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目录

手把手教你学 Simulink

——基于 SPWM 调制的单相双向 DC-AC 逆变器仿真

一、总体系统框图

二、SPWM 原理

2.1 基本思路

2.2 调制比与谐波

2.3 典型参数

三、关键整体参数

四、Simulink 建模 Step-by-Step

Step ① —— 直流源

Step ② —— 单相全桥逆变器主电路

Step ③ —— SPWM 发生器

Step ④ —— 死区插入

Step ⑤ —— LC / LCL 滤波器

Step ⑥ —— 锁相环（PLL，并网时用）

Step ⑦ —— 控制环路（两种方案）

方案 A：电流内环（PR 控制器，并网推荐）

方案 B：电压外环 + 电流内环（离网 / 并网均可）

Step ⑧ —— 双向控制（整流 / 逆变切换）

Step ⑨ —— 仿真工况

五、典型结果判读

✅ 稳态逆变（并网，i_ac* > 0）

✅ 整流模式（i_ac* < 0）

✅ 双向切换动态

六、SPWM 双向逆变常见坑

七、工程注意

八、结论

手把手教你学 Simulink

——基于 SPWM 调制的单相双向 DC-AC 逆变器仿真

一、总体系统框图

┌─────────────┐ │ DC Source │ (直流源 / 电池 / 光伏) │ Vdc = 400V │ └─────┬───────┘ │ ▼ ┌──────────────────────────┐ │ 单相全桥逆变器 (H桥) │ ← SPWM 调制 │ S1~S4 + 死区 │ └─────┬────────────────────┘ │ v_inv (高频脉冲) ▼ ┌──────────────────────────┐ │ LCL / L 滤波器 │ ← 滤除开关纹波 │ L1, C, L2 (或单 L) │ └─────┬────────────────────┘ │ v_ac ▼ ┌──────────────────────────┐ │ 电网 / 负载 │ ← 220V 50Hz │ (并网 / 离网可切换) │ └──────────────────────────┘ ▲ │ 电流采样 i_ac │ 电压采样 v_ac ┌─────┴────────────────────┐ │ SPWM 控制环路 │ │ · 电压外环 (并网/离网) │ │ · 电流内环 (PR / PI) │ │ · 锁相环 PLL (并网用) │ │ · 双极性 / 单极性 SPWM │ └──────────────────────────┘

✅ 双向含义：电流可正可负 → 功率可双向流动（整流 / 逆变）

✅ SPWM：正弦波与三角载波比较，生成占空比按正弦规律变化的 PWM 波

二、SPWM 原理

2.1 基本思路

┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ │ │ │ │ │ │ │ │ ← 正弦调制波 v_sin ─────┘ └──┘ └──┘ └──┘ └──── ╱│╲ ╱│╲ ╱│╲ ╱│╲ ← 三角载波 v_tri ╱ │ ╲╱ │ ╲╱ │ ╲ ╱ │ ╲ │ ╲ ╱ │ ╲ │ ╲ 比较规则： v_sin > v_tri → 上管导通 (输出 +Vdc/2) v_sin < v_tri → 下管导通 (输出 -Vdc/2) → 输出脉冲宽度按正弦规律变化 → 经 LC 滤波后得到正弦电压

2.2 调制比与谐波

📌单极性 SPWM：输出在 0 与 +Vdc 间切换，谐波更小

📌双极性 SPWM：输出在 +Vdc 与 -Vdc 间切换，实现简单

2.3 典型参数

三、关键整体参数