下文部分引用自电源网，是一篇介绍逆变器的实际设计原理的文章，部分电路在实验室验证过，效果不错，本文只涉及原理不涉及实物及参数。当时手头需要做一个功率较大的光伏发电电路，要求系统最大功率追踪，且实现并网。功率控制部分采用4路单极性SPWM调制，控制部分效果不错，误差较小，实物参数及电路图日后整理上传。

1、什么是逆变器：

        逆变器是把直流电（通常是电池或者蓄电池）转变成交流电（像国内用的话一般输出220V，50Hz）。根据输出波形的不同又分为：

                  A.方波逆变器，输出波形为正负方波，因为输出为方波，所以不能带感性负载；

                  B.纯正弦波逆变器，输出波形为正弦波，这就几乎跟我们家里的市电是一样的。

2、逆变器组成：

        纯正弦波逆变器大致由防反接保护、升压、整流滤波、SPWM控制器、H桥组装成。

        而方波逆变器则没有SPWM控制器。

 1）防反接保护：输入正负极接反后保护电路不工作，防止炸鸡；

 2）升压：将输入低压直流电压（通常12V/24V）升压至三百多伏，因为输入电路比较大，通常使用推挽架构；升压输出必须大于正弦波峰值电压，例如输出正弦波电压220V，则升压输出必须大于220*1.414=311.08，一般需要在重载下稳定运行时，需要留有一定的余量，在220V交流输出时，建议输出升压为330V-450V；

  3）整流滤波：将升压后的电压整流滤波成平滑的直流电；

  4）SPWM控制器：输出4路共地的正弦脉宽调制信号，再由IR2110配合自举电路提供给H桥驱动4颗MOS；

  5）H桥：配合LC滤波器件将310V直流转换为近视正弦波。

3、正弦脉宽调制（SPWM）方法：

SPWM信号实际上就是与正弦波等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲波。在20KVA以下的小型逆变电路中，通常用正弦波（调制波）调制三角波（载波）的方法来实现脉宽调制的目的，又称为三角波调制法，它是利用比较器来完成这一功能的。根据调制信号所包含的信息量，调制电路可以分为单极性调制和双极性调制。

SPWM调制方法及特点：

在单电源供电的比较器中，若将正弦波送到比较器的同相输入端，将三角波送到比较器的反相输入端，则在正三角波幅值大于正弦波的幅值时，比较器将输出一个负向脉冲，这个负向脉冲的宽度等于三角波大于正弦波部分所对应的时间间隔。而在三角波幅值小于正弦波的幅值时，比较器将输出一个正向脉冲，这个正向脉冲的宽度等于三角波小于正弦波部分所对应的时间间隔。从图1可见，这时在电压比较器的输出端将得到一连串脉冲方波序列，其特点是：对应于正弦波幅值较低的部位，脉冲方波的宽度较窄，而对应于正弦波幅值较高的部位，脉冲方波的宽度较宽。这就是正弦脉冲调制信号，即SPWM信号。根据分析，这种三角波调制电路有以下特点：

⒈）当三角波频率与正弦波频率之比N＞20以上时，在比较器输出端产生的矩形脉冲，其宽度正比于正弦波幅值与三角波幅值之比。

因此，只要适当地调节输入到比较器的正弦波电压的幅值大小，就可以调节脉冲宽度，从而调节了逆变器输出的正弦波电压的大小。这一特点也使得由三角波调制电路构成的逆变电路具有自动稳压的功能。

⒉）当正弦波幅度小于三角波幅度时，逆变器输出电压波形中只含有基波和17、19…次谐波，而不包含3、5、7…等低次谐波分量，仅存在与三角波频率相近的高次谐波。

正弦波的频率是50Hz，通常三角波的频率是10-20KHz左右。因此，在采用三角波调制法的逆变电路中，输出电压的波形中实际上不包含低次谐波分量，它们所包含的最低谐波分量的频率都在几十KHz以上。因此，在这种逆变电路中，逆变器所需的合成器（即输出滤波器）的尺寸、重量和成本可以大大减小。

⒊）若增大正弦波的幅度，使正弦波幅度大于三角波幅度时，逆变电路输出的调制波中，将开始出现3、5、7…等低次谐波分量。这会导致逆变输出正弦波电压的失真度增大，严重时会使电路进入自动保护关机状态。因此在调试时要主意正弦波的幅度不能超过三角波的幅度。

上述正弦波调制法已经成为一种经典的正弦波调制方法，在逆变电路中被广泛使用。

4、双极性SPWM调制：

      在双极性调制电路中，需要一路正弦波信号和一路三角波信号，三角波信号的幅值必须略大于正弦波信号的峰-峰值。

如图所示，若将正弦波送到单电源比较器的同相输入端，将三角波送到比较器的反相输入端，则在电压比较器的输出端将得到一连串脉冲方波序列，其特点是：在正弦波的正半周中，对应于正弦波幅值较低的部位，脉冲方波的宽度较窄，而对应于正弦波幅值较高的部位，脉冲方波的宽度较宽。而在正弦波的负半周中，对应于正弦波幅值较低的部位，脉冲方波的宽度较宽，而对应于正弦波幅值较高的部位，脉冲方波的宽度较窄。

