单相全桥逆变器单周期控制技术研究

单相全控桥逆变电源的控制赖建槐（班级：09电气5班，学号：0910200524）一、引言逆变电路的应用十分广泛。

在已有的各种电源中，蓄电池、干电池、太阳能电池等都是直流电源，当需要这些电源向交流负载供电时，就需要逆变电路。

另外，交流电动机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置使用非常广泛，其电路的核心部分都是逆变电路。

高性能的逆变电源要求满足：高逆变效率、高性能的动态响应、高稳态精度、高系统稳定和可靠性，以及高智能化。

二、基本工作原理逆变电路的基本工作原理：改变两组开关的切换频率，即可改变输出交流电的频率。

分析如图：当开关14S S 、闭合，23S S 、断开时，负载电压o u 为正；当开关14S S 、断开，23S S 、闭合时，o u 为负，其波形如图(b)所示。

这就把直流电变成了交流电。

逆变电路的换流方式分类：包括器件换流、电网换流、负载换流和强迫换流。

其中器件换流只适用于全控型器件，其余三种方式主要针对晶闸管而言。

三、单相全桥型逆变电路电压全桥型逆变电路的原来如下图共四个桥臂，可看成由两个半桥电路组合而成。

阻感负载时，可以采用移相的方式来调节逆变电路的输出电压。

而移相调压是通过调节输出电压脉冲的宽度来改变输出电压的大小。

其思想是通过控制同一对桥臂上两个开关器件的栅极信号的相位，使两个开关器件导通与关断错开一定的时间(相位)，使输出到负载上的电压宽度小于180°阻感负载工作时，其波形如图：输出电压o u 的正负脉冲宽度各为 。

改变(b)(a)u oθ，就可以调节输出电压。

四、逆变电源的控制4.1单相全桥逆变电路单相全桥逆变电路的控制电路如下图：由单相全桥型逆变电路的工作原理可知，改变3T 基极信号与1T 基极信号的落后角度θ即可改变输出电压o u 的正负脉冲宽度。

基本思路：通过51单片机的P2.0端口与P2.1端口输出落后角度为θ的脉冲波，使3T 的触发脉冲落后于1T 的触发脉冲θ。

实验二单相全桥逆变电路一、实验目的1.加深理解单相全桥逆变电路的工作原理2.研究单相全桥逆变电路整流的全过程3.掌握单相全桥逆变电路MATLAB的仿真方法，会设置各模块的参数。

二、预习内容要点1.单相全桥逆变电路电阻性负载的运行情况2.单相全桥逆变电路带阻感性负载的运行情况三、实验仿真模型图 1.1 单相全桥逆变电路四、实验内容及步骤1.对单相全桥逆变电路带电阻性负载，阻感性负载的运行情况进行仿真并记录分析改变脉冲频率及占空比。

（1）器件的查找以下器件均是在MATLAB R2017b环境下查找的，其他版本类似。

有些常用的器件比如示波器、脉冲信号等可以在库下的Sinks、Sources中查找；其他一些器件可以搜索查找（3）参数设置1.双击直流电源把电压设置为200V2.双击脉冲把频率设为50Hz,60Hz，因为此单位用秒来衡量，所以为方便起见，周期可用表达式：1/50和1/60来代替。

3.占空比为50%和80%。

4.双击负载把电阻设为20Ω，电感设为100H。

5.双击示波器把Number of axes设为6，同时把History选项卡下的Limit data points to last前面的对勾去掉；6.晶闸管参数保持默认即可（4）仿真波形及分析1、纯电阻占空比50%，频率50Hz频率60Hz占空比80%，频率50Hz频率60Hz2、阻感性负载（占空比50%频率50 Hz)频率60Hz占空比80%，频率50Hz频率60Hz仿真波形图五、实验总结通过上一次实验的摸索，大概熟悉了simunlink里的模块原件。

上次实验基于单相桥式整流电路的原理，这次是反过来运用，进行直流变交流的逆变，利用simulink的平台，对相关参数进行设置后仿真。

晶闸管正常使用，对于另外的信号检测端可用一个示波器检测即可，对于电流信号则与电压信号相似，电流信号则与电压信号检测模块同时接在负载两端时会无法检测出电压。

单相全桥逆变器的工作原理
首先，单相全桥逆变器的工作原理涉及到开关管的控制。

在逆
变器中，两对开关管交替导通，通过适时地控制它们的导通和关断，可以实现对输出交流电的控制。

当一个开关管导通时，另一个开关
管关断，这样可以使得电流在输出变压器的两个方向上流动，从而
产生交流输出。

其次，单相全桥逆变器的工作原理还涉及到输出变压器。

输出
变压器将逆变器的高频脉冲信号转换为所需的交流输出电压。

通过
合理设计输出变压器的匝数比，可以实现对输出电压的调节和变换。

此外，单相全桥逆变器的工作原理还涉及到控制电路。

逆变器
通常配备有控制电路，用于监测输出电压和电流，并根据需要调节
开关管的导通时间和频率，以实现对输出电压和频率的精确控制。

最后，单相全桥逆变器的工作原理还需要考虑到其在实际应用
中的特点和优势。

逆变器具有高效率、可靠性高、体积小等特点，
广泛应用于家用电器、电力调节、UPS等领域。

综上所述，单相全桥逆变器的工作原理涉及到开关管的控制、
输出变压器的转换、控制电路的监测和调节等多个方面，通过这些关键技术的协同作用，实现了直流到交流的高效转换。

