是逆变器最基本的拓扑结构形式。

图3-23 电压型逆变电路主要拓扑结构

电压型逆变电路具有以下特点：①直流侧为电压源或并联大电容，因此直流侧电压基本无变化，直流回路呈低阻抗；②由于直流侧电压源的钳位作用，交流侧输出电压为矩形波，与负载阻抗无关，负载阻抗影响的是交流侧输出电流；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，逆变电路各开关器件都需反并联二极管。

电流型逆变电路具有以下特点：①直流侧串联大电感，相当于电流源，因此直流侧电流基本无脉动，直流回路呈高阻抗；②电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧电流输出为矩形波，与负载阻抗无关，负载阻抗影响的是交流侧输出电压；③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用。因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不需要给器件反向并联二极管。

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图3-24 电流型逆变电路主要拓扑结构

就储能效率而言，由于电感寄生电阻的损耗较大，一般认为电容优于电感。但随着超导材料的发展，超导储能技术日益成熟，在不远的将来，作为电感元件的超导线圈的储能效率会有大幅度提升。在电容方面，超级电容已经开始工业化应用，在储能效率和动态响应方面与超导线圈的竞争才刚刚开始。

电压型变流器的直流侧并联大电容，能够很好地抵御由电网干扰带来的直流电压波动，因而受电网干扰的影响较小，能够适应于波动较大的弱电网工况。电流型变流器抵御电网波动的能力较低，当电网电压的波动超过±10%时，变流器就应停止工作。因此不能应用于电网电压波动较大的场合。

在中、小功率场合，综合考虑上述因素，特别是储能元件和开关器件的效率、体积和成本，电压型变流器是更适宜的电路拓扑；在大功率场合，电流型变流器则是较好的选择。