直流电怎么转换成交流电？

直流电转交流电，这在咱们日常生活中太常见了，最典型的例子就是咱们家里的电器，很多都是交流驱动的，但电力公司送过来的电，其实是直流。这就需要一个东西把直流电给变一变，变成交流电才能用。这个东西，就叫做“逆变器”。

为啥要这么“麻烦”？

要说为啥不直接送交流电给所有电器，这得从电力传输说起。长距离传输电力的过程中，交流电比直流电有更大的优势。最主要的原因是交流电可以通过变压器轻松地升高或降低电压。高电压能大大减小电流，从而减小线路上的能量损耗（损耗和电流的平方成正比）。等电到了咱们跟前，再通过变压器降回安全可用的低电压。

而直流电就不一样了，它的电压想变高变低，非常困难且效率不高，所以在长距离传输上就显得力不从心。

所以，虽然咱们家里的很多电器是交流的，但咱们用的一些便携设备，比如手机、笔记本电脑，它们的电源适配器（充电器）其实就是把交流电变成了直流电，供设备使用。而像一些大型设备，或者在太阳能发电、风力发电等领域，发电初期产生的是直流电，但为了并网或者给交流设备供电，就需要把直流电逆变成交流电。

逆变器是怎么工作的？

理解逆变器，我们可以把它想象成一个非常“聪明”的开关，而且是高速地、按照特定规律来控制开关的。

最核心的原理就是“斩波”和“滤波”。

1. 斩波（Chopping）：
想象一下，咱们手里有个开关，咱们想模拟出一种波形。直流电是一种“平直”的电压（比如12V），而交流电是一种“起伏”的电压（比如标准的220V，但会正负摆动）。咱们怎么用开关把这个平直的电压变成摆动的电压呢？

最简单的方法是，咱们不停地打开和关闭开关，控制直流电的通断。如果咱们让开关“开”一段时间，“关”一段时间，再“开”，“关”……这样就能得到一段一段的直流脉冲。

但是，光是这样断断续续的直流脉冲，还算不上标准的交流电。交流电最基本的是一个正弦波，它有正半周和负半周，并且幅度是变化的。

为了得到更接近正弦波的波形，我们就需要更复杂的“斩波”方式。现代逆变器里面用的最普遍的技术叫做“脉宽调制（PWM Pulse Width Modulation）”。

PWM是个什么概念呢？
咱们可以想象成，不是简单地把开关“打开”或“关闭”，而是控制开关“打开”的时间有多长，“关闭”的时间有多长。而且，这个“打开”和“关闭”的规律，并不是固定不变的，而是随着时间推移，不断变化的。

举个例子：
要想模拟一个正弦波的最高点，咱们可以让开关大部分时间保持“打开”状态，只在极短的时间内“关闭”。
要想模拟一个正弦波的接近零点的位置，咱们可以让开关“打开”和“关闭”的时间差不多长，或者快速地“打开”又“关闭”。
要想模拟一个正弦波的最低点（也就是负半周），咱们需要一点更高级的技巧，或者通过其他电子元件来实现电压方向的改变（后面会细说）。

通过非常非常高速地（每秒几万次甚至几十万次）按照这种变化的规律去控制开关的“开”和“关”，就产生了一系列窄脉冲，这些窄脉冲的宽度随着时间变化，就模拟出了一个近似的正弦波。

控制开关的电子元件：
现代逆变器里，用来做这个高速开关的，通常是半导体器件，比如：
MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）：这是目前最常用的一种，因为它开关速度快，效率高。
IGBT（绝缘栅双极晶体管）：在功率更大的场合，IGBT会更常用一些，它也能承受更大的电流和电压。

这些开关元件需要由一个“控制电路”（通常是微处理器或专用的集成电路）来精确控制其工作状态。

2. 滤波（Filtering）：
通过PWM技术产生的脉冲信号，虽然宽度变了，但它还是一个个“方块”一样的脉冲，而不是我们想要的平滑的正弦波。而且，这些脉冲的幅度也是固定的，不像正弦波那样有逐渐增加和减小的过程。

