2 单相全桥逆变器原理及建模

前言

本专题主要针对户外储能（移动）电源展开，第一节讲述了推挽谐振变换器原理及建模，本节讲述单相全桥逆变器的原理及建模。

1 单相全桥逆变器的原理

单相逆变器常见的调制方法有：单极性SPWM调制、双极性SPWM调制和单极性等效双极性SPWM调制，对应的调制波形如图1所示。

图1 单相全桥逆变器调制方式

单相全桥逆变电路结构如图2所示。

图2 全桥逆变电路结构

逆变电路工作原理已熟知，这里不再赘述。

闭环控制原理可查阅：全桥逆变器调制方式与工作过程分析

2 基于PSIM的单相全桥逆变器建模

仿真模型如图3所示。蓄电池低压通过变压器升为高压时，低压侧电流I_L与高压侧电流I_H之比等于变压器变比n。逆变器设计功率1kW，效率95%，那么输入的功率约为1.052kW，假设前级推挽电路和后级H桥的效率均为97.5%。直流母线电压为380V，推挽电路输出效率需达到1026W，那么输出电流平均值为2.7A，折算至原边输入电流为21.6A。输入电流平均值高达21.6A，那么功率MOS管的选型就十分有讲究，在满足电压和电流的条件下应选择内阻较小的MOS管，假设MOS管Rds(on)=0.33Ω，那么损耗的功率为154W，这显然是不符合实际的，所以应该考虑几十mΩ的电阻，这样功率管的损耗就会大大降低，假设Rds(on)=0.03Ω，此时损耗为14W，这个值符合实际情况。前次的仿真由于不注意把MOS管的电阻设置为0.56Ω，MOS管上的损耗261W（这就是错误的），导致输出电压与输入电压不等于变比，而且仿真的谐振波形严重畸变，效率也十分低。