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 逆變橋是電力電子變換電路的核心單元，實現(xiàn)**直流電能逆變?yōu)榻涣麟娔?*，是逆變器、UPS、光伏并網(wǎng)、電機驅(qū)動、有源電力濾波器、儲能變流器等設(shè)備的功率變換核心。廣義上逆變橋分為電壓型逆變橋、電流型逆變橋兩大類，工程中以電壓型全橋逆變橋應(yīng)用為廣泛。本文從基礎(chǔ)原理出發(fā)，詳細講解半橋、全橋、三相逆變橋拓撲，功率器件選型，調(diào)制策略，工作模態(tài)，損耗分析，保護設(shè)計，常見故障，以及工程調(diào)試要點，全文約10000 字。

## 第 1 章 逆變橋基本概念

### 1.1 逆變的定義

整流是把交流電變換為直流電；**逆變就是把直流電變換為交流電**。

- 無源逆變：輸出接負載，不接入電網(wǎng)，例如變頻器驅(qū)動電機、離網(wǎng) UPS；

- 有源逆變：輸出接入交流電網(wǎng)，把電能回饋電網(wǎng)，例如光伏逆變器、儲能并網(wǎng)變流器。

逆變橋就是完成逆變功能的功率開關(guān)橋路，由功率開關(guān)器件、續(xù)流器件、直流母線、輸出濾波網(wǎng)絡(luò)組成。

### 1.2 電壓型逆變橋與電流型逆變橋

#### 1.2.1 電壓型逆變橋（VSI）

直流側(cè)是電壓源，一般并聯(lián)大容量電解電容，直流母線電壓基本恒定。

特點：

1. 直流側(cè)電容儲能，電壓鉗位；

2. 開關(guān)器件需要反向并聯(lián)續(xù)流二極管；

3. 輸出電壓可控，輸出電流由負載決定；

4. 適合電壓源供電，光伏、儲能、電機驅(qū)動大量使用。

#### 1.2.2 電流型逆變橋（CSI）

直流側(cè)串聯(lián)大電感，直流母線電流基本恒定。

特點：

1. 直流側(cè)電感儲能，電流鉗位；

2. 開關(guān)器件需要承受反向電壓；

3. 輸出電流可控，輸出電壓由負載決定；

4. 多用于大功率高壓電機傳動，工業(yè)應(yīng)用少于電壓型逆變橋。

> 

> 工業(yè)絕大多數(shù)場景所說逆變橋，若無特殊說明，均指**電壓型逆變橋**。

### 1.3 逆變橋的核心組成

1. **直流母線**：直流輸入，電壓源，電容儲能；

2. **功率開關(guān)管**：IGBT、MOSFET、SiC MOSFET，負責(zé)開通關(guān)斷；

3. **續(xù)流二極管**：感性負載電流續(xù)流，電壓型橋必備；

4. **橋臂**：上下兩個開關(guān)器件串聯(lián)構(gòu)成一個橋臂；

5. **輸出端**：橋臂中點引出，接 LC 濾波或者電機負載；

6. **驅(qū)動電路**：隔離驅(qū)動，控制開關(guān)管通斷；

7. **保護回路**：過流、過壓、短路、溫度保護。

## 第 2 章 單相逆變橋拓撲

單相逆變分為**半橋逆變橋**、**全橋逆變橋**，是理解三相逆變橋的基礎(chǔ)。

### 2.1 單相半橋逆變橋

#### 2.1.1 拓撲結(jié)構(gòu)

半橋逆變橋只有**一個橋臂**，由上下兩個功率開關(guān)管 S1、S2，各自并聯(lián)續(xù)流二極管 D1、D2；直流母線電容分為兩個串聯(lián)電容C1、C2，電容中點作為參考地。

