变频器和逆变器工作原理是什么？
我们都知道，变频器和逆变器在我们现实生活中应用非常广泛，但你知道他们的工作原理吗？
1
基础概念
ac：alternating current，交流电
dc：direct current，直流电 逆变器：是把直流电能（如：电池、蓄电瓶）转变成交流电（如：220v,50hz正弦波），频率也可调节。 转换关系：『直->交』。 变频器：将输入的交流电转换为所需频率的交流电输出。 转换关系：『交->直->交』 或 『交->交』。 一般『交->直->交』比较常见，先将交流电转换为直流，再将直流转为交流，也就是“整流+逆变”。 『交->直』的原理相信大家都知道，但『直->交』估计很多人都不清楚，下面主要围绕『直->交』来讲述，也就是逆变器相关原理。
2
什么是交流电？
交流电是指电流方向随时间作周期性变化的电流，在一个周期内的运行平均值为零。
提示：通常交流电（ac）波形为正弦曲线（如：家用220v交流电），交流电可以有效传输电力。但实际上还有应用其他的波形，例如三角形波、正方形波。
3
正方形波a.c产生原理
在讲述正弦波生成之前，让我们看看方波a.c是如何产生的。实际上，旧式逆变器就是用于产生简单的方波作为其输出。
正方形波a.c输出方法：
如下如，一个输入电源，通过控制4个mos管的开关，就可以改变在a,b两点电流的方向，该电路也称为全桥逆变器。
1.正向电流接通s1和s4，断开s2和s3，此时，通过ab点的电流为正向，如下图：
2.反向电流与上面反之，断开s1和s4，接通s2和s3，此时，通过ab点的电流为反向，如下图：
4
脉冲宽度调制 - 纯正弦波产生
上面介绍了正方形波的产生原理，接下来讲述正弦波的产生。
正方形波 -> 正弦波的过程，我们称之为脉冲宽度调制。 脉冲宽度调制的逻辑很简单，以不同宽度的脉冲形式产生直流（dc）电压。在需要更高振幅的区域，它会产生更大宽度的脉冲，如下图所示：
提高精度如果你在很短的时间间隔内平均这些脉冲会发生什么？ 您会惊讶地发现平均脉冲的形状看起来非常类似于正弦曲线。使用的脉冲越精细，正弦曲线的形状就越好，如下图：
5
如何制作脉冲以及如何做出平均值
上面章节讲述了实现产生正弦波的方法和原理，现在的问题是如何制作这些脉冲，我们以什么方式对它们进行平均？
在实际的逆变器中，是通过两个比较器实现的。比较器将正弦波与三角波进行比较。一个比较器使用正常的正弦波，另一个比较器使用反相正弦波。第一个比较器控制s1和s2开关，第二个比较器控制s3和s4，如下图：
s1和s2确定a点的电压，另外两个开关确定b点的电压。
你可以看到比较器输出的一个分支配有逻辑非门。这将确保当s1为on时，s2将为off，反之亦然。
这也意味着，我们永远不能同时打开s1和s2（不会短路）。
pwm的开关逻辑很简单，当正弦波值大于三角波时，比较器产生信号1，否则产生信号0。
6
比较器输出
1.切换逻辑
vsine > vtrian
vsine < vtrian
现在根据该逻辑观察第一比较器的电压变化，mos管上的控制信号为1，显示了在a点产生的电压脉冲。
应用相同的开关逻辑并观察在b点产生的电压，由于我们在a点和b点之间测量输出电压，因此净电压将是a和b之间的差值。
三角波越精细，脉冲序列就越精确：
7
滤波，平均
为了使其是真正的正弦波，还需要使用电感和电容等储能元件来平滑电压电流，它们被称为无源滤波器。
电感器用于平滑电流，电容器用于平滑电压。总而言之，通过逆变桥，良好的pwm技术和无源滤波器，你就可以产生满足要求的正弦波电压了。
8
拓展：多级逆变器
上面我们讲述的逆变器只有两级电压，如果我们再引入一个电压等级怎么办？
如上图，使用电压等级，就可以更好地逼近正弦波，并可以减少瞬时误差。
这种多级逆变器技术用于风力涡轮机和电动汽车等高精度应用。
原文标题：详解变频器、逆变器工作原理
文章出处：【微信公众号：凡亿pcb】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。
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什么是交流电？
交流电是指电流方向随时间作周期性变化的电流，在一个周期内的运行平均值为零。
提示：通常交流电（ac）波形为正弦曲线（如：家用220v交流电），交流电可以有效传输电力。但实际上还有应用其他的波形，例如三角形波、正方形波。
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正方形波a.c产生原理
在讲述正弦波生成之前，让我们看看方波a.c是如何产生的。实际上，旧式逆变器就是用于产生简单的方波作为其输出。
正方形波a.c输出方法：
如下如，一个输入电源，通过控制4个mos管的开关，就可以改变在a,b两点电流的方向，该电路也称为全桥逆变器。
1.正向电流接通s1和s4，断开s2和s3，此时，通过ab点的电流为正向，如下图：
2.反向电流与上面反之，断开s1和s4，接通s2和s3，此时，通过ab点的电流为反向，如下图：
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脉冲宽度调制 - 纯正弦波产生
上面介绍了正方形波的产生原理，接下来讲述正弦波的产生。
正方形波 -> 正弦波的过程，我们称之为脉冲宽度调制。 脉冲宽度调制的逻辑很简单，以不同宽度的脉冲形式产生直流（dc）电压。在需要更高振幅的区域，它会产生更大宽度的脉冲，如下图所示：
提高精度如果你在很短的时间间隔内平均这些脉冲会发生什么？ 您会惊讶地发现平均脉冲的形状看起来非常类似于正弦曲线。使用的脉冲越精细，正弦曲线的形状就越好，如下图：
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如何制作脉冲以及如何做出平均值
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在实际的逆变器中，是通过两个比较器实现的。比较器将正弦波与三角波进行比较。一个比较器使用正常的正弦波，另一个比较器使用反相正弦波。第一个比较器控制s1和s2开关，第二个比较器控制s3和s4，如下图：
s1和s2确定a点的电压，另外两个开关确定b点的电压。
你可以看到比较器输出的一个分支配有逻辑非门。这将确保当s1为on时，s2将为off，反之亦然。
这也意味着，我们永远不能同时打开s1和s2（不会短路）。
pwm的开关逻辑很简单，当正弦波值大于三角波时，比较器产生信号1，否则产生信号0。
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比较器输出
1.切换逻辑
vsine > vtrian
vsine < vtrian
现在根据该逻辑观察第一比较器的电压变化，mos管上的控制信号为1，显示了在a点产生的电压脉冲。
应用相同的开关逻辑并观察在b点产生的电压，由于我们在a点和b点之间测量输出电压，因此净电压将是a和b之间的差值。
三角波越精细，脉冲序列就越精确：
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滤波，平均
为了使其是真正的正弦波，还需要使用电感和电容等储能元件来平滑电压电流，它们被称为无源滤波器。
电感器用于平滑电流，电容器用于平滑电压。总而言之，通过逆变桥，良好的pwm技术和无源滤波器，你就可以产生满足要求的正弦波电压了。
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拓展：多级逆变器
上面我们讲述的逆变器只有两级电压，如果我们再引入一个电压等级怎么办？
如上图，使用电压等级，就可以更好地逼近正弦波，并可以减少瞬时误差。
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原文标题：详解变频器、逆变器工作原理
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