带反馈控制的单相正弦波逆变器附Simulink仿真

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🔥 内容介绍

在现代电力电子系统中，单相正弦波逆变器作为将直流电转换为交流电的核心设备，广泛应用于不间断电源（UPS）、光伏发电并网、电动汽车充电等场景。为确保逆变器输出稳定、高质量的正弦波交流电，反馈控制技术至关重要。它通过实时监测输出信号，并与参考信号对比，调整逆变器的控制参数，从而提升系统的性能和可靠性。

一、单相正弦波逆变器基本原理

1.1 拓扑结构

常见的单相正弦波逆变器采用全桥拓扑结构，由四个功率开关器件（如绝缘栅双极型晶体管 IGBT 或金属 - 氧化物半导体场效应晶体管 MOSFET）组成 。四个开关管两两互补导通，通过合理控制开关管的导通与关断时序，将输入直流电转换为交流电。当一组对角线上的开关管导通时，另一组对角线上的开关管关断，电流从输入电源的正极流出，经过导通的开关管和负载，回到电源负极；在另半个周期，两组开关管状态切换，实现电流方向的改变，进而输出交流电压。

1.2 工作过程

以直流电源作为输入，在一个开关周期内，通过控制开关管的导通时间，调节输出交流电压的幅值和频率。例如，采用脉宽调制（Pulse Width Modulation，PWM）技术，通过改变脉冲宽度来控制输出电压的大小 。当需要输出较高电压时，增加开关管的导通时间，使更多的直流电能转换为交流电能；反之，减少导通时间以降低输出电压。在理想情况下，经过滤波电路（通常由电感和电容组成）的平滑处理，可得到接近正弦波的输出电压。

二、反馈控制机制的引入

2.1 反馈控制的必要性

在实际运行中，逆变器会受到多种因素影响，如输入电压波动、负载变化、功率器件参数漂移等，这些因素会导致输出电压的幅值、频率和波形发生畸变 。例如，当负载突然增大时，若不进行控制调整，输出电压会下降，无法满足负载需求。引入反馈控制机制，能够实时感知输出信号的变化，并与预先设定的参考正弦波信号进行比较，根据比较结果调整逆变器的控制参数，从而保证输出电压的稳定性和高质量。

2.2 反馈信号的选取

常见的反馈信号包括输出电压反馈和输出电流反馈。输出电压反馈用于监测输出电压的幅值和波形，确保输出电压符合要求；输出电流反馈则可以实时了解负载的工作状态，在过载或短路等异常情况发生时，及时采取保护措施 。此外，还可以结合直流侧电压反馈，综合考虑输入电压的变化对输出性能的影响，进一步优化控制策略。

⛳️ 运行结果

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