希望以上回答能够全面地解释单相全桥逆变器的工作原理。

单极性全桥逆变SPWM控制方法以及解决过零点振荡的方案引言当前众多电源应用领域对交流电源的要求越来越高，传统的电网直接供电方式在很多场合已无法满足要求，因此，需要对电网或者其他能源处理后逆变输出。

高质量的逆变电源已经成为电源技术的重要研究对象。

全桥架构又是逆变器中非常重要的架构。

全桥逆变控制方式主要分为双极性控制方式和单极性控制方式。

双极性控制是对角的一对开关为同步开关，桥臂上下管之间除死区时间外为互补开关，控制相对简单，但是它的开关损耗高，存在很大的开关谐波，电磁干扰大，而单极性控制可以很好地解决这些问题。

全桥逆变器单极性控制仅用一对高频开关，相对于双极性控制具有损耗低、电磁干扰小、无开关频率级谐波等优点，正在取代双极性逆变控制方式。

但由于控制环路的延时作用，单极性控制方式的逆变器仍然受一个问题的困扰，即在过零点存在一个明显的振荡。

单极性控制方式又包括单边方式和双边方式，双边方式相对于单边方式在抑止过零点振荡方面有一定优势，但仍然无法做到过零点的平滑过渡。

为了提高逆变器的输出波形质量，本文分析了，单极性双边控制方式，分析了其振荡产生原因，并介绍一种解决过零点振荡的方案。

1 主电路拓扑单极性SPWM逆变器如图1所示，由2组桥臂构成，一组桥臂（S3，S4）以高频开关工作频率工作，称为高频臂；另一组桥臂（S1，S2）以输出的正弦波频率进行切换，称为低频臂。

2 单极性双边SPWM控制方式单极性逆变有两种产生SPWM的方法，分为单极性单边SPWM控制方式和单极性双边SPWM控制方式，文献l对此有比较详尽的介绍，这里只介绍过零点特性较好的双边控制方式，这种方式对于单边控制方式仍然有效。

在单极性双边SPSM控制方式中，给定的载波信号按正弦方式变化，三角调制波信号，当输出电压为正时三角波为正，输出电压为负时三角波为负，如图2所示。

高频臂上管S3的开关由载波与调制波相比较决定，载波幅值大于调制波则开通，载波幅值小于调制波则关断，除去死区时间，高频臂上管S3与高频臂下管S4的开关完全互补。

学术︱储能电感电流限定单周期控制单相电流型PWM逆变器研究福州大学电力电子与电力传动研究所的研究人员陈亦文、邱琰辉等，在2015年第14期《电工技术学报》上撰文，为了克服传统单相电流型PWM逆变器存在的储能电感及其电流大、输出电压波形畸变严重的固有缺陷，提出了一种具有储能电感电流限定的单周期非线性控制单相电流型PWM逆变器，储能电感电流在高于和低于限定值两种情况时逆变器分别工作在续流方式和Boost方式。

深入分析研究了这种逆变器一个低频输出周期内的八种电路模式、开关状态方程和高频开关工作过程等稳态原理特性，推导出了电压传输比、储能电感电流限定值、储能电感、输入和输出滤波器、功率开关电压和电流应力等主要参数的设计准则。

设计并研制成功的1kVA 110VDC/220V50Hz逆变器样机具有单级升压变换、变换效率高、输出波形质量高、储能电感小等优点，证实了所提出研究方案和理论分析的正确性，有效地克服了传统单相电流型PWM逆变器的固有缺陷。

电压型变换器具有降压特性、输入电流纹波大、负载短路时可靠性低、输出容量大等特点；反激型变换器具有升降压特性、负载短路时可靠性高、输入电流纹波大、输出容量小等特点；电流型变换器具有升压特性、输入电流纹波小、负载短路时可靠性高、输出容量大等特点[1]。

电压型和反激型变换器输入电流脉动大，其高次谐波电流不但会以传导和辐射的方式干扰周围电子设备，而且会产生畸变功率、降低变换效率；电流型变换器的储能电感位于输入侧，输入电流脉动小、对电源产生的电磁干扰小，输入侧电流易于控制。

因此，电流型变换器在要求输入电流纹波小、单级升压大容量电能变换场合具有重要的应用价值。

人们对电流型DC-DC、AC-DC、AC-AC变换器和三相电流型DC-AC的研究，已取得了显著的成果[2-8]，而对单相电流型DC-AC 变换器的研究仍处于积极探索之中[9-13]。

