全

桥式逆变器

/双极性控制方式

 

关键字：全桥式

 逆变器 双极性 

　　全桥式逆变器是全桥式（

Full Bridge）PWM DC/DC 转换器的主要组成部分，其主电路

如图

1 所示，它是由四只开关管 V1～V2，及其反并联二极管 D1～D4，和输出变压器 Tr，

等组成的。输人直流电源电压为

Ui，输出交流电压为 U。，变压器 Tr，的初级绕组接于两桥

臂中点

A 和 B 两点，变压器的初级绕组匝数为 w1，次级绕组匝数为 W2，变比 Κ＝

W1/W2。全桥式逆变器可以采用双极性控制、有限双极性控制和移相控制方式。
　　

1．双极性控制方式

　　全桥式逆变器采用双极性控制方式的工作波形如图

1（b）、（c）所示。开关管 V1～V2

采用的是

PWM 控制方式。在一个开关周期 TS 的前半周，开关管 V1 和 V4 导通，导通时间

为

TON，DU 为占空比, 后半周期开关管 V2 和 V3 导通，导通时间也为 TOn。在开关管 V1

和

V4 导通时，如不计开关管的通态压降，则变压器初级绕组上的电压为 UAB=-Ui;在开关

管

V2 和 V3 导通时，初级绕组上的电压为 uAB＝-Ui；在开关管 V1 和 V4 与 V2 和 V3 都关

断时，初级绕组上的电压

UAB＝0，在变压器次级开路时，变压器初级绕组上电压 UAB 的

波形，如图

1（b）所示，是一个方波电压。调节开关管的导通时间，亦即调节占空比 DU，

就可以调节电压

uAB 的脉冲宽度，从而达到调节电压 UAB 有效值大小的目的。次级电压

U。的波形与 UAB 相同，其幅值为 Ui/K.
　　如果次级接的是电阻负载

RLd，则流过负载的电流为 isO。电流 is，的波形与电压

UO、UAB 相同，其幅值为 。变压器初级电流 iP 的波形和次级电流 is 相同，其幅值。此式也
可以写成式中

R1，为次级负载电阻 RLd；折算到初级的值。可知，如果变压器为理想变压

器，则接在变压器次级的负载电阻

RLd 与不用变压器，而在 A、B 两端直接接人电阻 R1 的

效果是一样的。故在开关管

V1 和 V4 导通时，流过 V1 和 V4 的电流为，在开关管 V2 和 V3

导通时，流过

V2 和 V3 的电流也为，此时开关管 V1～V4 的反并联二极管 D1～D4 中没有

电流流过。

　　图

3－29 双极性控制方式

　　如果在变压器的次级接的是电感负载

L，在开关管 V1 和 V4 导通时，变压器初级电压

为

UAB＝Ui，次级电压 UO＝K0 在电压 UO 的作用下，负载电流 从零开始增加，增加的速

度为。此电流在时，即开关管

V1 和 V4 将关断时达到最大值在开关管 V1 和 V4 关断时，此

 

电流不可能发生突然变化，仍将按照原来的方向流动。故必将使二极管

D3 和 D2 导通，于

是电压

UAB＝-Ui,Uo 的极性反向。在反向电压的作用下 ，负载电感电流将减小，减小的速

度与开关管

V1 和 V4 开通时的增加速度相同。在这种情况下，变压器初级和次级的电压波

形，和电阻负载时有

 很大的差别，出现了一块阴影面积。在纯电感负载时此阴影的面积，

和电阻负载时的

UAB：面积大小相同。故输出电压 Uo 的波形不仅由开关管 v1 和 v4 的导通

状态决定，而且还与负载的性质有关。当占空比

DU

≥，即开关管 V1 和 v4 的导通时间

Ton

≥Ts/4 时，电压 UAB 的波形变成脉宽为 180°电角的方波。即当 DU 在～1 的范围内变化

时，电压

UAB 和 Uo 始终是 180°脉宽的方波，不受占空比 Du 变化的影响。由以上分析可知

全桥式逆变器在电感负载时不宜采用这种脉宽控制方式。