8、单相和三相DC/AC逆变器的原理及调制方法

单相和三相DC/AC逆变器的原理及调制方法

1. 单相四开关双极性开关方法的DC/AC逆变器

1.1 拓扑结构与工作原理

单相四开关DC/AC逆变器拓扑有两个桥臂，每个桥臂有两个可控开关，通过向开关的基极发送脉冲来控制其导通。对于图中的转换器，SW1⁺和SW2⁻、SW1⁻和SW2⁺成对切换。这种拓扑使负载电压能在 +V idc 和 -V idc 之间变化，是两开关逆变器电压变化范围的两倍，从而具有更高的电压和更强的功率处理能力。

当SW1⁺和SW2⁻导通时，负载两端的有效电压是节点a和b的电压差，此时电压为 +V idc ；当SW2⁺和SW1⁻导通时，负载电压为 -V idc 。

1.2 双极性正弦PWM调制

当应用正弦PWM时，基本输出电压的峰值为：
$V_{o,1}=V_{idc}M_a$

双极性输出电压波形的开关策略如下：
- 若$V_c > V_T$，则SW1⁺和SW2⁻导通，其他开关关闭，$V_{ab} = V_{idc}$。
- 若$V_c < V_T$，则SW1⁻和SW2⁺导通，其他开关关闭，$V_{ab} = -V_{idc}$。

输出电压可表示为：
$V_{ao}=V_{idc}M_a\sin(\omega_e t)+谐波$

其中，$\omega_e = 2\pi f_e$，$f_e$是正弦波的频率（Hz）。基波分量的峰值为$V_{idc}M_a$，当$0\leq M_a\leq1$时，基波幅度随调幅指数线性变化；当$M_a > 1$时，进入非线性区域，基波输出电压饱和于$\frac{4}{\pi}