直流輸入電壓為\(V_{dc}\)，兩個電容均分電壓，每個電容電壓為\(V_{dc}/2\)。橋臂中點為輸出端，接負載。

#### 2.1.2 工作模態(tài)

1. **S1 導(dǎo)通，S2 關(guān)斷**：輸出電壓\(V_{out}=+V_{dc}/2\)，電流從 S1 流向負載；

2. **S2 導(dǎo)通，S1 關(guān)斷**：輸出電壓\(V_{out}=-V_{dc}/2\)，電流從負載流向 S2；

3. **上下管都關(guān)斷**：感性負載電流通過續(xù)流二極管續(xù)流。

> 

> 關(guān)鍵禁忌：**同一橋臂上下管不能同時導(dǎo)通**。如果 S1、S2同時導(dǎo)通，直流母線直接短路，會瞬間炸管，這是逆變橋致命的故障。因此必須設(shè)置**死區(qū)時間**。

#### 2.1.3 半橋優(yōu)缺點

優(yōu)點：器件數(shù)量少，僅 2 個功率管，結(jié)構(gòu)簡單，成本低；

缺點：輸出電壓幅值大只有直流母線電壓的一半；需要兩個分壓電容，電容要承受一半母線電壓；適合小功率、低成本設(shè)備。

### 2.2 單相全橋逆變橋（H 橋逆變橋）

#### 2.2.1 拓撲結(jié)構(gòu)

全橋逆變橋，也叫 H 橋，一共**四個功率開關(guān)管 S1、S2、S3、S4**，分為左右兩個橋臂。

- 左橋臂：S1 上管，S2 下管；

- 右橋臂：S3 上管，S4 下管；

四個管子各并聯(lián)續(xù)流二極管。直流母線直接接\(V_{dc}\)，不需要分壓電容。負載接在兩個橋臂中點之間。

#### 2.2.2 工作模態(tài)

全橋有四種工作狀態(tài)：

1. **S1、S4 導(dǎo)通，S2、S3 關(guān)斷**：負載電壓\(V_{out}=+V_{dc}\)；

2. **S2、S3 導(dǎo)通，S1、S4 關(guān)斷**：負載電壓\(V_{out}=-V_{dc}\)；

3. **S1、S3 導(dǎo)通，S2、S4 關(guān)斷**：負載兩端被短接，輸出電壓 0；

4. **S2、S4 導(dǎo)通，S1、S3 關(guān)斷**：負載兩端被短接，輸出電壓 0。

> 

> 狀態(tài) 3、4 稱為**零狀態(tài)**，輸出電壓為零，用于 PWM 調(diào)制。

> 同樣禁止同一橋臂上下管同時導(dǎo)通，左右橋臂各自設(shè)置死區(qū)。

#### 2.2.3 全橋優(yōu)缺點

優(yōu)點：輸出電壓幅值大可以達到\(V_{dc}\)，輸出電壓范圍大；不需要分壓電容；輸出功率可以做得很大；

缺點：器件數(shù)量 4 只，驅(qū)動電路數(shù)量翻倍，成本高于半橋；控制邏輯比半橋復(fù)雜。

#### 2.2.4 全橋兩種調(diào)制方式

1. **雙極性 SPWM調(diào)制**：左右橋臂開關(guān)信號完全反相，輸出電壓只有\(zhòng)(+V_{dc}\)、\(-V_{dc}\)兩種電平；輸出濾波電感電流紋波較大；

2. **單極性 SPWM 調(diào)制**：一個橋臂固定開關(guān)，另一個橋臂做 PWM調(diào)制；輸出電平有\(zhòng)(+V_{dc}\)、0、\(-V_{dc}\)；紋波更小，效率更高，是工程主流。

