在可再生能源应用的逆变器设计中使用SPWM发生器

可再生能源仍然是世界范围内的大趋势。随着捕获风能、太阳能和其他形式的可再生能源的方法不断发展，可再生能源系统的成本和效率对公司和消费者都越来越有吸引力。实际上，2016年，全球对可再生能源的资本投资跌到了多年来最低水平，但是却创下了一年内可再生能源设备安装数量最多的记录。

在用于可再生能源系统的组件中，逆变器是一项尤其关键的系统组件。由于大多数可再生能源都是通过直流电（DC）产生的，因此逆变器在将直流电（DC）转换为交流电（AC）以有效整合到现有电网中起着关键作用。在混合了不同可再生能源的混合动力系统和微电网系统中，逆变器至关重要。

可再生能源逆变器在使用单相和三相电机及其他旋转机械的工业应用中也起着至关重要的作用。从逆变器获得的可变频率和电压体现了此类设备中的自主控制原理。

为了实现功率转换，DC-AC逆变器通常采用脉冲宽度调制（PWM）技术。这是一种很有用的技术，其中，功率MOSFET等开关由可变宽度的脉冲控制。为了获得自动控制和调节，PWM技术用于将逆变器的AC电压输出及其频率保持在标称值，不受输出负载影响。

为了从变频器控制系统获得更好的响应，已经开展了许多研究和开发了诸多技术。常规的逆变器根据负载的变化来改变输出电压。为了降低输出电压对负载变化的敏感度，基于PWM的逆变器通过改变以较高频率产生的脉冲的宽度来调节输出电压。因此，输出电压取决于开关频率和脉冲宽度，而开关频率和脉冲宽度则根据输出端连接的负载的值而变化。通过这种类型的调节，逆变器可提供恒定的标称电压和频率，不受输出功率影响。

有多种产生PWM的方法已经被研究过。逆变器的效率参数，例如开关损耗和谐波降低，是任何调制技术评估中考虑的主要因素。因此，正弦脉宽调制（SPWM）在功率电子中被广泛用作逆变器设计的调制方法。

SPWM逆变器概念

三相桥式逆变器是工业应用中最常用的逆变器拓扑。为了简化概念，我们分析一下单相版本。单相设计包括H桥的每个桥臂上的开关晶体管或IGBT，具有反并联续流二极管，可在开关关闭时放电。其原理图如图1所示。