单项全桥逆变器

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。

单相全桥逆变器的操作

单相全桥逆变器用于将直流电转换为交流电。其操作原理基于四个电子开关成对工作，在一个半波中，只有S1和S2闭合，而在另一个半波中，S3和S4闭合。逆变器的输出是可变频率的交流电压，取决于驱动设备的波形频率。当四个斩波电路组成单相全桥电压发生器逆变器，由四个晶体管或MOSFET（Q1、Q2、Q3和Q4）驱动时，其操作会根据顺序以及电子开关的打开和关闭方式而有所不同。电路的“a”部分中的电子开关与“b”部分中的电子开关互补控制。这种设备被称为“H桥”，使用相同电源电压的两个单相、两电平逆变器的组合。负载（存在于节点“a”和“b”之间）承受的电压会根据开关元件的不同状态而变化。

在单相桥式逆变器中，电流路径取决于电子开关的逻辑状态。电流并不理想，但它受到电子开关电阻值的影响。电流路径由图3显示。输出电压的理论有效值可使用以下等式确定。方波控制允许以这样的方式驱动桥式开关，即每个负载端子在半个周期内连接到直流电源的正极端子，在半个周期内连接到负极端子。桥的两个分支被交叉驱动。在二极管D1和D2导通时，循环电流作为正反馈返回到电压发生器。在纯电阻负载的情况下，瞬时功率值等于瞬时电压乘以瞬时电流的乘积。如果负载是电感性的，则其电流和电压是正弦曲线。任何谐波都会返回电压发生器，应该通过与电压发生器并联一个大电容来消除或减少谐波。为避免相反的开关同时导通，在两个电源命令之间实现了一个小的死区时间。

单相桥式逆变器在操作时，使用单一电源电压。对于过时的SCR，典型的工作频率为50 Hz或300 Hz，这些值都在可听音频频谱范围内，因此旧设备会产生令人不快的哨声和声学音符。使用新的电子元件，可以增加这个频率。如果假设有强电感负载，则电流呈现对称的三角形模式。使用特殊滤波器可以大大减少这些谐波。结论是，基于SiC和GaN的电子设备可以提高电子设备的效率，因为它们具有更优异的电性能，例如更高的耐温性和更低的内阻。这意味着它们可以更快地运行并且能量损失更少，从而提高整体效率。它们非常适合用于住宅和工业应用，因为它们可以处理可变的直流输入电压并产生非常稳定的交流输出电压。此外，它们可以处理非线性负载，例如电感负载、电容负载和混合负载。

逆变电路都有哪些

逆变电路的种类及其解释：

一、基本逆变电路类型

1. 单相半桥逆变电路：采用两个开关器件交替导通，将直流电转换为交流电。这种电路结构简单，适用于功率较小的场合。

2. 单相全桥逆变电路：使用四个开关器件组成全桥结构，能够提供更高的功率输出。广泛应用于交流电源需求较高的场合。

3. 三相逆变电路：用于产生三相交流输出，适用于需要三相电源的设备。

4. 组合逆变电路：将多种基本逆变电路组合在一起，实现更复杂的电源转换需求。如多重逆变器并联或串联的组合方式。

二、详细解释

单相半桥逆变电路是较为基础的逆变电路形式之一。它由两个开关管和两个二极管组成，通过开关管的交替导通和关断，使得直流电在输出端形成交流波形。由于结构较为简单，它的功率相对较小，通常应用于一些中小功率的电子设备中。

单相全桥逆变电路在结构上与半桥电路有所不同，它使用了四个开关管，能够实现更高的功率输出。全桥电路能够提供更稳定的输出电压和电流波形，因此在需要较高功率输出的场合中得到广泛应用。

三相逆变电路主要用于产生三相交流电输出，适用于电机驱动等需要三相电源的设备。它能够提供平衡的三相电流，满足工业领域中的大多数应用需求。

组合逆变电路是根据具体的应用需求，将多种基本逆变电路组合在一起形成的。通过并联或串联的方式，可以实现更复杂的电源转换功能，满足特定的电力需求。这种电路形式在高性能的电力电子设备中得到广泛应用。

以上就是对逆变电路种类的简单而直接的描述。不同的逆变电路形式各有其特点和应用领域，在实际应用中需要根据具体需求选择合适的电路形式。

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。

单相全桥逆变电路怎样获得带宽不同的调制信号？

在单相全桥逆变电路中，带宽不同的调制信号可以通过调整调制方式和调制参数来实现。以下是一些常见的方法：

1. 脉宽调制（PWM）：通过改变脉冲的宽度来调制信号。可以通过调整占空比（脉冲宽度与周期的比值）来控制输出信号的频谱分布。占空比的变化可以改变输出信号的带宽。

2. 调幅调制（AM）：通过改变逆变器输出电压的幅度来调制信号。可以通过改变调制指数来控制输出信号的幅度变化，从而实现不同带宽的调制信号。

3. 调频调制（FM）：通过改变逆变器输出电压的频率来调制信号。可以通过改变频率偏移量来控制输出信号的频率变化，从而获得不同带宽的调制信号。

您可以根据具体的应用需求选择适当的调制方式和参数进行设置，实现不同带宽的调制信号。同时，对于单相全桥逆变电路，还需要注意电路设计和控制策略的合理性，以保证信号的稳定性和可靠性。

希望这些信息对您有所帮助。如有需要进一步了解或其他问题，欢迎提问。

逆变器输出0电平时，开关处于什么状态？

1. 下图展示了单相全桥逆变器的原理简图：

当VD1和VD4导通时，输出为+Ud。

当VD1和VD3导通时，输出为0电平。

当VD2和VD3导通时，输出为-Ud。

当VD2和VD4导通时，输出为0电平。

也就是说，在全桥逆变器中，当两个上桥臂或两个下桥臂同时导通时，输出为0电平。

湖北仙童科技有限公司 高端电力电源全面方案供应商 江生 13997866467