单相全桥逆变器设计（单相全桥逆变器的应用背景）

1 单相全桥逆变器原理

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

图1 单相全桥逆变器的调制方法

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

逆变电路的工作原理已经众所周知，这里不再赘述。

2 基于PSIM的单相全桥逆变器建模

仿真模型如图3所示。当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 。逆变器设计功率为1kW，效率为95%。那么输入功率约为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，推挽电路的输出效率需要达到1026W。那么平均输出电流为2.7A，换算成初级输入电流为21.6A。平均输入电流高达21.6A，因此功率MOS管的选择很有讲究。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)=0.33，则损耗的功率为154W，这显然不现实，所以要考虑几十m的电阻，这样功率管的损耗就会大大降低。假设Rds(on)=0.03，此时损耗为14W。这个值符合实际情况。

之前的仿真中，因为无意中将MOS管的阻值设置为0.56，导致MOS管上的损耗为261W（这是错误的）。导致输出电压与输入电压不等于变比，模拟谐振波形严重失真，效率降低。也很低。

(a) 电源回路

(b) 控制回路

图3 单相全桥逆变器模型

仿真结果如图4所示。

(a) SPWM波形

(b) 流经MOS7的通道电流

(c) MOS7的沟道电流、漏源电压和驱动波形

(d) 输出电压和电流