差分式升压逆变器MATLAB仿真模型设计——实现110V/50Hz输出电压与THD＜5%

差分式升压逆变器MATLAB仿真模型设计——实现110V/50Hz输出电压与THD<5%

摘要

差分式升压逆变器（Differential Boost Inverter, DBI）是一种能够将低压直流电源直接转换为高压交流输出的单级电力电子变换器拓扑结构。与传统两级式（DC-DC升压+DC-AC逆变）方案相比，DBI省去了独立的升压级，具有电路结构紧凑、功率密度高、系统效率高等显著优势。本文围绕输入80V直流电压、输出110V/50Hz正弦交流电压的设计目标，系统阐述了差分式升压逆变器的工作原理、数学建模方法、控制策略设计以及MATLAB/Simulink仿真实现过程。建立了包含主电路拓扑、SPWM调制模块、电压闭环PI控制模块和LC滤波模块的完整仿真模型，并对输出电压波形质量进行了FFT谐波分析。仿真结果表明，所设计的系统能够在80V直流输入条件下稳定输出110V/50Hz正弦交流电，输出电压总谐波畸变率（THD）满足小于5%的设计要求，验证了方案的可行性和有效性。

关键词：差分式升压逆变器；SPWM调制；电压闭环控制；LC滤波器；总谐波畸变率；MATLAB/Simulink

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

随着全球能源转型的深入推进，光伏发电、燃料电池、蓄电池等分布式能源系统在电力供应中的占比日益提高。这些新能源系统通常输出低压直流电，而大量家用电器、工业设备及并网系统需要标准的交流供电（如110V/60Hz或220V/50Hz），因此必须通过