逆变器单极性

SPWM原理具体方法

单极性SPWM法与双极性SPWM法是两种常见的脉宽调制（PWM）技术，它们在逆变器控制领域中广泛应用。这两种方法在原理上有所不同，主要体现在调制波与载波的特性及工作特点上。

在单极性SPWM法中，调制波采用正弦波形式，其周期由调频比kf决定，振幅由ku决定。载波则采用等腰三角波，其周期由载波频率决定，振幅恒定为ku=1时正弦波的振幅值。三角波的极性在每个半周期内保持一致，形成单极性的脉冲系列。调制波与载波的交点决定脉冲系列的宽度与间隔宽度，整个半周期内的脉冲也是单极性的。

单极性调制的一个关键特点是，每个半个周期内，逆变桥同一桥臂的两个逆变器件中，只有一个按照脉冲系列的规律进行通断操作，而另一个完全截止。在另半个周期内，两个器件的工况则恰好相反，负载ZL上通过的是交替变化的正负交变电流。

双极性SPWM法在原理上与单极性SPWM法相似，但调制波仍为正弦波，载波则由双极性的等腰三角波构成。调制波的周期与振幅与单极性方法相同，载波的周期由载波频率决定，振幅与ku=1时正弦波的振幅值相等。调制波与载波的交点决定了逆变桥输出相电压的脉冲系列，该脉冲系列本身为双极性的。然而，当由相电压合成线电压时，即uab=ua-ub; ubc=ub-uc; uca=uc-ua时，得到的线电压脉冲系列则变为单极性的。

双极性调制的工作特点在于，逆变桥在同一桥臂的两个逆变器件上，始终遵循相电压脉冲系列的规律进行交替导通和关断，确保负载ZL上通过的是按照线电压规律变化的交变电流。与单极性SPWM法相比，双极性SPWM法在输出电流波形的连续性和稳定性方面通常具有优势。

扩展资料

在进行脉宽调制时，使脉冲系列的占空比按正弦规律来安排。当正弦值为最大值时，脉冲的宽度也最大，而脉冲间的间隔则最小，反之，当正弦值较小时，脉冲的宽度也小，而脉冲间的间隔则较大，这样的电压脉冲系列可以使负载电流中的高次谐波成分大为减小，称为正弦波脉宽调制。

MATLAB Simulink中单极性PWM的实现

PWM脉宽调制的实现有单极性和双极性之分，本分享在单相全桥逆变器下，通过MATLAB Simulink实现单极性PWM。

产生单极性PWM模式的基本原理如图如下图所示：首先由同极性的三角波载波信号Ut。与调制信号Ur比较，产生单极性的PWM脉冲；然后将单极性的PWM脉冲信号与图(c)所示的倒相信号相乘，从而得到正负半波对称的PWM脉冲信号Ud；

Simulink中新建“New Model”，搭建单相全桥逆变电路；

单极性PWM脉冲触发电路如下图所示：

其中，载波模块参数设置如下：（为便于分析，载波频率为1000Hz）

运行后，即可得到输出的波形，为单极性PWM。

单相小功率逆变器拓扑

逆变器技术在光伏并网系统中的应用日益广泛，尤其在低压电网指令和无功调节方面面临挑战。常见拓扑结构在抑制漏电流和共模电流方面存在局限性，因此高效抑制漏电流的拓扑架构和共模电流抑制成为关键。本文将详细介绍逆变器拓扑在这些问题上的解决方案和改进。

传统小功率逆变器主要使用H4单相全桥拓扑，但由于存在漏电流问题，需要通过改变调制策略或增加RC吸收电路、输出隔离变压器等方式解决，这些措施会导致效率下降、体积增大和成本增加。德国SMA公司推出的H5结构从根本上解决了漏电流问题，随后出现了一系列解决漏电流的拓扑，如H6、双Buck拓扑等，这些拓扑在提高效率方面表现出色。

抑制共模电流是提升逆变器性能的关键之一。共模电流影响系统安全，降低效率，并引入谐波。逆变器中寄生电容的存在导致共模电压变化，进而产生共模电流。抑制共模电流的方法主要是降低共模电压的频率或维持共模电压不变。在实际应用中，选择合适的拓扑结构对于抑制共模电流至关重要。

H4和H6拓扑在抑制共模电流方面的性能分析表明，H6拓扑相对H4拓扑在共模电流抑制上具有优势。H6逆变拓扑采用单极性SPWM调制，产生高频SPWM输出波形，通过LC滤波器连接市电。控制环路通过采样BUS电压、市电电压和电感电流，实现输出电流与市电电压相位的同步，同时满足各法规对输出电流的要求。在工作原理中，H6逆变桥采用6个开关管驱动波形，实现高频和低频开关管的优化配置，以减少损耗和提高效率。

在H6拓扑中，开关管的选取考虑了开关频率和电流峰值等因素，以确保在稳定工作条件下，高频开关管开关动作时的△Vds范围较小，从而减少开关损耗。此外，通过合理配置二极管、滤波电感和滤波电容，实现逆变器的高效运行和良好的电流输出波形。

为了进一步优化逆变器的性能，设计了差分采样电路和抬升电路，以满足DSP28335的ADC输入电压范围需求。逆变器的输出滤波器采用LC或LCL结构，选择合适的滤波器结构以满足不同应用场合的需求，从而实现对高频谐波的有效衰减。

最后，通过双极性和单极性SPWM控制方式的比较，双极性SPWM虽然在损耗和电感电流纹波方面相对较高，但不存在共模漏电流问题，且不容易产生过零点畸变。因此，在设计逆变器控制策略时，需要综合考虑效率、损耗和系统稳定性等因素。

