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-StepStep 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 调制比与谐波参数公式 / 说明典型值调制比 MM = V_sm / V_tri (≤1)0.8~0.95载波比 NN = f_carrier / f_sine100~200开关频率f_carrier10~20 kHz基波幅值V_1 ≈ M · Vdc/2—主要谐波集中在 f_carrier 附近—📌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 典型参数参数值直流母线 Vdc400 V交流输出（额定）220 Vrms / 50 Hz载波频率 f_carrier10 kHz调制比 M0.85死区时间2~3 μs三、关键整体参数模块参数直流源​Vdc = 400 V（电池或稳压源）全桥​4× IGBT/MOSFET（带反并联二极管）滤波电感 L1​2~5 mH滤波电容 C​10~22 μF滤波电感 L2​1~2 mH（LCL 时）或单 L 模式电网电压​220 Vrms, 50 Hz（单相）电流 PI（内环）​Kp = 0.5~2, Ki = 50~200电压 PI（外环）​Kp = 0.5~1, Ki = 5~20PR 控制器​Kp = 0.5, Kr = 100~300, ω_c = 5