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基于MOSFET的单相半桥无源逆变电路的设计_毕业设计

毕业设计

基于MOSFET的单相半桥无源逆变电路的设计

设计目的：1·掌握单相桥式全控桥整流电路和单相半桥无源逆变电路的工作原理，进行结合完成交-直-交电路的设计；

2·熟悉两种电路的拓扑，控制方法；

3·掌握两种电路的主电路，驱动电路，保护电路的设计方法，元器件参数的计算方法；

4·培养一定的电力电子的实验和调试能力；

5·培养学生综合运用知识解决问题的能力与实际动手能力；

2·加深理解《电力电子技术》课程的基本理论；

设计指标：MOSFET电压型单相半桥无源逆变电路设计（纯电阻负载）（1）输入直流电压：Ui=200V

（2）输出功率：500W

（3）输出电压波形：1KHz方波

总体目标及任务：选择整流电路，计算整流变压器额定参数，选择全控器件的额定电压电流，计算平波电抗器感值，设计保护电路，全控器件触发电路的设计，画出主电路原理图和控制电路原理图，进行Matlab的仿真，画出输出电压，电流模拟图。

1·主电路的设计：

（1）整流部分主电路设计:

单项桥式全控整流电路带电阻性负载电路如图（1）：

u 1T u 2u d R

a b

VT1VT3VT2VT4

i 2

图（1）

在单项桥式全控整流电路中，晶闸管VT 1和VT 4组成一对桥臂，VT 2和VT 3 组成另一对桥臂。在u 2正半周（即a 点电位高于b 点电位），若4个晶闸管均不导通，负载电流i d 为零，u d 也为零，VT 1、VT 4串联承受电压u 2，设VT 1和VT 4的漏电阻相等，则各承受u2的一半。若在触发角α处给VT1和VT 4加触发脉冲，VT 1、VT 4即导通，电流从a 端经VT 1、R 、VT 4流回电源b 端。当u 2为零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT 1和VT 4关断。

在u2负半周，仍在触发延迟角α处触发VT 2和VT 3（VT 2和VT 3的α=0处为ωt=π），VT 2和VT 3导通，电流从电源的b 端流出，经VT 3、R 、VT 2流回电源a 端。到u2过零时，电流又降为零，VT 2和VT 3关断。此后又是VT1和VT4导通，如此循环的工作下去，整流电压ud 和晶闸管VT 1、VT 4两端的电压波形如下图（2）所示。晶闸管承受的最大正向电压和反向电压分别为

2U 2和2U 2。

工作原理

第1阶段（0~ωt 1）：这阶段u2在正半周期，a 点电位高于b 点电位晶闸管VT 1和VT 2方向串联后于u 2连接，VT 1承受正向电压为u 2/2，VT 2承受u 2/2的反向电压；同样VT 3和VT 4反向串联后与u 2连接，VT 3承受u 2/2的正向电压，VT 4承受u 2/2的反向电压。虽然VT 1和VT 3受正向电压，但是尚未触发导通，负载

没有电流通过，所以U d=0，i d=0。

第2阶段（ωt1 ~π）：在ωt1时同时触发VT1和VT3，由于VT1和VT3受正向电压而导通，有电流经a点→VT1→R→VT3→变压器b点形成回路。在这段区间里，u d=u2，i d=i VT1=i VT3=u d/R。由于VT1和VT3导通，忽略管压降，u VT1=u VT2=0，而承受的电压为u VT2=u VT4=u2。

第3阶段（π~ωt2 ）：从ωt=π开始u2进入了负半周期，b点电位高于a点电位，VT1和VT3由于受反向电压而关断，这时VT1~VT4都不导通，各晶闸管承受u2/2的电压，但VT1和VT3承受的事反向电压，VT2和VT4承受的是正向电压，负载没有电流通过，u d=0，i d=i2=0。

第4阶段（ωt2 ~π）：在ωt2 时，u2电压为负，VT2和VT4受正向电压，触发VT2和VT4导通，有电流经过b点→VT2→R→VT4→a点，在这段区间里，u d=u2，i d=i VT2=i VT4=i2=u d/R。由于VT2和VT4导通，VT2和VT4承受u2的负半周期电压，至此一个周期工作完毕，下一个周期，充复上述过程，单项桥式整流电路两次脉冲间隔为180°。

（2）逆变部分主电路设计：

如图所示，它有两个桥臂，每个桥臂由一个全控器件和一个二极管反并联而成。在直流侧有两个相互串联的大电容，两个电容的中点为直流电源中点。负载接在直流电源中点和两个桥臂连接点之间。

开关器件设为V1和V2，当负载为感性时，输出为矩形波，Um=Ud/2.