其原因是输出电压低于输入电压期间储能电感无法去磁，并且存在储能电感电流急剧上升、输出波形严重畸变和储能电感取值过大等固有缺陷。

单相全桥逆变电路工作原理
单相全桥逆变电路是一种常见的逆变电路拓扑结构，其工作原理基于功率半导体器件的导通和关断来实现直流电能向交流电能的转换。

在工业控制、电力系统和电子设备中广泛应用，具有高效、稳定的特点。

单相全桥逆变电路由四个功率晶体管和四个二极管组成，通过交替导通的方式实现对负载的逆变。

在正半周，上桥臂的两个功率晶体管导通，下桥臂的两个功率晶体管关断，此时直流输入电压施加在负载上；在负半周，上桥臂的两个功率晶体管关断，下桥臂的两个功率晶体管导通，此时直流输入电压的反向值施加在负载上。

通过这种方式，实现了直流电能向交流电能的转换。

在工作过程中，单相全桥逆变电路的控制主要通过对功率晶体管的开关控制来实现。

通过控制功率晶体管的导通和关断时间，可以调节逆变输出的频率和幅值，实现对输出电压的调节。

同时，通过控制不同功率晶体管的导通顺序，可以实现输出电压的正反向切换，从而实现正弦波的逆变输出。

单相全桥逆变电路的工作原理简单清晰，实现了直流电能向交流电能的高效转换。

在实际应用中，通过合理设计电路参数和选择合适的功率器件，可以提高逆变电路的效率和稳定性。

同时，逆变电路还可以通过添加滤波电路和控制电路等功能模块，实现更多的功能和保护措施，满足不同场合的需求。

总的来说，单相全桥逆变电路作为一种常见的逆变电路拓扑结构，在电力系统和工业控制中具有重要的应用价值。

深入理解其工作原理，合理设计和应用逆变电路，将有助于提高系统的效率和稳定性，推动电力电子技术的发展。

单相全桥电压型逆变器的负载电流前馈控制
策略
在单相全桥电压型逆变器上，负载电流前馈控制策略是一种非常
有效的控制方式，可以改善负载拖动下逆变器输出响应性能、降低电
压瞬间跳变现象以及电流谐波含量，而这些都是电压型逆变器的关键
特征。

该控制策略通过测量负载电流来估量系统负载电流变化情况，
以集成有效的正弦波信号模拟器及负载电流估计器来实现负载电流前
馈控制，以确保系统的稳定、高效、具有良好的动态响应特性。

因此，单相全桥电压型逆变器的负载电流前馈控制策略是实现系统性能改善
必不可少的一步。

《单相高频链矩阵式逆变器调制策略与控制方法研究》篇一一、引言随着电力电子技术的不断发展，逆变器作为电力转换的核心设备，其性能的优劣直接影响到电力系统的稳定性和效率。

单相高频链矩阵式逆变器作为现代逆变器的一种重要形式，因其高效率、高功率密度和优良的谐波特性，得到了广泛的应用。

本文将重点研究单相高频链矩阵式逆变器的调制策略与控制方法，为进一步提高逆变器的性能提供理论支持。

二、单相高频链矩阵式逆变器基本原理单相高频链矩阵式逆变器是一种基于矩阵变换器的电力转换装置，其基本原理是通过高频开关控制，实现电能的高效、高质量转换。

该逆变器具有结构紧凑、功率密度高、谐波污染小等优点，是现代电力电子技术的重要研究方向。

三、调制策略研究1. 调制策略的选取与分类单相高频链矩阵式逆变器的调制策略主要包括正弦脉宽调制（SPWM）、空间矢量脉宽调制（SVPWM）等。

本文将重点研究SVPWM调制策略，通过优化算法，提高调制效率，降低谐波失真。

2. SVPWM调制策略的优化SVPWM调制策略通过优化开关时序，降低开关损耗，提高电能质量。

本文将采用智能优化算法，如遗传算法、粒子群算法等，对SVPWM调制策略进行优化，进一步提高逆变器的性能。

四、控制方法研究1. 控制系统的架构与设计单相高频链矩阵式逆变器的控制系统采用数字控制方式，通过高速处理器实现精确控制。

本文将研究控制系统的架构与设计，包括控制器硬件设计、软件算法设计等。

2. 控制策略的选取与实现控制策略是实现逆变器高效、稳定运行的关键。

本文将研究PID控制、模糊控制、滑模控制等控制策略，通过对比分析，选取适合单相高频链矩阵式逆变器的控制策略，并实现其在实际系统中的应用。

五、实验验证与分析为了验证所研究的调制策略与控制方法的有效性，本文将进行实验验证与分析。

通过搭建单相高频链矩阵式逆变器实验平台，对所研究的调制策略与控制方法进行实验测试，分析其性能指标，如输出电压波形、谐波失真等。