工作频率的增加如何导致逆变器电路尺寸的减小？

我在教科书中读到有关逆变器的文章，作者说

如果增加工作频率，可以在某种程度上减小电路的尺寸和成本，但是必须使用昂贵的逆变器级晶闸管。

频率的增加如何影响逆变器电路的尺寸（或者也影响电路的其余部分？）是否涉及某种物理学原因？

最大的单一因素通常是电感尺寸。如果您使用双频，则通常可以将电感减半（因为纯电感的阻抗与频率成正比）。实际上，有许多因素适用，因此它不是直接的线性关系，但足够好。

如果您需要峰值电流为1A，则从0上升到1A所需的时间主要与电感和施加的电压有关。如果说电感器小10倍，则电流以〜10倍的速率上升。同样，放电时间也加快了，整个周期更快，因此工作频率更高。您可以将其看作是导致较高频率工作的较小电感器，或者由于较高频率允许较小的电感器。

如果本文在这种情况下提及晶闸管，则可能是过时的或正在处理极高的功率水平。如今，对于大多数用途而言，逆变器通常会使用MOSFET或IGBT。最大型的逆变器可能仍使用Thyratron阀-例如许多用于直流海底电缆的DC到AC功率转换的MegaWatt单元。

在典型的便携式现代应用中，可能在10年前以100 kHz或更低的频率运行的逆变器现在很容易以500 kHz至2 MHz的频率运行，有一些逆变器又以更高的频率运行。在1 MHz +的功率水平下（例如几瓦），电感器的尺寸可能是100 kHz时的尺寸的10％-20％，电感器仍可能占据整体尺寸。

请注意，载流量〜与导线面积成正比，而电感与匝数平方成正比。这并不意味着尽管磁芯尺寸仅随频率平方变化，因为存在磁芯横截面，磁芯路径长度，绕组窗口尺寸等问题，这给您带来了更多乐趣。

使用较高的频率需要使用更小的电容器，物理上更小的电感器/变压器及其磁芯，因此减小了设计的整体尺寸。

• 电容电抗，因此对于任何给定的所需电抗（滤波等），较高的频率允许较低的电容。$X_C = \dfrac{1}{2\pi fC}$fC
• 电感电抗因此，对于任何给定的电抗，较高的频率允许较小的电感。$X_L = 2 \pi fL$fL

另一方面，取决于预期的目的，高频逆变器可能不适合该目的：对于家用功率逆变器，大多数设备都需要至少近似接近电源频率的输出。

一些正弦波逆变器解决此问题的方法是通过以更高的频率（几千赫兹至几兆赫兹）工作，并通过PWM生成正弦波形。因此，大部分的功率传输都发生在较高的频率上，最后一级的低通滤波器消除了PWM信号中的高次谐波，并以所需的50/60 Hz留下了平滑的正弦波。

我遇到了同样的问题，这是我发现的：

XL =2πfLZ
=（R2 + XL）1/2
I = V / Z

当f增加时，XL增加。
当XL增加时，Z增加。
I与Z成反比，因此当Z增加时I减小。
因此，频率增加导致电流减小。