ACUPS逆变器的电路形式有哪些？

ACUPS逆变器的常见电路形式包括：直流变换器、半桥逆变器、全桥逆变器、双向变换器等几大类。直流变换器用于后备式ACUPS，输出方波或准方波；半桥和全桥逆变器用于在线式ACUPS，输出正弦波；双向变换器用于在线互动式ACUPS，一套电路兼做整流和逆变。

逆变器是ACUPS的第二变换器，把直流电转变成交流电。不同ACUPS类型采用不同电路形式，今天系统梳理一下。

一、直流变换器——最简单的逆变电路

主要用于后备式ACUPS，分自激式和它激式。

自激式：不需外来触发信号，利用自激振荡输出方波。电路简单、价格便宜，但稳压性差，波形含大量谐波，不适合精密设备。用于应急照明、电冰箱等对电压要求不高的场合。

自激式直流变换器

它激式：依靠外加控制信号激发振荡，输出准方波，具有稳压功能，测量需用真有效值仪表。稳压性能优于自激式。

它激式直流变换器

直流变换器输出波形远不如正弦波纯净，主要用于后备式ACUPS——市电正常时负载由市电供电，停电时才短暂切换到逆变输出。

二、半桥逆变器——高频机型的首选

桥式逆变器克服了功率管承受电压过高的问题。半桥是其中一类。

1. 单相半桥逆变器

左边桥臂由两个电容串联，右边桥臂由两个功率管串联。VT1导通形成正半波，VT2导通形成负半波。输出功率受限于电容容量——电容放电时电压下降，导致功率衰减。为弥补需增大电容或提高频率。

单相半桥逆变器

2. 三相半桥逆变器

由三个半桥臂组成，需两组电池。优点：适应三相负载100%不平衡，输出自带中性线，可省去输出变压器。局限：成本高、中性线有谐波、功率管耐压高（需1200V IGBT）、串联电容有击穿风险。

在实际应用中，三相半桥逆变器还有一个重要特点：每个桥臂独立工作，控制灵活。当某一相负载突然变化时，其他相几乎不受影响。这对于数据中心等要求高可靠性的场合非常有利。但两组电池意味着更多的蓄电池和更大的安装空间，同时也增加了系统成本和维护工作量。

三相半桥逆变器

3. 三相三电平半桥逆变器

输出电压有三种：+Ud/2、0、-Ud/2。采用二极管钳位，每个开关管关断时只承受Ud/2，不增加耐压即可成倍提高输入电压。是大容量中高压逆变器的主要方案。

三电平技术的核心价值在于：在同样输入电压下，可以使用耐压较低的功率管（比如用600V管子处理800V母线电压），大大降低了器件成本和开关损耗。同时，输出波形更接近正弦波，谐波含量更低，滤波更简单。不过，三电平电路需要的功率管数量是传统两电平的两倍（每相4个，三相共12个），控制也更复杂，因此主要用于中大功率高端ACUPS。

二极管钳位式三相三电平半桥逆变器

4. 单直流电源的半桥逆变器

增加一个桥臂，只用一组直流电源。功率管电压降低，节能可靠。使高频机型ACUPS取消输出变压器，并将直流电源由两组减为一组。

这种电路巧妙之处在于：通过增加两个功率管（VT7、VT8）构成一个辅助桥臂，在正半波和负半波时分别利用不同的电流路径，使得每组功率管承受的电压只有直流母线电压的一半。这样一来，原先需要两组电池（正负电源）的半桥电路，现在只需一组电池就能工作，大大简化了电池配置，降低了成本。目前主流的高频ACUPS大多采用这种单直流电源的半桥拓扑。