综上所述，高效抑制漏电流的拓扑架构和共模电流抑制策略是小功率逆变器面临的技术难题。通过采用先进的拓扑结构、优化控制策略和合理配置电路组件，可以显著提升逆变器的性能和可靠性，满足低压电网指令和无功调节的需求。

1.1 单相全桥逆变器基础仿真之双极性调制与单极性调制的差异

单相全桥逆变器PWM调制技术主要分为单极性调制与双极性调制，其核心差异在于调制脉冲的极性。单极性调制中，调制信号ur为正弦波，载波uc在ur的正半周为正极性的三角波，在ur的负半周为负极性的三角波。在ur的正半周，V1保持通态，V2保持断态；在ur的负半周，V1保持断态，V2保持通态。输出uo的电平取决于ur与uc的关系。双极性调制中，在ur的半个周期内，三角波载波有正有负，产生的PWM波电平为±Ud，在ur的一个周期内，输出的PWM波只有两种电平。单极性调制的原理相对复杂，需要通过比较调制波与0的值来决定各开关器件的通断状态，而双极性调制则更为直观，只需要将调制波与载波比较即可产生PWM信号。在仿真搭建上，双极性调制模块的内部结构和参数设置相对简单，而单极性调制则需通过额外的逻辑处理来解决载波正负循环问题。仿真结果显示，在闭环控制条件下，单极性调制下的输出电流谐波含量更低，其性能远超双极性调制方式，同样开关频率下，输出电流的谐波含量显著减少。

heric逆变器开环仿真

heric逆变器，全称为Highly Efficient Reliable Inverter Concept，是一种高效率可靠的逆变器，它在全桥电路基础上引入续流回路，以达到较好的消去共模电流效果。heric逆变器采用单极性PWM调制，具有四种工作模式。

工作模式如下：

模式1：电网电压大于零的半周期，此时S1、S4和S6导通，电流回路为直流输入电源 Ubus正端→S1→L1→电网 Ugrid→S4→直流输入电源 Ubus负端。

模式2：电网电压大于零的续流阶段，S1和S4关断，S6和D1导通续流，电流 减小，经过的回路为: S6 →D1→L1→电网 Ugrid→S6。

模式3：电网电压小于零的半周期，S2、S3和S5导通，电流 增加且流经回路为直流输入电源 Ubus正端→S2→电网 Ugrid→L1→S3→直流输 入电源 Ubus负端。

模式4：S2 和 S3 关断时，为维持电流的连续，S6 的反并联二极管 D2 导通续流，电流减小并且流经回路 S5→D2→电网 Ugrid→L1→ S5。

heric逆变器在Simulink中进行仿真，主要关注管子控制波形和仿真结果。在Simulink仿真中需注意以下几点：

（1）所有管子的调制信号需要使用同一个，以保证S1、S4和S6，S2、S3和S5的相位一致；

（2）管子S1、S2、S3、S4采用高频控制，而S5、S6采用低频控制，即电网频率控制即可；

（3）S1、S4、S6同时导通；S2、S3、S5同时导通。

参考文献提供heric逆变器相关研究与设计的具体内容，对于理解heric逆变器的驱动电路设计具有重要指导作用。

逆变器是什么

逆变器是一种用于将直流电转换为交流电的设备，广泛应用于汽车领域。在国外，由于汽车普及率较高，人们常常使用逆变器连接蓄电池，以便在外出工作或旅游时使用各种电器和工具。逆变器的输出功率范围从20W、40W、80W、120W到150W不等，更大的功率则需要通过连接线连接到电瓶上。通过将家用电器连接到逆变器的输出端，我们可以在汽车内使用各种电器，如手机、笔记本电脑、数码摄像机、照像机、照明灯、电动剃须刀、CD机、游戏机、掌上电脑、电动工具、车载冰箱以及各种旅游和医疗急救电器等。

逆变器的种类

逆变器的种类繁多，常见的有变压器耦合式逆变器、电平逆变器、双电压逆变器和单极性逆变器等。变压器耦合式逆变器是一种将交流电转换为直流电的逆变器，其工作原理是通过变压器将输入电流转换为交流电，再通过晶闸管整流器将交流电转换为直流电。电平逆变器则是一种将直流电转换为交流电的逆变器，其工作原理是通过高频开关将直流电转换为交流电。双电压逆变器是一种将直流电转换为交流电的逆变器，其输出电压有两组，一组为低电压，一组为高电压。单极性逆变器是一种将直流电转换为交流电的逆变器，其输出电压为单极性，即正极和负极之间的电压差恒定。

逆变器的用途

逆变器的应用非常广泛，除了用于汽车领域外，还可用于家庭、商业和工业领域。在家庭中，逆变器可用于将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电，为家庭用电提供便利。在商业和工业领域，逆变器可用于将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电，为商业和工业用电提供便利。逆变器还可以用于将电池组的直流电转换为交流电，为电动工具、家用电器等提供电力。此外，逆变器还可以用于将汽车的直流电转换为交流电，为旅行者提供各种电器的使用便利。

逆变器的选购

在选购逆变器时，需要注意逆变器的功率、输出电压和输出电流等参数。逆变器的功率应根据需要选择，输出电压和输出电流应与电器的要求相匹配。此外，逆变器的品质和安全性也是需要考虑的因素。应选择品质可靠、安全性高的逆变器，以确保其稳定可靠的工作。

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