刚开始V1为通态，V2为断态，给V1关断信号，V2开通信号后，V1关断，但由于感性负载，电流方向不能立即改变，就沿着VD2续流，直到电流为零时VD2截止，V2开通，电流开始反向。依此原理，V1和V2交替导通，VD1和VD2

交替续流。

此电路优点在于结构简单，使用器件少，缺点是输出交流电压幅值仅为Ud/2。

（3）控制电路的设计：

控制电路需要实现的功能是产生控制信号，用于逆变电路中功率器件的通断，通过对逆变角的调节而达到对逆变后的交流电压的调节。

我们采用PWM控制方法，进行连续控制，我们采用了SG3525芯片，它是一款专用的PWM控制集成芯片，它采用恒频调宽控制方案，内部包括精密基准源，锯齿波振荡器，误差放大器，比较器，分频器和保护电路等。

SG3525是电流控制型PWM控制器，所谓电流控制型脉宽调制器是按照接反馈电流来调节脉宽的。在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈的信号与误差放大器输出信号进行比较，从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。由于结构上有电压环和电流环双环系统，因此，无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高，是目前比较理想的新型控制器。

SG3525的结构和工作原理:

1.Inv.input(引脚1)：误差放大器反向输入端。在闭环系统中，该引脚接反馈信号。

在开环系统中，该端与补偿信号输入端（引脚9）相连，可构成跟随器。

2.Noninv.input(引脚2)：误差放大器同向输入端。在闭环系统和开环系统中，该端接给定信号。根据需要，在该端与补偿信号输入端（引脚9）之间接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型的调节器。

3.Sync(引脚3)：振荡器外接同步信号输入端。该端接外部同步脉冲信号可实现

与外电路同步。

4.OSC.Output(引脚4)：振荡器输出端。

5.CT(引脚5)：振荡器定时电容接入端。

6.RT（引脚6）：振荡器定时电阻接入端。

7.Discharge(引脚7)：振荡器放电端。该端与引脚5之间外接一只放电电阻，构

成放电回路。

8.Soft-Start(引脚8)：软启动电容接入端。该端通常接一只5 的软启动电容。

https://www.doczj.com/doc/aa16902233.html,pensation(引脚9)：PWM比较器补偿信号输入端。在该端与引脚2之间接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型调节器。10.Shutdown(引脚10)：外部关断信号输入端。该端接高电平时控制器输出被禁

止。该端可与保护电路相连，以实现故障保护。

11.Output A（引脚11）：输出端A。引脚11和引脚14是两路互补输出端。

12.Ground(引脚12)：信号地。

13.Vc(引脚13)：输出级偏置电压接入端。

14.Output B（引脚14）：输出端B。引脚14和引脚11是两路互补输出端。

15.Vcc（引脚15）：偏置电源接入端。

16.Vref(引脚16)：基准电源输出端。该端可输出一温度稳定性极好的基准

其中，脚16 为SG3525 的基准电压源输出，精度可以达到（5.1±1％）V，采用了温度补偿，而且设有过流保护电路。脚5，脚6，脚7 内有一个双门限比较器，内电容充放电电路，加上外接的电阻电容电路共同构成SG3525 的振荡器。振荡器还设有外同步输入端(脚3)。脚1 及脚2 分别为芯片内误差放大器的反相输入端、同相输入端。该放大器是一个两级差分放大器，直流开环增益为70dB 左右。

SG3525的特点如下：

（1）工作电压范围宽：8—35V。

（2）5.1（1 1.0%）V微调基准电源。

（3）振荡器工作频率范围宽：100Hz?—400KHz.

