逆变电路中开关器件反向恢复特性的重要性—逆变电路的种类和通电方式

逆变电路主要分为单相逆变电路和三相逆变电路两类。单相逆变电路的电路图和输出电流的示意波形分别如图1和图2所示。单相逆变电路可将直流电转换为单相交流电，因此通常被用于功率调节器和不间断电源（UPS）等普通家庭的商用电源应用。

关键要点

・逆变电路主要分为单相逆变电路和三相逆变电路两类。

・电机驱动采用可使转矩稳定、且可抑制振动和噪声的三相逆变器。

・用三相逆变器驱动电机时的激励（通电）方式有方波驱动（120°激励）和正弦波驱动（三相调制、两相调制），不同的方式各有优缺点。

・在本系列文章中，将以电机驱动中常用的正弦波驱动（三相调制）方式为例进行讲解。

本文进入本系列文章的第一个主题：“逆变电路的种类和通电方式”。

· 逆变电路种类和通电方式

· 三相调制逆变电路的基本工作

· 通过双脉冲测试比较PrestoMOS™与普通SJ MOSFET的损耗（实际测试结果）

· 通过三相调制逆变电路比较PrestoMOS™与普通SJ MOSFET的效率（仿真）

逆变电路的种类和通电方式

逆变电路主要分为单相逆变电路和三相逆变电路两类。单相逆变电路的电路图和输出电流的示意波形分别如图1和图2所示。单相逆变电路可将直流电转换为单相交流电，因此通常被用于功率调节器和不间断电源（UPS）等普通家庭的商用电源应用。

图1：单相逆变电路图

图2：单相逆变电路的输出电流波形示意图

接下来，三相逆变电路的电路图和输出电流的示意波形图分别如图3、图4、图5所示。图4为正弦波驱动（180°激励）的电流波形，图5为方波驱动（120°激励）的电流波形。三相逆变电路可将直流电转换为三相交流电，因此通常被用于空调压缩机和电动汽车等的电机驱动等应用。

图3：三相逆变电路图

图4：三相逆变电路的输出电流波形示意图（180°激励）

图5：三相逆变电路的输出电流波形示意图（120°激励）

在驱动电机时，既可以使用单相逆变电路，也可以使用三相逆变电路。然而，单相逆变电路受结构因素的影响，存在输出电流一定为零的时段（参见图2），这会导致电机的转矩波动很大，电机的振动和驱动噪声变大。而三相逆变电路由于采用的是电流始终流过三相中的一相的控制方式（参见图4和图5），因而与单相逆变电路相比，其输出电流的波动较小，电机的转矩稳定，振动和噪声也比较小。也因为此，电机驱动通常多采用三相逆变电路。

如表1所示，用三相逆变器驱动电机时的激励方式有方波驱动（120°激励）和正弦波驱动（180°激励/三相调制、两相调制）等不同的方式。

在图5电流波形中的120°激励中，半波180°区间仅120°进行开关，因此与正弦波驱动相比，其开关损耗更低。但缺点是其相电流会接近方波状，高次谐波会增加，电机的效率会变差。

在图4所示的正弦波驱动（180°激励）中，相电流接近基频，可减少高次谐波，因而具有可提升电机效率的优点。但是，由于在整个半波180°区间都进行开关，所以与方波驱动相比，其开关损耗较大。

表1：各种通电（激励）方式及其特点

在本系列文章中，我们将以电机驱动中常用的正弦波驱动（三相调制）方式为例进行讲解。