### 2.3 單相逆變橋輸出濾波

逆變橋開關(guān)輸出是高頻 PWM 脈沖，不是正弦波，必須經(jīng)過 LC 濾波，濾除開關(guān)頻率諧波，得到正弦交流電。

- LC 濾波器：電感 L，電容 C；

- 截止頻率設(shè)計：遠低于開關(guān)頻率，遠高于輸出工頻 50Hz；

- 注意：濾波電感要考慮飽和電流，不能出現(xiàn)磁飽和；電容要選用高頻薄膜電容，不建議用電解電容。

## 第 3 章 三相電壓型逆變橋

三相逆變橋是工業(yè)電機驅(qū)動、光伏并網(wǎng)、儲能變流器的主流拓撲，一共**3 個橋臂，6 只功率開關(guān)器件**。

### 3.1 拓撲結(jié)構(gòu)

三相逆變橋，A、B、C 三個獨立橋臂，每個橋臂上管 S1/S3/S5，下管 S2/S4/S6，每個管子并聯(lián)續(xù)流二極管。

直流母線輸入\(V_{dc}\)，母線并聯(lián)大直流電容；三個橋臂中點分別輸出 A、B、C 三相，接三相負載（電機、電網(wǎng)）。

### 3.2 工作模態(tài)

每一個橋臂獨立工作，每個橋臂只能上管導(dǎo)通或者下管導(dǎo)通，**禁止上下管同時導(dǎo)通**。

三個橋臂開關(guān)組合，總共有\(zhòng)(2^3=8\)種開關(guān)狀態(tài)。

- 6 個有效矢量：輸出非零電壓；

- 2 個零矢量：三相全部上管導(dǎo)通，或者全部下管導(dǎo)通，輸出電壓為 0。

這 8 個狀態(tài)就是 SVPWM（空間矢量脈寬調(diào)制）的基礎(chǔ)。

### 3.3 三相逆變橋輸出

三相逆變橋輸出是三相 PWM 脈沖，經(jīng)過輸出 LC 濾波，得到三相正弦交流電。

- 輸出線電壓幅值大等于直流母線電壓\(V_{dc}\)；

- 相電壓幅值大等于\(V_{dc}/2\)；

> 

> 工程中，三相逆變橋直流母線電壓，要根據(jù)輸出交流電壓來計算。例如輸出三相 380V 線電壓，有效值 380V，峰值約537V，直流母線電壓一般設(shè)計在 600?700V 區(qū)間。

### 3.4 三相逆變橋兩種主流調(diào)制

#### 3.4.1 SPWM 正弦脈寬調(diào)制

每相橋臂獨立生成正弦調(diào)制波，與三角載波比較生成 PWM。

優(yōu)點：實現(xiàn)簡單；

缺點：直流電壓利用率低，大輸出線電壓只有\(zhòng)(0.5V_{dc}\)。

#### 3.4.2 SVPWM 空間矢量脈寬調(diào)制

利用 8 種開關(guān)矢量合成參考電壓矢量。

優(yōu)點：直流電壓利用率高，大輸出線電壓可達\(\frac{\sqrt{3}}{2}V_{dc}\)；諧波性能好，電機轉(zhuǎn)矩脈動?。皇亲冾l器、儲能變流器的標(biāo)準(zhǔn)算法。