这时候，就需要“滤波器”来帮忙了。滤波器就像一个“筛子”，可以把我们不需要的高频成分去掉，保留我们想要的低频成分（也就是那个模拟出来的正弦波）。

滤波器通常由电感（inductor）和电容（capacitor）组成。
电感就像一个“惯性”很大的东西，它不喜欢电流变化太快，所以会把快速变化的脉冲“拉平”。
电容就像一个“蓄水池”，它能储存电荷，并平滑电压的波动。

当这些高速脉冲通过电感和电容组成的滤波器时，这些方块状的脉冲就被“平均”掉了，就像把很多细小的水流汇聚成一条平稳的水流一样，最终输出的就会是一个比较接近标准正弦波的交流电。

不同类型的逆变器（更详细一些）

根据输出波形的不同，逆变器可以分为几种主要类型：

1. 方波逆变器（Square Wave Inverter）：
这是最简单的一种。它就是简单地将直流电的正极和负极来回切换，输出一个近似的方波。比如，先输出一个正向的直流电压，然后反向输出一个负向的直流电压。
优点：结构简单，成本低。
缺点：输出波形非常粗糙，对大多数电器（尤其是感性负载或需要平滑电流的设备）会造成损害或无法正常工作。只能用于一些非常简单的设备。

2. 阶梯波（梯形波）逆变器（Stepped Wave Inverter）：
这种逆变器通过控制多个开关的组合，输出的波形不是简单的方波，而是像“台阶”一样，分成好几段。通过增加阶梯的数量，可以使波形更接近正弦波。
优点：比方波效果好一些。
缺点：波形仍然不够平滑，对很多设备有影响。

3. 修正正弦波逆变器（Modified Sine Wave Inverter）：
这是目前市场上比较常见的一种，也叫做“模拟正弦波逆变器”。它通过PWM技术，但控制的脉冲宽度相对简单一些，输出的波形看起来像一个被“修正”过的正弦波，它在正半周和负半周都有一些“平顶”，然后有一个比较大的跳变。
优点：比方波和阶梯波效果好很多，效率也比较高，成本适中。
缺点：对于一些对电源要求比较高的电器（如电机、一些音频设备、医疗设备等）仍然可能造成问题，比如设备发热增加、噪音增大、寿命缩短，甚至无法工作。

4. 纯正弦波逆变器（Pure Sine Wave Inverter）：
这是目前最高级、最接近市电（也就是电网送来的交流电）波形的一种逆变器。它通过非常复杂的PWM控制和多级滤波，输出的波形非常平滑，几乎与市电的波形一模一样。
优点：输出波形完美，与市电兼容性最好，可以驱动几乎所有交流电器，性能稳定，设备运行效率高，寿命有保障。
缺点：结构复杂，成本最高，控制电路也最复杂。

总结一下过程：

1. 直流输入：首先，将需要转换的直流电（比如来自电池、太阳能板）接到逆变器的输入端。
2. 直流斩波/PWM：逆变器内部的控制电路（通常是微控制器）会根据预设的交流波形（比如标准的50Hz或60Hz正弦波），通过控制大功率的半导体开关（如MOSFET或IGBT），对输入的直流电进行高速的“开/关”操作，产生一系列窄脉冲。PWM技术可以精确控制这些脉冲的宽度，以模拟出目标交流波形的形状。
3. 滤波处理：这些脉冲信号会通过由电感和电容组成的滤波器电路。滤波器会滤除高频的开关成分，将这些脉冲“平均”化，使其输出的波形更加平滑，趋向于我们想要的交流波形（比如正弦波）。
4. 升压（可选）：在某些情况下，如果所需的交流电压比直流输入电压高很多，可能还需要在滤波之后或者在某个阶段加入升压环节（比如通过高频变压器）。
5. 交流输出：最终，经过处理和滤波的输出就是模拟出的交流电，可以供给各种交流电器使用了。

