逆变电路 (一)

我们现在来讲解逆变电路 逆变电路位于电源管理的 5.3 节 逆变电路的分类 它是由直流变交流的电路 我们包括学习以下 全桥逆变、半桥逆变和多重逆变三个内容 下面讲解全桥逆变 位于书本的 5.3.1 节 全桥逆变构成一个 H 桥 四个开关 我交替让 1、4 导通 负载上流过从左到右的电流 然后让 2、3 导通 流过由右向左的电流 负载上得到了交流电 这就是全桥逆变 仿真的时候 我们把时间开关设定为互补导通 我们看仿真 ±10V 的方波电压 我们下面来仿真 SPWM 波形 逆变电路通过 PWM 控制 可以滤波输出任意信号 通过面积等效原理 那么滤波输出 如果不滤波它肯定还是方波 滤波以后才能够得到任意波形 为了驱动方便 我们上桥臂使用 PMOS 下桥臂使用 NMOS 使用可编程电源来模拟 SPWM 信号 我们来看 SPWM 信号驱动的合成 我们选择受控源 Controlled Sources 选择 VCVS 也就是压控电压源 在属性里面选择两输入信号的压控电压源 编程写上 当电源 1 大于电源 2 的电压的时候 输出电压为 10V 否则为 0V 这句代码的含义 实际上就是一个电压比较器 如果 1 高就是 10V，2 高就是 0V 得到可编程电源 两输入电压的压控电源以后 我们对输入信号进行设置 调制波 50Hz 的正弦波 另一路是载波 1kHz 的三角波 这就是我们得到的可编程电源 调制波就是目标波形 你希望最终的 SPWM 逆变等效出来的波形长什么样 你就给调制波什么样的波形 我们这里给的是 50Hz 的正弦波 载波 1kHz 三角波 那我们比较器比较出来得到的 SPWM 就是面积等效为 一个反相的 50Hz 正弦波 这个时候电压最低 这个占空比最宽 等效的电压越高 这就是 SPWM 原理 我们虽然这里是用可编程电源来模拟 实际上在硬件获得 SPWM 的驱动信号 也是用电压比较器的原理 我们看控制逻辑 对于 N 型管来说是高电平开通 对于 P 型管来说是低电平开通 因此正好左边我们用一路受控源 来进行控制 右边用另外一路受控源 它们的区别就是电压比较器的符号 一个是小于，一个是大于 它们就是相反的逻辑 这是 SPWM 的输出仿真 H 桥直接输出的信号为交流方波 滤波以后成为正弦波 我们来讲解半桥逆变 位于书本的 5.3.2 节 C1、C2 是两个很大的电容 因此我们可以认为它将 V1 电压 平分为两个 5V 前半周期开关 1 闭合，开关 2 断开 负载上流过自右向左的电流 后半周期开关 2 闭合 负载上流过自左向右的电流 因此它负载上得到的也是交流电 我们看半桥逆变的仿真 输出的交流峰值电压为 5V 只有全桥的一半 那么全桥逆变和半桥逆变 都可以用于大功率电路 本课小结 全桥逆变电路的基本原理 四个开关构成 H 桥 对角线轮流导通 就在负载上形成交流电 把直流电变成交流电了 这就是全桥逆变 SPWM 合成原理 目标波形、载波 两个进行电压比较 形成 SPWM 控制信号 面积等效 这个 SPWM 控制信号 用来控制 H 桥 再经过滤波 我们就可以得到真正的输出电压 就长成目标波形这个样子 这就是 SPWM 原理 输出还是方波 这个地方有一点变形是因为滤波单元 滤完以后面积等效为正弦波 半桥逆变电路基本原理 两个大电容将直流电压平分 可以当成两个电池来看待 那么开关 1 闭合 顺时针电流 开关 2 闭合 一样可以形成交流电 但是它省了两个开关