缺點：算法邏輯比 SPWM 復(fù)雜。

## 第 4 章 逆變橋功率器件選型

逆變橋的性能、可靠性，很大程度取決于功率開關(guān)器件。目前主流器件：MOSFET、IGBT、SiC MOSFET。

### 4.1 MOSFET

電壓控制型器件，**單極型器件，沒有少子存儲效應(yīng)，開關(guān)速度快**。

- 適合：中低壓，高頻逆變，小功率；

- 優(yōu)點：開關(guān)損耗小，并聯(lián)容易，驅(qū)動簡單；

- 缺點：高壓器件導(dǎo)通電阻大，導(dǎo)通損耗高；反向不能承受高壓，必須外接續(xù)流二極管；

- 應(yīng)用：小功率離網(wǎng)逆變器，高頻 DC?DC，車載電源。

### 4.2 IGBT

雙極型器件，**電壓控制，耐壓高，大電流**。

- 適合：中大功率逆變橋，變頻器，光伏儲能，UPS；

- 優(yōu)點：高壓大電流，導(dǎo)通損耗低；

- 缺點：存在少子存儲時間，開關(guān)速度慢，開關(guān)損耗大；有拖尾電流；

- 現(xiàn)代 IGBT 內(nèi)部集成續(xù)流二極管（IGBT?Diode）。

### 4.3 SiC MOSFET（碳化硅 MOSFET）

第三代寬禁帶半導(dǎo)體。

- 優(yōu)點：耐壓高，開關(guān)速度極快，開關(guān)損耗遠低于 IGBT；耐高溫；

- 缺點：價格貴；驅(qū)動要求嚴格，柵極電壓不能過壓；

- 應(yīng)用：高頻大功率儲能逆變器、車載逆變器。

### 4.4 器件關(guān)鍵參數(shù)選型

1. **耐壓 Vce**：器件耐壓必須留有足夠裕量。

> 

> 工程經(jīng)驗：直流母線大電壓 ×1.5~2 倍。

> 例：母線電壓 700V，器件至少選 1200V 等級。

2. **額定電流 Ic**：按照負載大峰值電流，預(yù)留 1.5~2 倍裕量；

3. **開關(guān)頻率**：IGBT 一般開關(guān)頻率 2?20kHz；SiC MOSFET 可以做到幾十 kHz；

4. **續(xù)流二極管**：電壓型逆變橋感性負載，必須續(xù)流。IGBT 自帶二極管；MOSFET 需要外置快恢復(fù)二極管。

### 4.5 器件并聯(lián)

大功率逆變橋，單管電流不足，需要多管并聯(lián)。

- MOSFET 并聯(lián)：因為正溫度系數(shù)，均流相對容易；

- IGBT 并聯(lián)：存在負溫度系數(shù)，容易電流不均衡，需要匹配器件，增加均流電阻；

> 

> 并聯(lián)器件盡量選用同一批次，盡量避免不同型號混用。

## 第 5 章 逆變橋死區(qū)時間設(shè)計

### 5.1 為什么需要死區(qū)

同一橋臂上下管，當(dāng)一個管子關(guān)斷，另一個管子開通，**器件關(guān)斷不是瞬間完成**，存在關(guān)斷延遲，還有器件存儲電荷。

如果直接切換，會出現(xiàn)短暫的上下管同時導(dǎo)通，母線短路，炸管。

**死區(qū)時間：在上下管切換的間隙，兩個管子全部關(guān)斷的時間**。

### 5.2 死區(qū)時間大小

死區(qū)時間不能過大，也不能過小。

- 太?。阂廊粫霈F(xiàn)直通短路；

- 太大：輸出電壓畸變，產(chǎn)生諧波，輸出波形失真；

典型參數(shù)：

- IGBT：死區(qū)一般 1?5μs；

- SiC MOSFET：開關(guān)速度快，死區(qū)可以做到 200?800ns；

> 

> 死區(qū)是硬件驅(qū)動芯片或者 DSP/MCU 軟件配置。

> 死區(qū)會帶來輸出電壓誤差，工程中需要做**死區(qū)補償算法**，消除電壓畸變。

### 5.3 直通故障（橋臂短路）

逆變橋致命故障：同一橋臂上下管同時導(dǎo)通，直流母線直接短路。

故障現(xiàn)象：母線電容瞬間放電，巨大短路電流，功率管燒毀，母線電容損壞。

保護手段：

1. 硬件死區(qū)，軟件死區(qū)雙重保障；

2. 硬件過流檢測，快速封鎖 PWM；

3. 母線串聯(lián)快速熔斷器；

4. 驅(qū)動芯片自帶短路保護。

## 第 6 章 逆變橋損耗分析

逆變橋損耗分為**導(dǎo)通損耗、開關(guān)損耗、續(xù)流二極管損耗**。

### 6.1 導(dǎo)通損耗

開關(guān)管導(dǎo)通時，流過電流，器件導(dǎo)通壓降產(chǎn)生損耗。

\(P_{cond}=I_{rms}^2\cdot R_{ds(on)} \quad(\text{MOSFET})\)

\(P_{cond}=I_{avg}\cdot V_{ce(sat)} \quad(\text{IGBT})\)

