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手把手教你学Simulink——单相全桥与半桥拓扑双向 DC‑AC 逆变器对比仿真

 目录

手把手教你学Simulink——单相全桥与半桥拓扑双向 DC‑AC 逆变器对比仿真

一、为什么对比 半桥(Half‑Bridge) vs 全桥(Full‑Bridge)逆变器

二、关键参数(共用)

三、Simulink 建模(两拓扑并排)

3.1 半桥(Half‑Bridge)Subsystem

3.2 全桥(Full‑Bridge / H‑Bridge)Subsystem

3.3 PWM & 死区(共用)

3.4 运行 & 对比

四、结果解读(典型)

✅ 半桥

✅ 全桥

✅ 对比小结

五、工程注意点**

六、结论**


手把手教你学Simulink——单相全桥与半桥拓扑双向 DC‑AC 逆变器对比仿真


一、为什么对比 半桥(Half‑Bridge) vs 全桥(Full‑Bridge)逆变器

在低压 / 小功率双向 DC‑AC(如 48V 储能 ⇄ 220V AC、车载逆变器、UPS)中:

项目

半桥 (Half‑Bridge)

全桥 (Full‑Bridge / H‑Bridge)

开关数

2 (Q1,Q2) + 中点电容分压

4 (Q1~Q4)

输出电压幅值

±Vdc​/2(需 DC 电容中点)

±Vdc​

同 Vdc​→ 达 220V AC

需 Vdc​≈620V(∵ Vpk​=Vdc​/2=310V⇒Vdc​=620V)

Vdc​≈310V(∵ Vpk​=Vdc​=310V)

直流侧电容

必须对称分压电容(C1=C2),中点电位漂移风险

无中点(但需死区防直通)

开关应力

Vdc​(上管同)

Vdc​

谐波(相同 m,f_sw)

相同阶但基波幅只有全桥 1/2 ⇒ 需更高 m

基波幅大

适用

高压 DC 总线、低成本小功率

通用、隔离工频变压器副边、标准 UPS/储能

✅ 目标(对比演示):

  • Vdc​=400V

    • 半桥:输出 ±200V(Vdc​/2)→ 经 LC 滤波 → 220Vrms 需 工频变比 200V→220V 或 提高 Vdc 到 620V 看原理)​ → 我们改用 半桥 400Vdc 输出 ±200V(基波 141Vrms)作为对比参考,全桥 ±400V → 基波 282Vrms(接近 220V×√2=311V 可微调 m)

  • 调制:SPWM 50Hz,m=0.85(全桥)、m=0.85(半桥 → 实际基波 = m·Vdc/2)

  • fsw​=10kHz,LC 滤波(L=2mH, C=10µF),负载 R=50Ω

  • 观测:vinv​,vout_filt​,iload​,THD,Duty/Gate

  • 对比:相同 Vdc​→ 全桥 基波幅 = 2×半桥 ⇒ 需不同 m 使 滤波后相近(或

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