所以，说白了，逆变器就是一个利用高科技“开关”和“滤波器”，把“死板”的直流电“雕刻”成“生动”的交流电的神奇装置。咱们手机充电器里的小方块，或者大功率的太阳能逆变器，都是在干着这件“化腐朽为神奇”的事情。

网友意见

只要您让电流持续地变化，就可以转换成交流电。

在电子管和晶体管还没有被发明的年代，就已经有了转换的方法。

那就是不停的开关电路。

这可以看作开关电源的始祖，用一个转动的电刷来让电流持续地变化。

如果接上线圈和电容器那就更好玩了。

https://www.zhihu.com/video/1413924905964990464

因为线圈有电感，配上电容就能选频。

这就是火花发报机的雏形。

《八十天环游地球》（Le tour du monde en quatre-vingts jours）是由法國作家儒勒·凡爾納（Jules Verne）所寫的古典冒險小說，於1873年出版。那时候已经有了发报机。

欧洲的科学家在18世纪逐渐发现电的各种特质。同时开始有人研究使用电来传递讯息的可能。早在1753年，一名英国人便提出使用静电来拍发电报。在美国，萨缪尔·摩尔斯在接近同一时间同时发明了电报，并在1837年在美国取得专利。摩尔斯还发展出一套将字母及数字编码以便拍发的方法，称为摩斯电码。19世纪90年代，尼古拉·特斯拉等科学家在这个时候开始研究以无线电发送电报。1895年，意大利人马可尼首次成功收发无线电电报。4年後，即1899年，他成功进行英国至法国之间的传送。1902年首次以无线电进行横越大西洋的通讯。

直流电怎么转换成交流电？

如果能够以极快的开关，您还可以产生很牛屄的 UWB 信号。

超寬頻（Ultra-wideband，UWB）是一种具备低耗电与高速传输的无线个人區域网络通讯技术，适合需要高质量服务的无线通信应用，可以用在无线个人區域网络（WPAN）、家庭网路连接和短距离雷达等领域。它不采用连续的正弦波（sine waves），而是利用脉冲讯号来传送。上世纪60年代，UWB原本用于军事用途，直到2002年美國聯邦通訊委員會（FCC）才发布商用化规范。摩托罗拉2005年7月8日在亚洲成立第一座超宽頻无线通讯研发中心。

UWB是无载波通信技术，利用纳秒（ns）至皮秒（ps）级的非正弦波窄脉冲传输数据，而时间调变技术令其传送速度可以大大提高，而且耗电量相对地低，并有较精确的定位能力。与常见的通信使用的连续载波方式不同，UWB采用极短的脉冲信号来传送数据。这些脉冲所占用的带宽甚至达到几GHz，因此最大数据传输速率可以达到几百Mbps。因为使用的是极短脉冲，在高速通信的同时，UWB设备的发射功率却很小，仅仅只有目前的连续载波系统的几百分之一。UWB 的传输距离都是在十公尺之内，它的传输速率高达480Mbps，是蓝牙的159倍，是Wi-Fi标准的18.5倍，非常适合多媒体信息的大量传输。

好了，跑题了，跑题了，跑题了。

390MHz 射频低噪音振荡器的仿真 -- 麦文学相忘于江湖系列

实际制作只需要常见的 ss9018, 几分钱一个。

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依照过往的规矩，仿真文件/模型就在下面。

请把以下的内容用 TXT 编辑器存成 maiwenxueOSC001.ASC 就可以用 LTspice 打开了。

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.measure tran FreqOSC3 PARAM 10/(T6-T5)/2
.measure tran T4 I(L2) when I(L2) =0 cross=60
.measure tran T3 I(L2) when I(L2) =0 cross=50
.measure tran FreqOSC2 PARAM 10/(T4-T3)/2
.measure tran T2 I(L2) when I(L2) =0 cross=10
.measure tran T1 I(L2) when I(L2) =0 cross=8
.measure tran FreqOSC1 PARAM 1/(T2-T1)

