對于大多數(shù)應(yīng)用場合需要的是工頻電源，例如我們的電冰箱，洗衣機(jī)，電風(fēng)扇等都需要正弦波的220伏、50赫茲電源，各種動力設(shè)備，遠(yuǎn)距離輸電也都需要正弦波的交流電。更多的太陽能光伏發(fā)電裝置輸出的是正弦波交流電，目前生成正弦波仍采用前面介紹的全橋電路，只是對開關(guān)晶體管的控制采用PWM脈寬調(diào)制或移相控制或調(diào)頻控制等方式。這里僅介紹最常用的PWM脈寬調(diào)制方式。

把直流電轉(zhuǎn)換成正弦波交流電是根據(jù)根據(jù)面積等效原理，在圖1上圖中的正弦半波（紅線）分成n等份，把正弦半波看成是由n個(gè)彼此相連的矩形脈沖組成的波形，為簡單清晰，劃分為7等份。7個(gè)脈沖的幅值按正弦規(guī)律變化，每個(gè)脈沖面積與相對應(yīng)的正弦波部分面積相同，這一連續(xù)脈沖就等效正弦波。

圖1  用面積等效原理轉(zhuǎn)換為SPWM波形

如果把上述脈沖序列改為相同數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖（圖1下圖），脈沖中心位置不變，并且使該矩形脈沖面積和上圖對應(yīng)的矩形脈沖相同，得到圖1下圖所示的脈沖序列，脈沖寬度按正弦波規(guī)律變化，這就是PWM波形。根據(jù)面積等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的，圖中紅線就是該序列波形的平均值。

對于正弦波的負(fù)半周，也可以用同樣的方法得到PWM 波形。這種脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形，也稱SPWM波形。要改變等效輸出的正弦波的幅值時(shí)，只需按照同一比例系數(shù)改變上述各脈沖的寬度即可。

圖2 全橋逆變電路的工作狀態(tài)

輸出SPWM波形的矩形波必須生成序列的控制信號來控制橋式電路中開關(guān)晶體管的通與斷，普遍使用的是調(diào)制法來生成控制信號，可采取單極性調(diào)制也可采用雙極性調(diào)制來生成控制信號，下面介紹常用的單極性調(diào)制方式。

圖3上部分是SPWM波形控制信號生成的原理圖，下部分是生成的SPWM波形。在調(diào)制法中，把所希望輸出的波形稱為調(diào)制波ur，把接受調(diào)制的信號稱為載波uc，通常采用等腰三角波作為載波，正弦波作為調(diào)制信號。在兩波交點(diǎn)時(shí)對電路中的開關(guān)器件進(jìn)行通斷控制，就可得到寬度正比于調(diào)制信號幅值的脈沖。

在ur正半周時(shí)，T2與T3保持關(guān)斷，在ur和uc的交點(diǎn)時(shí)刻控制開關(guān)晶體管T1與T4開通與關(guān)斷：當(dāng)ur＞uc時(shí)控制T1與T4導(dǎo)通，R上的電壓為Ud，當(dāng)ur＜uc時(shí)控制T1與T4關(guān)斷，R上的電壓為0。在ur負(fù)半周時(shí)，T1與T4保持關(guān)斷，當(dāng)uc＞ur時(shí)控制T3與T2導(dǎo)通，R上的電壓為-Ud，當(dāng)uc＜ur時(shí)控制T1與T4關(guān)斷，R上的電壓為0。這樣在R上產(chǎn)生寬度按正弦波規(guī)律變化的SPWM波形，見圖2下圖，其中紅線uof表示輸出等效的正弦波交流電電壓。

SPWM逆變器輸出的正弦波交流電電壓uof的峰值uofm小于輸入的直流電壓ud，把uofm/ud稱為直流電壓利用率，對于單相SPWM電路直流電壓利用率的理論值最大為1，實(shí)際上由于種種原因，直流電壓利用率要小于1。對于輸出相電壓（有效值）為220V單相交流電的逆變電路輸入直流電壓要高于310V。

SPWM逆變器輸出電壓與ur/uc成正比，保持載波uc不變，改變調(diào)制波ur的大小即可控制輸出交流電壓的大小。當(dāng)然，調(diào)制波ur峰值要小于載波uc峰值。

過去采用模擬電路產(chǎn)生調(diào)制信號，精密而高速的電壓比較器對ur和uc進(jìn)行比較，當(dāng)兩電壓相同時(shí)及時(shí)控制開關(guān)晶體管進(jìn)行通斷切換，但模擬電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也難以實(shí)現(xiàn)精確的控制。

采用微處理器直接計(jì)算出控制點(diǎn)稱為計(jì)算法，但計(jì)算法較繁瑣，計(jì)算量大，較少使用。

現(xiàn)在已有專用的集成電路用來產(chǎn)生SPWM調(diào)制信號，微處理器僅對其發(fā)出輸出頻率、電壓等參數(shù)就可產(chǎn)生高精度控制信號，輸出完好的正弦波，微處理器就有很多時(shí)間對整個(gè)逆變器進(jìn)行檢測、保護(hù)等控制。這種方式電路簡單、效果好、可靠性高，是目前廣泛使用的控制方法，有關(guān)內(nèi)容請另找專業(yè)書籍或資料。

以上介紹的是單相的逆變過程，使用最多的是三相逆變器，三相逆變電路則需三套SPWM調(diào)制電路，同步進(jìn)行控制。圖4是三相逆變器的主電路圖，開關(guān)管T1至T6組成橋式逆變電路，通過三相SPWM調(diào)制控制，輸出三相交流電，RA、RB、RC是三相負(fù)荷，按星形接法，中性線接點(diǎn)為N。電阻R1與R2大小相同、電容C1與C2大小相同，它們在直流輸入側(cè)建立中性點(diǎn)N，該點(diǎn)電位為Ud/2，兩個(gè)N點(diǎn)都是中性點(diǎn)，當(dāng)三相負(fù)荷RA、RB、RC相同時(shí)，兩個(gè)N點(diǎn)電位相同，兩個(gè)N點(diǎn)可以連接。實(shí)際應(yīng)用中多數(shù)不連接N點(diǎn)，輸入端R1、R2、 C1、C2只需一個(gè)濾波電容即可。

有關(guān)SPWM調(diào)制三相逆變電路較復(fù)雜，具體內(nèi)容請另找專業(yè)書籍或資料。

對于三相SPWM逆變器的直流電壓利用率是輸出的正弦波線電壓（峰值）與輸入的直流電壓之比，理論值最大為0.866，實(shí)際上由于種種原因，直流電壓利用率要小于0.866。對于輸出線電壓（有效值）為380V三相交流電的逆變電路輸入直流電壓要高于620V。

從理論上講，三角波（載波）頻率越高，輸出波形越接近正弦波。實(shí)際上，開關(guān)管的通斷變化雖然很快，但仍需要一定的時(shí)間，在這個(gè)時(shí)間段里，開關(guān)管要承受高電壓，大電流的沖擊，功耗很大，高頻率切換不但加大損耗降低電源效率，還可能使管子發(fā)熱燒毀。一般逆變器的載波頻率約幾千赫茲，小功率的頻率高些，大功率逆變器的頻率低些。

SPWM波形由方波組成，含有較多諧波成分，必須采用輸出濾波器使輸出波形正弦化。圖5是濾波器常用的4種類型，要根據(jù)用戶電路的特性選用，最常用的還是（b）圖所示的LC濾波器。要選擇合適的L值與C值，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，反過來會降低系統(tǒng)的動態(tài)性能，甚至使系統(tǒng)不穩(wěn)定。

逆變器的圖形符號見圖6。