单极性SPWM直流变换器型逆变器的原理与控制研究

"单极性直流变换器型逆变器的研究，褚荣堂，尹斌，顾元强。本文深入探讨了单极性直流变换器型逆变器的理论基础和控制策略，通过MATLAB/Simulink进行了建模与仿真，并设计了一款单相单极性50Hz正弦波输出的电源，实验结果验证了理论分析和仿真的准确性。关键词包括：单极性、SPWM、直流变换器型逆变器。" 在电力电子技术领域，逆变器的应用日益广泛，尤其是在对电能质量有高要求的行业。传统的逆变电源结构包含逆变器、工频变压器和周波变换器，但因其体积大、效率低而逐渐被淘汰。随着高频技术的发展，逆变器变得更加轻便高效，其中直流变换器型高频逆变器成为研究热点。 单极性直流变换器型逆变器，其核心在于采用单极性SPWM（正弦脉宽调制）控制方式，能够生成低THD（总谐波失真）的正弦波输出。这种调制方式分为单极性和双极性两种，单极性调制具有倍频效应，减少了开关频率的整数倍谐波和偶次谐波，有利于滤波，同时降低了开关损耗，提高了系统的效率。 系统分析中，逆变器主电路由高频逆变器、高频变压器、高频整流器、极性反转逆变桥和输出滤波器构成。其中，高频逆变器采用移相全桥控制，通过比较半波正弦波和全三角波生成开关管的驱动信号。例如，图2所示的单极性移相原理图，展示了如何产生控制开关S1至S4的互补信号，这些信号控制着逆变器的工作状态。 在控制方案选择上，由于SPWM技术的优良特性，它被选用于逆变器的调制。单极性SPWM通过调整脉冲宽度来改变逆变器输出电压的幅值和相位，从而产生接近正弦波的波形。这种调制方法对于滤波器的设计尤为有利，因为它可以显著减少所需的滤波元件数量和尺寸，进一步提高系统的整体性能。 仿真和实验是验证理论分析的关键步骤。文中提到，利用MATLAB/Simulink建立的开环和闭环模型，对逆变器进行了详尽的仿真，分析了不同工况下的性能。随后，基于这些研究成果，设计并制造了一个实际的单相单极性50Hz正弦波输出电源，实验结果与仿真结果吻合，证明了理论分析和仿真模型的正确性。 "单极性直流变换器型逆变器的研究"深入研究了这一领域的关键技术和控制策略，不仅提供了理论分析，还通过实际的建模和实验验证了其可行性，对于提升高频逆变电源的设计水平具有重要意义。