工业与信息化技术的不断发展,社会对能源需求日益增长,能源转化和利用手段发展迅猛,而数字化逆变电源作为能源转化的重要工具,以集成度高、控制灵活等特点正在逐步取代传统模拟控制方式,具有谐波失真度低、动态响应快和稳态精度高的正弦波数字逆变器成为当前行业研究的热点。然而数字逆变器存在带载非线性负载时容易引起输出电压波形畸变的问题,为了实现高质量正弦电压输出,本文主要研究内容如下:首先,本文对比和总结了常用逆变控制算法的优缺点,建立了逆变器的数学模型,分析了导致逆变器输出正弦电压波形畸变的原因和控制难点,从而引出了逆变器波形技术控制的重要性,为本文控制策略的设计做了理论的支撑。其次,本文改进了传统广义二阶积分算法来生成正交虚拟矢量完成坐标变换,建立了同步旋转坐标系下的PI矢量控制策略实现对正弦信号无静差跟踪。为降低逆变器等效输出阻抗,提高系统的动态响应能力,搭建了电流内环控制器。为了补偿虚拟轴算法衰减的高低次谐波而采用了重复控制器,缓解了逆变全桥周期性死区效应,增强系统对非线性负载的适应能力,提高了系统的稳态精度,形成了基于旋转坐标系下的双闭环串级PI叠加重复控制的复合控制策略。然后,设计并研制了单相数字逆变电源的原理样机。样机硬件系统包含了推挽升压和全桥逆变的功率电路、控制电路、采样调理电路和反馈保护电路等,并介绍了关键参数的设计方案。样机软件系统采用模块化的设计,包含采样系统模块、逆变控制模块、故障检测模块以及通信管理模块,详细描述了每个软件模块的设计流程以及对控制算法程序提出了部分优化改进方案。最后,依据本文的复合控制算法和硬件设计方案,在MATLAB/Simulink中搭建逆变系统仿真模型,进行了对线性负载和非线性负载以及突加重载的综合仿真带载实验,仿真结果显示了本文复合控制策略具有极高的稳态精度和极强的动态响应能力。之后进行了逆变器样机的带载实验,实验波形与仿真结果基本一致,验证了本文复合控制策略在单相数字逆变电源应用的有效性。