请把以上的内容用 TXT 编辑器存成 maiwenxueOSC001.ASC 就可以用 LTspice 打开了。

       .MODEL 2SC3357 NPN (IS=684.2e-18 BF=161.1 NF=1.0 VAF=51 IKF=574.6e-3 BR=10.71 NR=1.0 VAR=2.1 IKR=28.05e-3 ISE=1.0e-18 NE=1.193 ISC=6.211e-18 NC=1.1 RB=3.0 IRB=75.9e-5 RBM=1.0 RE=2.67 RC=3.5 CJE=1.847e-12 VJE=1.014 MJE=464.8e-3 CJC=1.086e-12 VJC=617.4e-3 MJC=353.8e-3 XCJC=0.1 CJS=0 VJS=0.75 MJS=0 FC=0.50 TF=23e-12 XTF=0.39 VTF=0.668 ITF=0.06 TR=0 PTF=20 EG=1.11 XTI=3.0 XTB=0 Vceo=12 Icrating=100m mfg=NEC)

直流电怎么转换成交流电？

逆变器（又称反流器、反用换流器；Inverter）是一个利用电路将直流电（DC）变换成交流电（AC）的器件，目的与整流器相反（AC转DC）.

抽象来看，逆变器就是把相对恒定的直流电通过电路的调制（自激或者它激振荡）输送给电感然后通过互感传输到负载的一个过程。也就是（相对）恒定电场能量转换成交变电场能量再转换成磁场能量再转换成交变电场能量的过程。

根据逆变器的电路形式与输出的交流信号，可分为半桥逆变器、全桥逆变器和三相桥式逆变器。

** 当然，实验室级别的 AC SOURCE 可能用非常规的方式，例如超低失真的文氏振荡电路通过缓冲器驱动变压器，或者用DDS频率合成，可能和常见的逆变器差别有点大。可是原理都是类似的。

至于有些人说逆变出来的 AC 不够完美，俺可以举出一些反例。

这是加拿大 BC 省的水电，逆变出来的哦。

水电质量可以从贴图里面看出来：

看到了吧, 谐波只有 0.02% 不到 .

Keithley 2015 multimeters combine audio band quality measurements and analysis with a broad purpose 6½-digit DMM—all in one half-rack instrument. They can measure total harmonic distortion (THD) over the complete 20Hz to 20kHz audio band and can compute THD+Noise and signal-to-noise plus distortion (SINAD).

Specifications

       Distortion Characteristics Voltage Range 100 mV, 1 V, 10 V, 100 V, 750 V (user selectable). Input Impedance 1MΩ paralleled by <100pF. Display Range 0–100% or 0–100.00 dB. Resolution 0.0001% or 0.00001 dB. Fundamental Frequency Range 20 Hz–20 kHz. Harmonic Frequency Range 40 Hz–50 kHz. Frequency Resolution 0.008 Hz. Frequency Accuracy ±0.01% of reading. Frequency Temperature Coefficient ≤100 ppm over operating temperature range.

当然，

电力局不会用这么小儿科的电路：

常见的逆变器有

光伏逆变器、UPS不间断电源、城市公共运输系统、变频器。

飞机上的交流电是美国的标准， 400Hz AC 115Vrms,

如果要供给普通用户的 50/60Hz 插座就需要变频。

轮船/邮轮/渡轮上也是这样的应用场合。

汽车上的 12/24V 要供给笔记本电脑也需要类似的转换。

渡轮

又跑题了。

说回电路，

早前的逆变器可以用很粗糙的桥式变换器。

非法捕鱼的电鱼机就是一个典型的例子。

** 别小看上面图中的电灯泡，它是一个 PTC, 如果您喜欢高大上有)x(格的名词。

)x(格高一些的就用上集成电路了

经典的 500瓦 UPS 电原理图

以及其他瓦数的 UPS / 逆变器电路图

直流电怎么转换成交流电？

如何理解？

这个需要从欧姆定律、电工原理、晶体管电路（模拟和开关电路）的知识，以及其他相关的大量内容，恐怕一个帖子说不完。

不如您先从安装一个免费的电路仿真软件开始吧。。

LTspice®是一款高性能 SPICE 仿真软件、电路图捕获和波形观测器，并为简化模拟电路的仿真提供了改进和模型。LTspice 的下载内容中包括了用于大多数 Analog Devices 开关稳压器、放大器的宏模型，以及用于一般电路仿真的器件库。