由于这种调制电路输出的SPWM波信号中既包含了正弦信号正半周的信息，又包含了负半周的信息，所以称为双极性调制。

由于高频机通常采用半桥式功放电路，需要两路大小相等、相位相反的SPWM信号，因此在高频机中，将由此得到的双极性调制信号分为两路，将其中一路反相180°，即可得到两路大小相同、相位相反的SPWM信号。

图2b所示为另一种调制电路。它与图2a的区别是将正弦波送到比较器的反相输入端，而将三角波送到比较器的同相输入端。由此得到的SPWM信号的波形与图2a的相反，SPWM波宽度的变化规律也相反。将其分为两路，并将其中一路反相后，同样可以得到两路大小相等、相位相反的SPWM信号。

5、单极性SPWM调制

在单极性调制电路中，也需要一路正弦波信号和一路三角波信号，但三角波信号的幅值只须略大于正弦波信号正半周的幅值或负半周的幅值。并且与正弦波的正半周或负半周对齐。

如图3单极性调制电路示意图所示，若将正弦波送到单电源比较器的同相输入端，将三角波送到比较器的反相输入端，则在三角波幅值大于正弦波的幅值时，比较器将输出一个负向脉冲，这个正向脉冲的宽度等于三角波大于正弦波部分所对应的时间间隔。而在三角波幅值小于正弦波的幅值时，比较器将输出一个正向脉冲，这个正向脉冲的宽度等于三角波小于正弦波部分所对应的时间间隔。从图3可见：这时在电压比较器的输出端将得到一串脉冲方波序列，其特点是对应于正弦波正半周幅值较低的部位，脉冲方波的宽度较窄，而对应于正弦波正半周幅值较高的部位，脉冲方波的宽度较宽。对应于正弦波的负半周，则输出脉冲方波的幅值为0。

由于这种调制电路输出的SPWM波信号中只包含了正弦信号正半周或负半周的信息，所以称为单极性调制。

在工频机中通常采用全桥式功放电路，需要4路不同的SPWM驱动信号，因此必须采用单极性调制方式。所以在工频机中，需要提供一路正弦波信号，一路正向三角波、一路反向三角波。其中正弦波信号的对称轴不能在0轴（X轴）上，而是要抬高到电源电压的二分之一处，图中标记为Vz，这样才能保证三角波只与正弦波的正半周或只与负半周相调制。于是，用正向三角波和正弦波信号组合，可以得到两路SPWM信号，而用反向三角波和正弦波信号组合，可以得到另外两路不同的SPWM信号，一共可得到4路不同的SPWM信号。参见图4所示。

图4中正弦波与正、反向三角波组合排列的位置与全桥功放电路中功放管的排列位置相对应，它们输出的驱动信号能使功率管按照对角线的规律导通和截止。

在正弦波正半周期间，a组中正弦波总是高于反向三角波的幅度，加至单电源比较起的反相端以后，比较器a始终输出低电平，使左上臂功放管始终截止；此时虽然d组中的比较器d可以输出SPWM信号，但左上臂与右下臂对角线上的两组功放管却不能导通。此时b组中正弦波总是高于反向三角波的幅度，所以比较器b始终输出高电平，使左下臂功放管始终饱和导通；而此时c组中的比较器c却可以输出SPWM信号，所以右上臂与左下臂对角线上的功放管就能根据SPWM信号导通或截止。在正弦波信号正半周期间，左上臂功放管始终截止，所以全桥功放电路左侧上、下臂的功放管不会同时导通；而右侧上、下功放管的驱动信号的极性刚好相反，因此右侧上、下臂的功放管也不会同时导通。

在正弦波负半周期间，c组中正弦波总是低于正向三角波的幅度，加至单电源比较起的反相端以后，比较器c始终输出低电平，使右上臂功放管始终截止，此时虽然b组中的比较器b可以输出SPWM信号，但右上臂与左下臂对角线上的两组功放管却不能导通。此时d组中正弦波总是低于正向三角波的幅度，所以比较器d始终输出高电平，使右下臂功放管始终饱和导通；而此时a组中的比较器a却可以输出SPWM信号，所以左上臂与右下臂对角线上的功放管就能根据SPWM信号导通或截止。在正弦波信号负半周期间，右上臂功放管始终截止，所以全桥功放电路右侧上、下臂的功放管不会同时导通；而左侧上、下功放管的驱动信号的极性刚好相反，因此左侧上、下臂的功放管也不会同时导通。需要说明的是，所谓正、反向三角波只是相对概念，它们相互平等，无主次之分，这样的名称只是便于说明问题。