逆變器對于UPS電源設備至關(guān)重要，逆變器質(zhì)量和性能的好壞直接影響到UPS的性能。傳統(tǒng)的單級逆變器通常工作在降壓輸出狀態(tài)，在應用中，多采用在其輸出端變換工頻變壓器匝比的方法來實現(xiàn)進一步升壓，這樣就增加了功率裝置的體積和重量。本文提出一種新型非隔離式的單級升壓DC/AC變換電路，電路拓撲由兩個Boost電路合并而成，可以通過不斷改變Boost電路的占空比D來獲得幅值高于直流出入電壓的正弦波輸出。本文對主電路原理進行了理論分析，并且采用SPWM調(diào)制方法對電路進行了仿真和實驗研究，實驗結(jié)果比較理想。

　　1 電路拓撲及工作原理分析

　　1.1 拓撲結(jié)構(gòu)

　　圖1所示為雙Boost DC/AC變換電路組成。電源Udc、開關(guān)S1、S2電感L1和電容C1、電阻R組成Boost1變換電路。電源Udc、開關(guān)S3、S4、電感L2和電容C2、電阻R組成Boost2變換電路。主電路結(jié)構(gòu)左右對稱，C1=C2 ，L1=L2，負載R串接在兩個變換器中間。通過控制雙向開關(guān)的導通與關(guān)斷，使兩個Boost電路交替工作，從而在負載上取得交流工作電壓輸出的效果。功率開關(guān)S1~S4均為由MOSFET和二極管組成的能量可雙向流動的可控開關(guān)。

　　1.2工作原理分析

　　圖2示出雙Boost DC/AC逆變器控制的工作原理。將主電路左右分解為兩個升壓電路的輸出波形U01和U02均為形如正弦的直流電壓，變換規(guī)律一致，但相位相差180°，因此，當二者共同作用于R上時，能在負載上產(chǎn)生工頻交流輸出電壓U0

　　U0=U01-U02　　 (1)

　　U01、U02、U0的波形如圖3所示。

　　相關(guān)理論分析如下，就Boost DC/DC變換器而言，在電流連續(xù)的工作狀態(tài)下，其平均電壓間關(guān)系可表示為：U0/Udc=1/1-D　　 (2)

　　兩者相位差為180°，則Boost逆變器的輸出電壓為

　　圖2 電路原理圖

　　圖3 原理分析圖

　　增益為

　　根據(jù)式(4)可知，改變開關(guān)的占空比D可以達到控制負載電壓升與降得目的。

　　Boost逆變器的增益特性如圖4所示。可以看出在D為0.5時，增益為0。如果控制占空比D在0.5左右變化，就可以得到交流電壓輸出。

　　2 軟件仿真和實驗結(jié)果

　　采用SPWM調(diào)制方法對主電路進行了仿真和實驗研究，實驗和仿真結(jié)果驗證了理論分析的正確性。

　　圖4 直流增益特性

　　2.1 軟件仿真結(jié)果及分析

　　SPWM調(diào)制波由正弦波給定和三角載波調(diào)制而成，4個開關(guān)管的觸發(fā)脈沖邏輯搭配關(guān)系為

　　由此可知，在產(chǎn)生一路SPWM觸發(fā)脈沖后，經(jīng)過簡單的信號分配即可。這相對于兩套電路兩套觸發(fā)脈沖發(fā)生邏輯的方案較為簡單，在工程中也較易實現(xiàn)。

　　仿真參數(shù)：載波頻率為50kHz;調(diào)制波頻率為50Hz。L1=L2=800μH，C1=C2=5μF，負載R=600Ω。圖5a仿真波形為左右兩套Boost電路產(chǎn)生的電壓U01、U02與負載電壓U0的關(guān)系。圖5b為SPWM調(diào)制中給定正弦波Ug與輸出電壓U0跟蹤關(guān)系對照。

　　2.2 實驗結(jié)果

　　最后對分析及仿真結(jié)果的正確性進行了實驗驗證。試驗參數(shù)與仿真參數(shù)相同，圖6所示為實驗波形。圖6a為單級逆變器的給定內(nèi)壓Ug和輸出電壓U0;圖6b為輸出電壓U0和輸出電流I0波形。有圖可見，實驗結(jié)果與仿真結(jié)果取得了較好的吻合。