【注：Linear Technology 已经被 ADI 吞并】

LTspice IV 是一款高性能 Spice III 仿真器、电路图捕获和波形观测器，并为简化开关稳压器的仿真提供了改进和模型。我们对 Spice 所做的改进使得开关稳压器的仿真速度极快，较之标准的 Spice 仿真器有了大幅度的提高，从而令用户只需区区几分钟便可完成大多数开关稳压器的波形观测。这里可下载的内容包括用于 80% 的凌力尔特开关稳压器的 Spice 和 Macro Model，200 多种运算放大器模型以及电阻器、晶体管和 MOSFET 模型。

关于 LTspice 的一些读物

SPICE Using OrCAD PSPICE, WINSPICE or LTSPICE

这是 Dr. Lynn Fuller 博士撰写的长达 70 页的介绍，读一下绝对有收获。

       http://people.rit.edu/lffeee/SPICE_OrCAD_WinSPICE_Fuller.pdf https://docplayer.net/62762097-Spice-using-orcad-pspice-winspice-or-ltspice.html

LTspice 仿真简单的三极管低压 ZVS

仿真模型

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然后用 LTSPICE 打开这个 “.asc” 文件，如果有乱码，麻烦您自己改一下。

       Version 4 SHEET 1 880 680 WIRE -1248 -352 -1376 -352 WIRE -1200 -352 -1248 -352 WIRE -1072 -352 -1200 -352 WIRE -800 -352 -992 -352 WIRE -1376 -288 -1376 -352 WIRE -1200 -240 -1200 -352 WIRE -1248 -208 -1248 -352 WIRE -1120 -192 -1136 -192 WIRE -992 -192 -1056 -192 WIRE -1376 -144 -1376 -208 WIRE -992 -128 -992 -192 WIRE -992 -128 -1024 -128 WIRE -848 -128 -992 -128 WIRE -752 -128 -848 -128 WIRE -1200 -80 -1200 -160 WIRE -1200 -80 -1280 -80 WIRE -1152 -80 -1200 -80 WIRE -1088 -80 -1152 -80 WIRE -752 -80 -752 -128 WIRE -1280 -48 -1280 -80 WIRE -640 -48 -704 -48 WIRE -848 0 -848 -128 WIRE -704 0 -704 -48 WIRE -640 0 -640 -48 WIRE -800 32 -800 -352 WIRE -752 32 -752 0 WIRE -752 32 -800 32 WIRE -1280 64 -1280 16 WIRE -1280 64 -1392 64 WIRE -1024 64 -1024 -32 WIRE -1024 64 -1280 64 WIRE -752 64 -752 32 WIRE -1392 96 -1392 64 WIRE -1280 96 -1280 64 WIRE -704 112 -704 80 WIRE -640 112 -640 80 WIRE -640 112 -704 112 WIRE -1024 128 -1024 64 WIRE -640 144 -640 112 WIRE -1280 176 -1280 160 WIRE -1248 176 -1248 -128 WIRE -1248 176 -1280 176 WIRE -1136 176 -1136 -192 WIRE -1136 176 -1248 176 WIRE -1088 176 -1136 176 WIRE -848 176 -848 64 WIRE -800 176 -848 176 WIRE -752 176 -752 144 WIRE -752 176 -800 176 WIRE -992 224 -1024 224 WIRE -800 224 -800 176 WIRE -800 224 -992 224 WIRE -1152 272 -1152 -80 WIRE -1120 272 -1152 272 WIRE -992 272 -992 224 WIRE -992 272 -1056 272 FLAG -1392 96 0 FLAG -1376 -144 0 FLAG -640 144 0 SYMBOL npn -1088 -128 R0 SYMATTR InstName Q1 SYMATTR Value 2N2222 SYMBOL npn -1088 224 M180 SYMATTR InstName Q2 SYMATTR Value 