講講單相全橋逆變器的原理及其建模

1 單相全橋逆變器的原理

單相逆變器常見的調制方法有：單極性SPWM調制、雙極性SPWM調制和單極性等效雙極性SPWM調制，對應的調制波形如圖1所示。

圖1 單相全橋逆變器調制方式

單相全橋逆變電路結構如圖2所示。

圖2 全橋逆變電路結構

逆變電路工作原理已熟知，這里不再贅述。

2 基于PSIM的單相全橋逆變器建模

仿真模型如圖3所示。蓄電池低壓通過變壓器升為高壓時，低壓側電流I_L與高壓側電流I_H之比等于變壓器變比n。逆變器設計功率1kW，效率95%，那么輸入的功率約為1.052kW，假設前級推挽電路和后級H橋的效率均為97.5%。

直流母線電壓為380V，推挽電路輸出效率需達到1026W，那么輸出電流平均值為2.7A，折算至原邊輸入電流為21.6A。輸入電流平均值高達21.6A，那么功率MOS管的選型就十分有講究，在滿足電壓和電流的條件下應選擇內阻較小的MOS管，假設MOS管Rds(on)=0.33Ω，那么損耗的功率為154W，這顯然是不符合實際的，所以應該考慮幾十mΩ的電阻，這樣功率管的損耗就會大大降低，假設Rds(on)=0.03Ω，此時損耗為14W，這個值符合實際情況。

前次的仿真由于不注意把MOS管的電阻設置為0.56Ω，MOS管上的損耗261W（這就是錯誤的），導致輸出電壓與輸入電壓不等于變比，而且仿真的諧振波形嚴重畸變，效率也十分低。

（a） 功率回路

（b）控制回路

圖3 單相全橋逆變器模型

仿真結果如圖4所示。

（a）SPWM波形

（b）流過MOS7的溝道電流

（c）MOS7的溝道電流、漏源電壓及驅動波形

（d）輸出電壓及電流