- 導(dǎo)通損耗和電流平方成正比；大電流工況，導(dǎo)通損耗占主導(dǎo)。

### 6.2 開關(guān)損耗

器件開通、關(guān)斷過程，電壓電流交疊產(chǎn)生損耗。

- 開關(guān)損耗和開關(guān)頻率成正比；開關(guān)頻率越高，開關(guān)損耗越大；

- IGBT 開關(guān)損耗大；SiC 器件開關(guān)損耗小；

> 

> 工程權(quán)衡：開關(guān)頻率越高，輸出濾波電感電容體積越小，但是損耗上升，發(fā)熱變大。

### 6.3 續(xù)流二極管損耗

感性負載，電流反向時，二極管導(dǎo)通續(xù)流，產(chǎn)生導(dǎo)通損耗與反向恢復(fù)損耗。

IGBT 的反并聯(lián)二極管的反向恢復(fù)損耗，是逆變橋損耗重要組成部分。

### 6.4 總損耗與散熱

逆變橋總損耗 = 導(dǎo)通損耗 + 開關(guān)損耗 + 二極管損耗。

損耗全部轉(zhuǎn)化為熱量，必須設(shè)計散熱器。

- 散熱器選型：計算總損耗，確定熱阻；

- 大功率逆變橋：水冷散熱；中小功率風(fēng)冷散熱器。

## 第 7 章 逆變橋的調(diào)制策略詳解

### 7.1 SPWM 正弦脈寬調(diào)制

調(diào)制波是正弦波，載波為三角波。比較兩者大小，輸出 PWM 脈沖。

- 調(diào)制度 M：調(diào)制波幅值 / 載波幅值；0<M<1。

- 單相全橋 SPWM：雙極性、單極性。

- 三相 SPWM：三相互差 120° 正弦調(diào)制波。

### 7.2 SVPWM 空間矢量調(diào)制

三相逆變橋 8 個開關(guān)狀態(tài)對應(yīng) 8 個電壓矢量，六個非零矢量分布在復(fù)平面六邊形，兩個零矢量。

通過不同矢量作用時間組合，合成需要的參考電壓矢量。

優(yōu)勢：電壓利用率提升 15.4%，諧波更小。

SVPWM 的核心：矢量作用時間計算，零矢量分配。

### 7.3 過調(diào)制

當(dāng)調(diào)制度 M>1，進入過調(diào)制區(qū)，輸出電壓繼續(xù)上升。

- 過調(diào)制 1 區(qū)：六邊形內(nèi)部；

- 過調(diào)制 2 區(qū)：輸出方波；

> 

> 過調(diào)制會增加諧波，一般盡量避免長時間工作在過調(diào)制。

### 7.4 載波移相 PWM（多模塊逆變橋）

多組逆變橋并聯(lián)，載波相位錯開，等效開關(guān)頻率提高，輸出諧波大幅降低，多用于大功率儲能變流器。

## 第 8 章 逆變橋硬件電路設(shè)計要點

### 8.1 直流母線電容

電壓型逆變橋直流側(cè)電容至關(guān)重要。

1. 作用：緩沖功率脈動，抑制母線電壓波動，提供瞬時大電流；

2. 選型：電解電容 + 薄膜電容并聯(lián)。大容量電解電容負責(zé)低頻儲能；薄膜電容靠近功率管，吸收高頻尖峰；

> 

>關(guān)鍵：**薄膜電容盡量靠近逆變橋功率管引腳，縮短走線，減小寄生電感**。寄生電感會產(chǎn)生關(guān)斷電壓尖峰，擊穿功率器件。

### 8.2 功率回路布線

逆變橋功率回路是高頻大電流回路，寄生電感是大敵。

- 功率走線盡量短、粗；

- 功率回路面積盡量??；

- 母線正負極盡量平行走線；

- 功率板與控制板必須分開，強弱電隔離。

> 

> 功率回路寄生電感 L，關(guān)斷時會產(chǎn)生尖峰電壓：\(V_{peak}=L\cdot\frac{di}{dt}\)，di/dt 越大，尖峰越高，容易擊穿 IGBT/MOSFET。