2N2222 SYMBOL diode -1264 16 R180 WINDOW 0 24 64 Left 2 WINDOW 3 24 0 Left 2 SYMATTR InstName D1 SYMATTR Value 1N914 SYMBOL diode -1296 96 R0 WINDOW 3 -25 105 Left 2 SYMATTR InstName D2 SYMATTR Value 1N914 SYMBOL ind2 -768 -96 R0 WINDOW 0 -21 27 Left 2 WINDOW 3 23 -23 Left 2 SYMATTR InstName L1 SYMATTR Value 5000n SYMATTR Type ind SYMBOL ind2 -768 48 R0 WINDOW 0 -37 64 Left 2 WINDOW 3 32 131 Left 2 SYMATTR InstName L2 SYMATTR Value 5000n SYMATTR Type ind SYMBOL ind2 -688 96 R180 WINDOW 0 -26 110 Left 2 WINDOW 3 -35 169 Left 2 SYMATTR InstName L3 SYMATTR Value 30m SYMATTR Type ind SYMBOL voltage -1376 -304 R0 WINDOW 123 0 0 Left 2 WINDOW 39 0 0 Left 2 SYMATTR InstName V1 SYMATTR Value 5 SYMBOL ind -1088 -336 R270 WINDOW 0 32 56 VTop 2 WINDOW 3 5 56 VBottom 2 SYMATTR InstName L4 SYMATTR Value 10m SYMBOL cap -864 0 R0 SYMATTR InstName C1 SYMATTR Value 100n SYMBOL diode -1120 -176 R270 WINDOW 0 32 32 VTop 2 WINDOW 3 0 32 VBottom 2 SYMATTR InstName D3 SYMATTR Value 1N914 SYMBOL diode -1120 288 R270 WINDOW 0 32 32 VTop 2 WINDOW 3 0 32 VBottom 2 SYMATTR InstName D4 SYMATTR Value 1N914 SYMBOL res -1216 -256 R0 SYMATTR InstName R1 SYMATTR Value 999 SYMBOL res -1232 -112 R180 WINDOW 0 36 76 Left 2 WINDOW 3 36 40 Left 2 SYMATTR InstName R2 SYMATTR Value 1000 SYMBOL res -656 -16 R0 SYMATTR InstName R3 SYMATTR Value 1000k TEXT -760 216 Left 2 !K1 L1 L2 L3 1 TEXT -1484 250 Left 2 !.tran 0 1 0 1e-9 startup

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然后用 LTSPICE 打开这个 “.asc” 文件，如果有乱码，麻烦您自己改一下。

LTspice 仿真 12v供电3000V输出

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如果您希望认真了解，不妨看看下面的参考书。

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直流电怎么转换成交流电？

要不，再来点热门的氮化硅？

*** 如果去除输出的整流部分，还是能实现直流电转换成交流电的，对吧？

NAVITAS 氮化镓功率IC 参考板 NVE052A 能提供 300瓦实现更小的尺寸。

NVE028A使用低成本的制造技术实现了小尺寸(51mm x 43mm x 20.5 mm)和突破性的功率密度(1.5瓦/立方厘米，24瓦/立方英寸)。

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GaN Systems GS-EVB-ACDC-300W-ON Power Supply

[机器翻译]GaN Systems GS-EVB-ACDC-300W-ON电源是一款基于氮化镓器件的超高功率密度适配器，通用AC输入和340W峰值功率。提供高效率的PFC与同步整流。GS-EVB-ACDC-300W-ON电源具有高度的通用性，低成本的2层设计，功率密度高达34W/in3。典型的应用包括游戏笔记本和游戏机的电源转换，开架电源，工业电源，以及OLED超高清电视和VR系统的适配器。

【未完待续】

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