1.1逆变电源结构形式的演变

1.1.1以快速晶闸管技术设计的逆变电源结构

公元1957年，美国通用电气公司研制出了第一个晶闸管，标志着电力电子技术的诞生。这一时期被称为电力电子技术的史前期。这时候的逆变电源，主要是由快速晶闸管作为逆变元器件。晶闸管是一种半控型器件。我们通过对晶闸管门极信号的控制，来使得晶闸管导通或者关断。当电路中的负载变化时，通过改变晶闸管导通角的大小，从而控制电路中的电流，实现逆变电源的各种功能要求。早期的逆变电源的结构有许多的缺点。主要是晶闸管门极的控制比较复杂，导致了逆变电源的体积庞大。这种以快速晶闸管为主要元器件的逆变电路在现代已经不再使用[2]。

1.1.2以IGBT设计的逆变电源结构

在20世纪80年代后期，出现了一种复合型器件。我们将MOSFET（场效应晶体管）和BJT

（电力双极型晶体管）复合起来，被我们称作绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）。正是因为绝缘栅极双极型晶体管的为代表的各种复合型器件的发展，与这些新型器件相对应的控制技术也在日新月异的发展。一种被称为脉冲宽度调制技术（PWM）迈入了人们的视线。这用运用PWM技术控制的逆变电源有着诸多的优点。他响应速度快，电路规模也比快速晶闸管逆变电源小，因此，在现代逆变电源中有着十分广泛的应用。但是，以IGBT设计的逆变电源也有缺点。那就是这种电源一般有着非常高的工作频率，因此，对元器件的损耗也非常大。随着电力电子技术以及材料技术的不断发展，这一缺点也在不断被克服[5]。

1.1.3有源钳位逆变电源结构

当今电力电子技术逆变电源研究的热点，当属有源钳位逆变电源结构。如果说我们前面介绍的两种电源称作硬开关的话，那么软开关技术的出现解决了上面两个电源形式的大部分缺点。这种电源结构形式的突出优点是器件开关损耗低、电源能量转换效率高[22]。

1.2高频逆变电源的优势高频逆变电源与正常频率的逆变电源相比，有着许多优势。电磁感应原理指出，感应电势E正比于磁链的变化率：

由此可见，当Bm确定，也就是说我们使用的磁体不变时，输出相同的电压值，WS的乘积与频率f成反比例系数，当我们的频率越高时，WS的乘积就越小，WS的乘积变小就意味着电气设备的体积变小，电气设备的重量减轻[24]。所以，为了使电气设备的体积和重量减小，使其容易运输和运行，一般我们将电气设备的频率设置在20KHz以上，这样也减小了设备工作时的噪声。正因为电气设备的体积重量减小，带来的经济效益也大为提高。

2整体电路设计

2.1设计要求及总体指标

该逆变电源使用高频逆变电源技术将12V的直流电转化为与工业用电相同的220V/50HZ的交流电压。电路的总体框架图如下：

图2.1单相准正弦脉宽调制逆变电路框图

输入端输入直流电压12V，使用SPWM脉冲宽度调制以及高频率升压变压器把12v的直流低电压升压为320v的直流高电压。为了使得直流的高压电转变为交流的高压电，这时候我们需要进行逆变。通常我们使用全桥逆变电路，并且逆变时要使用高频率的逆变电路。得到了我们所需要的高频率交流电压后，最后经由滤波电路滤波，去除较高频率部分和较低频率部分，得到我们需要的50HZ的交流电压，以此来达到我们的设计要求。由此可见高频逆变电路是我们方案中较为重要的一部分。