### 8.3 RCD 吸收電路

大功率 IGBT 逆變橋，有時候配置 RCD 吸收電路，抑制關(guān)斷尖峰電壓。

- RCD：電阻、電容、二極管；

- 缺點：吸收電路會增加損耗；現(xiàn)代 SiC 器件，很多設(shè)計不再使用 RCD。

### 8.4 驅(qū)動電路

逆變橋功率管柵極驅(qū)動，必須隔離。

1. 隔離方式：光耦隔離、磁隔離；

2. 驅(qū)動電阻：柵極電阻 Rg，影響開關(guān)速度。

- Rg 小：開關(guān)速度快，開關(guān)損耗小，但電壓尖峰大，容易振蕩；

- Rg 大：開關(guān)慢，尖峰小，開關(guān)損耗變大。

> 

> 需要折中，一般 IGBT Rg 5?20Ω；SiC MOSFET Rg 2?10Ω。

### 8.5 檢測電路

逆變橋必須采集信號：

1. 直流母線電壓檢測；

2. 輸出交流電壓檢測；

3. 輸出電流檢測（霍爾電流傳感器、采樣電阻）；

4. 溫度檢測，功率器件溫度；

## 第 9 章 逆變橋保護系統(tǒng)

逆變橋故障工況多，保護必須硬件 + 軟件雙重保護。

### 9.1 橋臂直通保護（短路保護）

危險故障。

- 硬件：驅(qū)動芯片自帶短路檢測，檢測 Vce 電壓，一旦發(fā)生短路立刻封鎖 PWM；

- 軟件：過流檢測，電流超過閾值，關(guān)閉所有輸出；

> 

> 硬件保護響應(yīng)速度要遠快于軟件保護，軟件只能作為后備。

### 9.2 過壓保護

直流母線過壓：負載回饋能量，母線電壓抬升。

處理：泄放電阻，或者有源逆變回饋電網(wǎng)。

### 9.3 欠壓保護

直流母線電壓過低，輸出波形畸變，停機保護。

### 9.4 過流保護

輸出過載、短路，輸出電流超限。

分兩級：

1. 限流：限制輸出電流，不關(guān)機；

2. 故障保護：電流過大，封鎖 PWM，停機。

### 9.5 過熱保護

散熱器溫度超過閾值，降功率或者停機。

### 9.6 輸出欠壓、過壓保護

輸出交流電壓異常，保護停機。

### 9.7 電網(wǎng)同步保護（并網(wǎng)逆變器）

并網(wǎng)逆變橋，必須檢測電網(wǎng)電壓相位、幅值、頻率；電網(wǎng)異常立即脫網(wǎng)。

## 第 10 章 逆變橋常見故障現(xiàn)象與排查

### 10.1 功率管炸管

常見原因：

1. 橋臂直通，死區(qū)設(shè)置過??；

2. 關(guān)斷電壓尖峰過大，寄生電感太大；

3. 驅(qū)動異常，柵極電壓不足或者誤觸發(fā)；

4. 輸出短路；

5. 器件選型耐壓裕量不足；

> 

> 炸管后不能直接更換管子上電，要檢查驅(qū)動、母線電容、PCB 走線、采樣電路。

### 10.2 輸出波形畸變，諧波大

原因：

1. 死區(qū)時間設(shè)置不合理，死區(qū)補償失效；

2. LC 濾波參數(shù)不匹配；

3. 調(diào)制算法異常；

4. 負載非線性。

### 10.3 輸出電壓達不到額定值

1. 直流母線電壓不足；

2. 調(diào)制度上限限制；

3. 過調(diào)制工作異常。

### 10.4 逆變橋發(fā)熱嚴重

1. 開關(guān)頻率設(shè)置過高，開關(guān)損耗大；

2. 器件選型偏小，導(dǎo)通損耗大；

3. 散熱器熱阻太大；

4. 輸出過載。

### 10.5 輸出有高頻振蕩

1. 柵極電阻過??；

2. PCB 寄生電感；

3. LC 濾波器諧振。

