双极型单极性逆变器

有限双极性控制方式

有限双极性控制的核心价值在于平衡效率与波形质量，在电力电子控制中具有高实用性。

1. 基本原理

该控制方式结合了单极性与双极性调制的优势。传统双极性控制中，输出电压在正负直流母线间切换，单极性则在零与正/负母线间切换。有限双极性控制仅在特定区间采用双极性切换，其余区间则切换至单极性模式，实现动态调制。

2. 工作方式

以单相全桥逆变器为例：当参考信号处于特定阈值内时，上下管驱动信号互补，输出电压在±直流母线间跳变（双极性模式）；当信号超出阈值时，切换为单极性驱动，输出电压在零与单一极性间变化。这种混合策略能动态适配工况需求。

3. 核心优势

•降低开关损耗：单极性时段减少约50%的开关动作，显著提升系统效率。

•优化谐波特性：混合调制减少电压跳变频率，输出波形总谐波畸变率（THD）优于传统双极性控制。

4. 典型应用

主要面向对能耗敏感的领域：如光伏逆变器需最大化能量转换效率；UPS设备需平衡供电质量与散热成本；工业电机驱动系统可借此延长功率器件寿命。

SPWM原理具体方法

SPWM原理具体方法包括单极性SPWM法和双极性SPWM法。

单极性SPWM法： 调制波：采用正弦波形式，周期由调频比kf决定，振幅由ku决定。 载波：采用等腰三角波，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。 交点决定脉冲宽度：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。 逆变器件操作：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，另一个完全截止。

双极性SPWM法： 调制波：与单极性SPWM法相同，采用正弦波形式，周期与振幅的决定因素也一致。 载波：采用双极性的等腰三角波构成，周期由载波频率决定，振幅与ku=1时正弦波的振幅值相等。 交点决定脉冲系列：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，该脉冲系列为双极性的。但由相电压合成线电压时，得到的线电压脉冲系列变为单极性的。 逆变器件操作：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。

这两种方法的核心在于通过调制波与载波的交点来决定脉冲的宽度和间隔，从而生成接近正弦波的电压或电流波形，减少谐波成分。

如何从零自学逆变器控制(一)

如何从零开始自学逆变器控制

要掌握逆变器控制，首先需了解理论知识。掌握功率拓扑原理，包括Buck、Boost电路和全桥逆变电路，理解驱动和PWM占空比计算，虽然软件部分可以依赖硬件提供的系数，但《数字信号处理》和《自动控制原理》是基础课程。数字信号处理涉及拉氏变换和离散化，逆变器中的滤波器主要是一阶低通和陷波器。自动控制原理则讲传递函数，重点理解PID中的PI控制，推荐使用串联型，编写程序时需通过Z变换和差分方程。

获取资源是关键。选择TI公司的C2000系列DSP，例如TMS320F280049，从TI官网下载相关资料，如用户手册和SDK库。开始时可从控制一个IO口入手，再逐步深入。C2000Ware库提供例程，旧型号可能需要注册。

学习路径包括理解逆变器的开发套件，如Solar目录下的单相逆变器项目，从原理图和源码入手，同时参考官方的指导文档。掌握基本的单极性或双极性控制，理解控制模式和功率拓扑。

在CCS开发环境中，导入并调试例程，如voltagesourceinvlcfltr.c中的中断程序，理解PI控制参数设计。可以从TI的库中找到逆变器常用的算法，如电压源逆变器的控制。

参数采样是逆变器核心，包括直流电压、交流电压和电流。例如，通过电阻分压法采样直流电压，计算公式预先设定系数简化计算。交流电压采样则用差分电路，计算出合适的系数转换采样值。

电流采样可通过电阻或霍尔传感器，这里以电阻为例，计算电流值的公式同样涉及系数预设。

逆变控制涉及相位生成，如使用斜坡信号乘以正弦函数，以及电压和电流环路的双环路控制。PI控制中，串联型更易于调试，注意中断函数中的函数调用效率。

最后，持续学习和实践，如PID控制的理解，可以参考相关文章深入探讨。通过理论与实践结合，逐步掌握逆变器控制的各个方面。

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。

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