ตัวที่แปลง DC เป็น AC เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า Inverter ตัวอย่างการใช้งานได้แก่ ตัวขับที่เปลี่ยนความเร็วได้ (อังกฤษ: Adjustable Speed Drive (ASD)), Uninterrupted Power Supply (UPS), active filter, Flexible AC transmission systems (FACTS), voltage compensators, และ photovoltaic generator Topologies สำหรับตัวแปลงเหล่านี้สามารถแยกออกได้เป็นสองประเภทที่แตกต่างกันคือ:

1. อินเวอร์เตอร์แบบแหล่งแรงดัน (อังกฤษ: Voltage source inverter (VSI)) เอาต์พุต AC ที่ควบคุมได้อย่างอิสระเป็นรูปคลื่นของแรงดัน
2. อินเวอร์เตอร์แบบแหล่งกระแส (อังกฤษ: Current source inverter (CSI)) เอาต์พุต AC ที่ควบคุมได้อย่างอิสระเป็นรูปคลื่นของกระแส

การแปลงไฟฟ้า DC ให้เป็น AC เป็นการแปลงแบบไม่มีส่วนเคลื่อนไหว มันทำงานด้วยอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เป็นสวิตช์ไฟฟ้า ซึ่งเป็นแบบเซมิคอนดักเตอร์ที่ควบคุมได้อย่างเต็มที่ รูปคลื่นที่เอาต์พุตจึงมีค่าไม่ต่อเนื่อง ทำให้เกิดการแปลงที่รวดเร็วแทนที่จะเป็นการแปลงอย่างราบรื่น ความสามารถในการสร้างรูปคลื่นใกล้เคียงกับรูปซายน์ที่มีความถี่ใกล้ๆความถี่พื้นฐานจะถูกบังคับโดยใช้เทคนิคการมอดดูเลชั่นที่มีการควบคุมเมื่อ, และตลอดเวลาที่, ลิ้นไฟฟ้าเปิดและปิด เทคนิคการมอดดูเลชั่นธรรมดาจะได้แก่ carrier-based technique หรือ pulse-width modulation, space-vector technique และ selective-harmonic technique

Voltage source inverters มีการใช้จริงทั้งในงานเฟสเดียวและงานสามเฟส VSIs เฟสเดียวใช้รูปแบบ half-bridge and full-bridge และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับ แหล่งจ่ายไฟ, UPS เฟสเดียว และรูปแบบพลังงานสูงที่ละเอียดซับซ้อนมันจะถูกนำมาใช้ในรูปแบบของกลุ่มเซลล์. VSIs สามเฟสจะถูกใช้ในงานที่ต้องใช้แรงดันไฟฟ้ารูปคลื่นซายน์ เช่น ASDs, ยูพีเอสและบางชนิดของอุปกรณ์ FACTS เช่น STATCOM. พวกมันยังถูกใช้ในงานที่ต้องการแรงดันไฟฟ้าที่ไม่มีกฏเกณฑ์อย่างในกรณีของ active filter และ voltage compensators[14]

Current source inverters ถูกนำมาใช้ในการผลิตกระแส AC จากแหล่งจ่ายกระแส DC อินเวอร์เตอร์แบบนี้ในทางปฏิบัติจะใช้สำหรับงานไฟฟ้าสามเฟสที่ต้องการรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าคุณภาพสูง

ตัวแปลงหลายระดับ (อังกฤษ: Multilevel inverter) เป็นอินเวอร์เตอร์รุ่นใหม่ที่ได้รับความสนใจอย่างกว้างขวาง การทำงานปกติของ CSIs และ VSIs ถูกจัดว่าเป็นอินเวอร์เตอร์สองระดับเนื่องจากความจริงที่ว่าสวิทช์ไฟฟ้าต่าง ๆ จะเชื่อมต่อกับบัสแรงดันไฟฟ้าตรงไม่ขั้วบวกก็ขั้วลบ แต่ถ้าเอ้าท์พุทของอินเวอร์เตอร์มี AC Voltage หลายระดับ, AC เอาต์พุตจะสามารถทำให้เป็น sine wave ได้ดีกว่า มันจึงเป็นเหตุผลที่ว่า multilevel inverters แม้ว่ามันจะซับซ้อนและแพงกว่า มันก็ยังให้ประสิทธิภาพที่ดีกว่า[15]

อินเวอร์เตอร์แต่ละประเภทแตกต่างกันในการเชื่อมโยงแบบ DC ที่ใช้ และพวกมันมีความจำเป็นต้องใช้ freewheeling diodes หรือไม่ ไม่ว่าแบบไหน พวกมันสามารถถูกทำให้ทำงานในโหมด square-wave หรือ pulse-width modulation (PWM) อย่างใดอย่างหนึ่งได้ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ในการใช้งาน โหมด Square-wave ให้ความเรียบง่าย ในขณะที่โหมด PWM สามารถนำไปใช้ได้หลายวิธีและสร้างรุปคลื่นที่มีคุณภาพสูงกว่า[16]