（4）具有振荡器外部同步功能。

（5）死区时间可调。

（6）内置软启动电路。

（7）具有输入欠电压锁定功能。

（8）具有PWM琐存功能，禁止多脉冲。

（9）逐个脉冲关断。

（10）双路输出（灌电流/拉电流）：mA(峰值)。

各部分功能：

a 基准电压源: 基准电压源是一个三端稳压电路，其输入电压VCC 可在（8～35）V 内变化，通常采用+15V，其输出电压VST＝5.1V，精度±1%，采用温度补偿，作为芯片内部电路的电源，也可为芯片外围电路提供标准电源，向外输出电流可达400mA，没有过流保护电路。

b 振荡电路：由一个双门限电压均从基准电源取得，其高门限电压VH=3.9 V，低门限电压VL=0.9,内部横流源向CT 充电，其端压VC 线性上升，构成锯齿波的上升沿，当VC=VH时比较器动作，充电过程结束，上升时间t1 为：

t1= 0.67RTCT

比较器动作时使放电电路接通，CT 放电，VC 下降并形成锯齿波的下降沿，当VC=VL时比较器动作，放电过程结束，完成一个工作循环，下降时间间t2 为：

t2=1.3RDCT

注意：此时间即为死区时间

锯齿波的基本周期T 为:

T=t1+t2=(0.67RT+1.3RD)CT 振荡频率：f=1/T

CT和RT是连接脚5和脚6的振荡器的电阻和电容，RD是于脚7相连的放电电阻的阻值。

控制电路图：

（4）驱动电路的设计：

如图，我们采用了电气隔离的光耦合方式。

光耦合器（optical coupler，英文缩写为OC）亦称光电隔离器，简称光耦。光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。

由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。

光耦合器的主要优点是：信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。光耦合器是70年代发展起来产新型器件，现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，达到精密稳压目的。

我们在末端加一个推挽式放大结构进行电压电流放大，达到高输出电压，高速，高共模抑制。

（5）保护电路的设计：

相对于电机和继电器，接触器等控制器而言，电力电子器件承受过电流和过电压的能力较差，短时间的过电流和过电压就会把器件损坏。但又不能完全根据装置运行时可能出现的暂时过电流和过电压的数值来确定器件参数，必须充分发挥器件应有的过载能力。因此，保护就成为提高电力电子装置运行可靠性必不可少的重要环节。

主电路的过电压保护设计

所谓过压保护，即指流过晶闸管两端的电压值超过晶闸管在正常工作时所能承受的最大峰值电压Um都称为过电压，其电路图见图3.3

图3.3

产生过电压的原因一般由静电感应、雷击或突然切断电感回路电流时电磁感应所引起。其中，对雷击产生的过电压，需在变压器的初级侧接上避雷器，以保护变压器本身的安全；而对突然切断电感回路电流时电磁感应所引起的过电压，一般发生在交流侧、直流侧和器件上，因而，下面介绍单相桥式全控整流主电路的电压保护方法。

交流侧过电压保护

过电压产生过程：电源变压器初级侧突然拉闸，使变压器的励磁电流突然切断，铁芯中的磁通在短时间内变化很大，因而在变压器的次级感应出很高的瞬时电压。保护方法：阻容保护

直流侧过电压保护

过电压产生过程：当某一桥臂的晶闸管在导通状态突然因果载使快速熔断器熔断时，由于直流住电路电感中储存能量的释放，会在电路的输出端产生过电压。保护方法：阻容保护

主电路的过电压保护

晶闸管的保护电路

1.晶闸管过电压保护过电流保护

第一种是采用电子保护电路，检测设备的输出电压或输入电流，当输出电压或输入电流超过允许值时，借助整流触发控制系统使整流桥短时内工作于有源逆变工作状态，从而抑制过电压或过电流的数值。

第二种是在适当的地方安装保护器件，例如，R-C阻容吸收回路、限流电感、快速熔断器、压敏电阻或硒堆等。我们这次的课程设计采用的是第二种保护电路。

（1）晶闸管变流装置的过电流保护

晶闸管变流装置运行不正常或者发生故障时，可能会发生过电流，过电流分过载和短路两种情况，由于晶闸管的热容量较小，以及从管心到散热器的传导途径中要遭受到一系列热阻，所以一旦过电流，结温上升很快，特别在瞬时短路电流通过时，内部热量来不及传导，结温上升更快，晶闸管承受过载或短路电流的能力主要受结温的限制。可用作过电流保护电路的主要有快速熔断器，直流快速熔断器和过电流继电器等。在此我们采用快速熔断器措施来进行过电流保护。

