日常生活中我们需要一台小功率电源装置，以备在停电或户外旅行等应用场合应急使用。小功率电源（户外电源）架构包括了光伏发电、电池充电管理、USB/Type-C充电接口、逆变单元等部分。整个电源系统结构比较复杂，这里主要谈谈逆变单元，逆变单元是将储存在电池包中的低压直流电能转换为市电AC220V，为交流负载供电。通常电池输出的电压为12V、24V和48V，这个根据设计需求进行选择，下面所谈到的是输入DC24V输出AC220V硬件方案。户外电源结构如图1所示。
20年在电源网平台分享了《两级式单相并网逆变器研究与建模》（点击标题即可查阅）专题，内容总共分为13节，详细谈了推挽谐振变换器和全桥逆变电路组成的逆变器的工作原理和模型搭建方法。
图1中逆变单元拓扑如图2所示。由于设计为小功率逆变器，前级采用谐振型推挽拓扑进行升压，将电池包中的低压转换为可以满足逆变标准的直流高压；前级推挽拓扑变压器副边增加电容元件，使高压侧工作在谐振状态。其目的：是实现原边开关管零电流（ZCS）关断。软开关技术可以提高变换器的工作频率，减小开关过程中开关管的开关损耗，提高变换器的功率密度，减小变换器体积。后级采用全桥逆变电路拓扑结构，实现直流电能逆变为交流电能，以供交流负载使用。逆变采用SPWM调制方式，将直流电压逆变器幅值为311V，频率为50Hz的正弦波。后级逆变器采用全桥逆变主拓扑结构，采用单极性等效双极性SPWM调制方式，提高正弦波的电能质量。
控制电路分为两部分，前级谐振型推挽变换器采用SG3525型PWM控制器控制，后级全桥逆变器采用单片机控制。SG3525脉宽调制器是利用模拟的方式实现的一种调制方式，设计中将PWM占空比为0.5，工作频率固定（与谐振频率相等）。推挽电路工作在开环模式，保证在负载变化的情况下，电源始终工作在最佳工作点。后级逆变电路采用双PI调制，将前级变换的高压直流电逆变为用电器所需的交流电。本文中的功率级架构实现软开关，具有高的效率和功率密度，能够在实际中得到广泛的应用。
下面是基于PSIM2021的仿真模型及仿真结果
Pull-Push Resonant (Open Loop) + Singal Inverter (Double PI Close Loop).rar
根据工作原理搭建的两级式逆变单元仿真模型如图3所示。模型主要包括四部分：推挽谐振变换器（PPSC）、推挽控制器（SG3525）单相逆变器（SIC）和双PI闭环调节器（DPI）。
设置负载为阻性，输出功率为200W，仿真步长设置1×10e-7，仿真时间为0.2s。仿真波形如图4所示。
图4中，a图中Vds为Q2漏源电压、Vgs为Q2门极驱动电压、Ids为Q2漏源电流。b图中Vo为推挽变换器输出电压、Ir为推挽变换器高压侧谐振电流。c图中Vo_ac为逆变器输出电压、Io_ac为逆变器输出电流。
推挽谐振变换器工作在谐振频率点处，开关管Q1、Q2均能实现软开关，变换器具有较高的变换效率。通过仿真证明所设置的参数合理。然后进行样机的设计，图5为是所设计的两级式逆变器。
(1) 测试100W负载时，输入为24V，逆变器工作波形如图6所示。
图6中，a图中，iin为直流输入电流。b图中，ids为流过Q2漏源电流、Vds为Q2漏源极电压。c图中，ir为推挽变换器谐振电流、Vbus为直流母线电压。d图中，io为输出电流、Vo为输出电压。
(2) 测试200W负载时，输入为24V，逆变器工作波形如图7所示。
图7中，a图中，iin为直流输入电流。b图中，ids为流过Q2漏源电流、Vds为Q2漏源极电压。c图中，ir为推挽变换器谐振电流。d图中，Vbus为直流母线电压、io为输出电流、Vo为输出电压。