คุณภาพที่ต้องการของรูปคลื่นของกระแสที่เอาต์พุตเป็นตัวกำหนดเทคนิคการมอดดูเลชัน เอาต์พุตของ VSI ประกอบด้วยรูปคลื่นที่ไม่ติดกัน เพื่อให้ได้รูปคลื่นกระแสที่ราบเรียบ โหลดจะต้องเป็นแบบเหนี่ยวนำที่ความถี่ฮาร์โมนิคที่เลือก ถ้าปราศจากการกรองแบบเหนี่ยวนำบางชนิดระหว่างแหล่งจ่ายกับโหลด โหลดแบบตัวเก็บประจุจะทำให้โหลดได้รับรูปคลื่นกระแสแบบถูกสับเป็นช่วงๆและมีกระแสเป็นรูปหนามขนาดใหญ่และบ่อย ๆ[17]

VSIs มีสามประเภทหลักคือ:

1. Single-phase half-bridge inverter
2. Single-phase full-bridge inverter
3. Three-phase voltage source inverter

Single-phase half-bridge inverter

รูปที่ 1: รูปคลื่นที่ป้อนให้กับ ASDรูปที่ 2: วงจร Single-Phase Half-Bridge Voltage Source Inverter

single-phase voltage source half-bridge inverters ใช้กับงานที่ใช้แรงดันต่ำ ปกติใช้ใน power supply รูปที่ 2 แสดงรูปแบบของวงจรนี้

ฮาร์โมนิคของกระแสในลำดับต่ำจะถูกป้อนกลับไปที่แหล่งผลิตโดยการทำงานของอินเวอร์เตอร์. ตามรูปตัวเก็บประจุใหญ่ๆสองตัวถูกนำมาใช้ทำหน้าที่เป็นตัวกรอง สวิทช์สองตัวที่อยู่ในรูปจะสลับการทำงานในแต่ละขาของอินเวอร์เตอร์ ตัวเก็บประจุจะผลัดกันต่อคร่อมโหลดเพื่อ bypass ฮาร์โมนิคส์ดังกล่าวตลอดเวลา

Single-phase full-bridge inverter

รูปที่ 3: Single-Phase Voltage Source Full-Bridge Inverterรูปที่ 4: Carrier and Modulating Signals for the Bipolar Pulsewidth Modulation Technique

อินเวอร์เตอร์แบบเต็มรูปมีความคล้ายคลึงกับอินเวอร์เตอร์แบบครึ่งรูป แต่มีขาเพิ่มขึ้นใช้ในการเชื่อมต่อ neutral กับโหลด. รูปที่ 3 แสดงแผนผังวงจรอินเวอร์เตอร์เต็มรูป

เพื่อหลีกเลี่ยงการลัดวงจรของแหล่งแรงดัน, S1+ และ S1- จะต้องไม่ close พร้อมกัน และ S2+ และ S2- ก็จะต้องไม่ close พร้อมกันเช่นกัน สวิทช์ด้านบนหรือด้านล่างตัวใดตัวหนึ่งในแต่ละขาเท่านั้นที่ close ในเวลาใดเวลาหนึ่ง amplitude สูงสุดของสัญญาณ output จะเท่ากับ Vi และเป็นสองเท่า amplitude ของเอาต์พุตที่ทำได้สูงสุดของระบบครึ่งรูป

Three-phase voltage source inverter

รูปที่ 5: Three-Phase Voltage Source Inverter Circuit Schematicรูปที่ 6:Three-Phase Square-Wave Operation a) Switch State S1 b) Switch State S3 c) S1 Output d) S3 Output

VSIs เฟสเดียวใช้ในงานพลังงานต่ำ ในขณะที่ VSIs สามเฟสครอบคลุมการใช้งานทั้งขนาดพลังงานกลางและสูง รูปที่ 5 แสดงแผนผังวงจรสำหรับสามเฟส VSI

สวิทช์ในขาใด ๆ ของสามขาของอินเวอร์เตอร์ต้องไม่ถูก switch-off พร้อมกัน เพราะจะส่งผลให้แรงดันไปขึ้นกับขั้วของกระแส States 7 และ 8 สร้างแรงดัน AC ที่เส้นศูนย์ ซึ่งเป็นผลให้กระแสไหลอย่างอิสระผ่านอุปกรณ์ด้านบนหรือด้านล่างด้านใดด้านหนึ่ง อย่างไรก็ตาม แรงดัน state 1 ถึง 6 สร้างแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่ประกอบด้วยค่าที่ไม่ติดกันต่อกันเนื่องของ Vi, 0 หรือ -Vi.

