交流 （AC）电源几乎用于所有住宅，商业和工业需求。但是AC的最大问题是无法将其存储以备将来使用。因此，交流电转换为直流电，然后将直流电存储在电池和超级电容器中。现在，无论何时需要交流电，直流电都会再次转换为交流电，以运行基于交流电的设备。因此，将DC转换为AC的 设备称为Inverter。
对于单相应用，使用单相逆变器。单相逆变器主要有两种类型：半桥逆变器和全桥逆变器。在这里，我们将研究如何构建这些逆变器并在MATLAB中模拟电路。
半桥逆变器
这种类型的逆变器需要两个功率电子开关（MOSFET）。MOSFET或IGBT用于开关目的。半桥逆变器的电路图如下图所示。
如电路图所示，输入直流电压为Vdc = 100V。该电源分为两个相等的部分。现在，将栅极脉冲提供给MOSFET，如下图所示。
根据输出频率，确定MOSFET的导通时间和截止时间，并产生栅极脉冲。我们需要50Hz交流电源，所以一个周期（0 <t <2π）的时间段为20毫秒。如图所示，MOSFET-1在前半个周期（0 <t <π）内被触发，在此时间段内MOSFET-2不被触发。在此时间段内，电流将沿箭头方向流动，如下图所示，并且交流输出的半周期完成。负载电流从右到左，负载电压等于+ Vdc / 2。
在后半个周期（π<t <2π）中，MOSFET-2触发，低压源与负载连接。来自负载的电流从左到右，负载电压等于-Vdc / 2。在这段时间内，电流将如图所示流动，并且交流输出的另一半周期完成。
全桥逆变器
在这种类型的逆变器中，使用了四个开关。半桥和全桥逆变器之间的主要区别是输出电压的最大值。在半桥逆变器中，峰值电压是直流电源电压的一半。在全桥逆变器中，峰值电压与直流电源电压相同。的全桥逆变器的电路图在下面图中，如图所示。
MOSFET 1和2的栅极脉冲相同。两个开关同时工作。同样，MOSFET 3和MOSFET 4具有相同的栅极脉冲并同时工作。但是，MOSFET 1和MOSFET 4（垂直臂）永远不会同时工作。如果发生这种情况，则直流电压源将短路。
对于上半周期（0 <t <π），MOSFET 1和2被触发，电流将如下图所示流动。在此时间段内，电流从左向右流动。
对于下半个周期（π<t <2π），MOSFET 3和MOSFET 4被触发，电流将如图所示流动。在此时间段内，电流从右向左流动。在两种情况下，峰值负载电压都与直流电源电压Vdc相同。
MATLAB半桥逆变器的仿真
为了进行仿真，请在Simulink库的模型文件中添加元素。
1）2个直流电源–每个50V
2）2个MOSFET
3）电阻负载
4）脉冲发生器
5）非门
6）Powergui
7）电压测量
8）转到和从
按照电路图连接所有组件。下图显示了半桥逆变器模型文件的屏幕截图。
选通脉冲1和选通脉冲2是从选通发生器电路生成的MOSFET1和MOSFET2的选通脉冲。门脉冲由PULSE GENERATOR产生。在这种情况下，MOSFET1和MOSFET2无法同时触发。如果发生这种情况，则电压源将短路。当MOSFET1闭合时，MOSFET2此时将打开，而当MOSFET2闭合时，MOSFET1此时将打开。因此，如果我们为任何一个MOSFET产生栅极脉冲，那么我们可以切换该脉冲并用于其他MOSFET。
门脉冲发生器
上图显示了MATLAB中脉冲发生器模块的参数。该周期是2E-3装置20毫秒。如果需要60Hz频率输出，则周期为16.67毫秒。的脉冲宽度是在周期的百分比计。这意味着，仅针对该区域生成选通脉冲。在这种情况下，我们将其设置为50％，这意味着将生成50％周期的选通脉冲，而不会生成50％周期的选通脉冲。的相位延迟被设定0秒，意味着我们不给予任何延迟到栅极脉冲。如果有任何相位延迟，则表示在此时间之后将产生选通脉冲。例如，如果相位延迟为1e-3，则将在10毫秒后生成选通脉冲。
通过这种方式，我们可以为MOSFET1产生栅极脉冲，现在我们将切换该栅极脉冲并将其用于MOSFET2。在仿真中，我们将使用逻辑非门。输出非门反相，表示它将将1转换为0，将0转换为1。这就是我们可以精确获得相反的门脉冲的方式，从而直流电源永远不会短路。
实际上，我们不能使用50％的脉冲宽度。MOSFET或任何功率电子开关都需要很短的时间才能关断。为了避免源极短路，将脉冲宽度设置为45％左右，以留出MOSFET关断的时间。该时间段称为“死区时间”。但是，出于仿真目的，我们可以使用50％的脉冲宽度。
半桥逆变器的输出波形
此屏幕快照用于负载两端的输出电压。在此图中，我们可以看到，负载电压的峰值为50V，是直流电源的一半，频率为50Hz。对于一个完整的周期，所需时间为20毫秒。
全桥逆变器的MATLAB仿真
如果获得半桥逆变器的输出，则实现全桥逆变器很容易，因为大多数情况都保持不变。在全桥逆变器中，我们也只需要两个门脉冲，这与半桥逆变器相同。一个栅极脉冲用于MOSFET 1和2，而该栅极脉冲的反相用于MOSFET 3和4。
所需元素
1）4 – MOSFET
2）1个直流电源
3）电阻负载
4）电压测量
5）脉冲发生器
6）转到和从
7）powergui
连接所有组件，如下面的屏幕截图所示。
全桥逆变器的输出波形
此屏幕快照用于负载两端的输出电压。在这里我们可以看到，负载电压的峰值等于直流电源电压100V。
您可以在下面的MATLAB中查看有关如何构建和仿真半桥和全桥逆变器的完整视频。