## 第 11 章 逆變橋不同應(yīng)用場景

### 11.1 離網(wǎng)逆變器（儲能離網(wǎng)）

單相全橋逆變橋，輸出 LC 濾波，輸出 50Hz 正弦交流電。

特點：無源逆變，不需要電網(wǎng)同步；負載為電阻、電機等。

### 11.2 并網(wǎng)逆變器（光伏 / 儲能并網(wǎng)）

三相電壓型逆變橋，SVPWM 調(diào)制；需要鎖相環(huán) PLL 跟蹤電網(wǎng)相位；有源逆變，電能送入電網(wǎng)。

要求：嚴格滿足電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，低諧波，低直流分量。

### 11.3 變頻器（電機驅(qū)動）

三相逆變橋，輸出接三相異步電機；SVPWM 調(diào)制，實現(xiàn)變頻調(diào)速。

電機是感性負載，續(xù)流二極管工作頻繁。

### 11.4 UPS 不間斷電源

在線式 UPS：整流 + 直流母線 + 逆變橋；市電故障時逆變橋輸出交流給負載。

### 11.5 有源電力濾波器 APF

三相逆變橋，實時檢測電網(wǎng)諧波電流，逆變橋輸出反向諧波電流，抵消電網(wǎng)諧波。

## 第 12 章 電流型逆變橋補充

電壓型逆變橋是主流，電流型逆變橋直流側(cè)串聯(lián)大電感。

- 直流側(cè)電感維持電流恒定；

- 開關(guān)器件需要承受反向電壓；

- 輸出需要電容濾波；

- 多用于大功率高壓傳動，如大型軋鋼機；

- 缺點：電感體積大，動態(tài)響應(yīng)慢，現(xiàn)在使用越來越少。

## 第 13 章 多電平逆變橋簡述

兩電平逆變橋：每相輸出只有兩種電平，+Vdc/2、?Vdc/2。

大功率高壓場景，兩電平器件耐壓不夠，采用多電平逆變橋。

1. 三電平 NPC 逆變橋：每相輸出三個電平；降低器件耐壓，諧波更?。?/p>

2. 五電平等拓撲；

> 

> 多電平逆變橋控制復(fù)雜，器件數(shù)量多，成本高，多用于高壓大功率設(shè)備。

## 第 14 章 工程調(diào)試注意事項

1. **上電前檢查**：測量直流母線正負極，無短路；檢查驅(qū)動信號，確認無直通信號；

2. **低壓空載調(diào)試**：先降低直流母線電壓，空載運行，觀察輸出 PWM 波形，示波器看橋臂中點波形；

3. **逐步加負載**：空載正常，再加輕載，逐步到滿載；

4. **示波器測量重點**：

   - 柵極驅(qū)動波形，確認死區(qū)；

   - 開關(guān)管 Vce 電壓，觀察關(guān)斷尖峰；

   - 輸出 LC 濾波前后波形；

5. **避免熱插拔**；功率回路嚴禁帶電插拔。

## 第 15 章 總結(jié)

逆變橋作為電力電子變換的功率核心，本質(zhì)就是通過功率開關(guān)器件按照一定時序通斷，把直流變換為交流。

- 單相分為半橋、全橋 H 橋；三相為 6 管兩電平逆變橋；

- 電壓型逆變橋直流側(cè)電容儲能，是目前主流；

- 核心風(fēng)險是橋臂直通短路，死區(qū)設(shè)計至關(guān)重要；

- 調(diào)制策略 SPWM、SVPWM 直接決定輸出波形與電壓利用率；

- 器件選型、PCB 功率回路布局、散熱、保護系統(tǒng)，決定逆變橋的可靠性。

逆變橋的設(shè)計，是理論拓撲 + 器件選型 + 硬件布線 + 調(diào)制算法 + 保護設(shè)計的綜合工程。小到幾百瓦的離網(wǎng)逆變器，大到 MW級儲能變流器，底層都是逆變橋的基本原理。