สำหรับ Sinusoidal Pulse-width Modulation (SPWM) แบบสามเฟส สัญญาณที่ใช้มอดดูเลตจะมี 120 องศาเอ้าท์ออฟเฟสซึ่งกันและกัน จะถูกนำมาใช้เพื่อสร้างแรงดันแรงดันไฟฟ้าที่โหลด เพื่อที่จะรักษาคุณลักษณะ PWM ด้วยการใช้สัญญาณพาหะเดียว ความถี่กลาง mf, จะต้องมีผลคูณของสาม ซึ่งจะทำให้ขนาดของแรงดันไฟฟ้าทุกเฟสเหมือนกัน แต่เฟสต่างกัน 120 องศา. แอมพลิจูดสูงสุดของแรงดันเฟสที่ทำได้แบบเชิงเส้น, เมื่อ ma น้อยกว่าหรือเท่ากับหนึ่ง, คือ vphase = vi / 2 แอมพลิจูดสูงสุดของแรงดันลายน์ที่ทำได้ Vab1 = vab •√ 3/2

วิธีเดียวที่จะควบคุมแรงดันไฟฟ้าโหลดคือโดยการเปลี่ยนสัญญาณแรงดันอินพุท DC

Current source inverters

Current source invertersแปลงรูปคลื่นกระแสตรงเป็นรูปคลื่น AC ในงานที่ต้องใช้รูปคลื่นซายน์ AC ขนาดความถี่และเฟสจะต้องมีการควบคุม. CSI มีการเปลี่ยนแปลงของกระแสสูงไปตามเวลา ดังนั้นตัวเก็บประจุจึงถูกนำมาใช้งานด้าน AC, ในขณะที่ inductors ถูกนำมาใช้งานด้านดีซี. เนื่องจากไดโอดที่สามารถควบคุมการไหลของกระแสไม่ได้ถูกใช้งาน ขนาดและน้ำหนักจึงลดลง และมีแนวโน้มที่จะน่าเชื่อถือมากกว่า VSIs. แม้ว่ารูปแบบเฟสเดียวสามารถนำไปใช้งานได้ แต่ CSI สามเฟสถูกนำไปใช้จริงมากกว่า

รูปที่ 7: Three-Phase Current Source Inverterรูปที่ 8: Synchronized-Pulse-Width-Modulation Waveforms for a Three-Phase Current Source Inverter a) Carrier and Modulating Signals b) S1 State c) S3 State d) Output Current

ในรูปแบบทั่วไปมากที่สุด สามเฟส CSI ใช้ลำดับการทำงานเหมือนกับวงจร rectifier แบบ 6 พั้ลส์. ณ เวลาใด ๆ มีเพียงหนึ่งสวิทช์แบบ common-cathode และหนึ่ง common-anode เท่านั้นที่ on

ผลที่ได้ก็คือ กระแสลายน์ใช้ค่าที่ไม่ติดกันของ -ii, 0 และ ii state จะถูกเลือกเพื่อที่จะได้รูปแบบของคลื่นที่ต้องการออกมาทางเอ้าท์พุท การคัดเลือกนี้มีพื้นฐานของเทคนิคการมอดดูเลต, ซึ่งรวมถึง carrier-based PWM, การกำจัดฮาร์โมนิคที่คัดเลือกไว้และเทคนิคปริภูมิเวกเตอร์.

Carrier-based techniques ที่ถูกใช้กับ VSIs ยังสามารถนำมาใช้กับ CSI ได้ ซึ่งจะมีผลทำให้ line current ใน CSI ทำงานในลักษณะเดียวกับ line voltage ใน VSI วงจรดิจิตอลที่ถูกใช้สำหรับสัญญาณมอดดูเลตประกอบด้วย switching pulse generator, shorting pulse generator, shorting pulse distributor, และ switching and shorting pulse combiner. สัญญาณที่ใช้เปิด gate ถูกสร้างขึ้นอยู่กับ carrier current และสามสัญญาณมอดดูเลต.

Multilevel inverters

รูปที่ 10:Three-Level Neutral-Clamped Inverter โดยขาอินพุทมีแรงดันต่างระดับกัน

รูปแบบค่อนข้างใหม่ที่เรียกว่าอินเวอร์เตอร์หลายระดับได้รับความสนใจอย่างกว้างขวาง การทำงานปกติของ CSI และ VSI สามารถจัดเป็นอินเวอร์เตอร์สองระดับเพราะสวิทช์ไฟเชื่อมต่อกับ DC บัสบวกหรือบัสลบ. หากมีมากกว่าสองระดับแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตจะเป็นคลื่น AC รูปคลื่นไซน์ที่ดีกว่า. ด้วยเหตุนี้อินเวอร์เตอร์หลายระดับแม้ว่าที่ซับซ้อนมากขึ้นและแพงกว่าแต่ให้ประสิทธิภาพที่ดีกว่า Three-Level Neutral-Clamped Inverter จะแสดงในรูปที่ 10

วิธีการควบคุมอินเวอร์เตอร์สามระดับก็เพียงแต่ช่วยให้สวิทช์สองในสี่ของสวิทช์ในแต่ละขาพร้อมกันเปลี่ยนสถานะการนำไฟฟ้า แบบนี้จะช่วยให้การแลกเปลี่ยนทำได้อย่างราบรื่นและหลีกเลี่ยงการยิงผ่านโดยเฉพาะการเลือก state ที่ถูกต้อง. สังเกตว่าเนื่องจากบัสแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ใช้ร่วมกันอย่างน้อยสองวาล์ว ดังนั้นอัตราแรงดันไฟฟ้าจะน้อยกว่าแบบสองระดับ