过电流保护

采用快速熔断器是电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施。在选择快熔时应考虑：

1）电压等级应根据熔断后快熔实际承受的电压来确定。

2）电流容量应按其在主电路中的接入方式和主电路联结形式确定。快熔一般与电力半导体器件串联连接，在小容量装置中也可串接于阀侧交流母线或直流母线

中。

3）快熔的t I 2值应小于被保护器件的允许t I 2值、

4）为保证熔体在正常过载情况下不熔化，应考虑其时间电流特性。

因为晶闸管的额定电流为10A,快速熔断器的熔断电流大于1.5倍的晶闸管额定电流，所以快速熔断器的熔断电流为15A 。

晶闸管变流装置的过电压保护

电力电子装置中可能发生的过电压分为外因过电压和内因过电压两类。外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外部原因，内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程，过电压保护有避雷器保护，利用非线性过电压保护元件保护，利用储能元件保护，利用引入电压检测的电子保护电路作过电压保护。在此我们采用储能元件保护即阻容保护。

单相阻容保护的计算公式如下：

220%6U S i C （3-2）

%3.2022i U S U R K （3-3） S:变压器每相平均计算容量（VA ）

U 2：变压器副边相电压有效值（V ）

i 0%:变压器激磁电流百分值

U k %：变压器的短路电压百分值。

当变压器的容量在（10----1000）KVA 里面取值时i 0%=（4----10）在里面取值，U k %=（5----10）里面取值。

电容C 的单位为μF ，电阻的单位为欧姆，电容C 的交流耐压≥1.5U e

U e ：正常工作时阻容两端交流电压有效值。

根据公式算得电容值为4.8μF,交流耐压为165V ，电阻值为12.86Ω，在设计中我们取电容为5μF ，电阻值为13Ω。

电流上升率、电压上升率的抑制保护

电流上升率di/dt 的抑制

晶闸管初开通时电流集中在靠近门极的阴极表面较小的区域，局部电流密很大，然后以0.1mm/μs 的扩展速度将电流扩展到整个阴极面，若晶闸管开通时电流上升率di/dt 过大，会导致PN 结击穿，必须限制晶闸管的电流上升率使其在合适的范围内。其有效办法是在晶闸管的阳极回路串联入电感。如下图

串联电感抑制回路

电压上升率du/dt 的抑制

加在晶闸管上的正向电压上升率du/dt 也应有所限制,如果du/dt 过大

由于晶闸管结电容的存在而产生较大的位移电流，该电流可以实际上起到触发电流的作用，使晶闸管正向阻断能力下降，严重时引起晶闸管误导通。

为抑制du/dt的作用，可以在晶闸管两端并联R-C阻容吸收回路。如下图：

并联R-C阻容吸收回路

（6）元器件及电路参数的计算：

1）整流输出电压的平均值可按下式计算

d U =()t td ωωπαπαsin U 212?+=απcos 2

22U =αcos 9.02U （2-1）

当α=0时，

d U 取得最大值100V 即d U = 0.9 2U =100V 从而得出2U =111V ，α=90o 时，d U =0。α角的移相范围为90o 。

2）整流输出电压的有效值为 ()()?+=απαωωπt d t U 2

2sin U 21

=2U =111V （2-2） 3）整流电流的平均值和有效值分别为

αcos 9.0I 2d

d d d R U R U == （2-3） d

d R U R U I 2== （2-4） 4)在一个周期内每组晶闸管各导通180°，两组轮流导通，变压器二次电流是正、负对称的方波，电流的平均值d I 和有效值I 相等，其波形系数为1。流过每个晶闸管的电流平均值和有效值分别为：

d d d T dT I I I I 2

122===πππθ （2-5） d d d T T I I I 2

122I ===πππθ （2-6） 5)晶闸管在导通时管压降T u =0,故其波形为与横轴重合的直线段；VT 1和VT 2加正向电压但触发脉冲没到时，VT3、VT4已导通，把整个电压2u 加到VT1或VT2上，则每个元件承受的最大可能的正向电压等于22U ;VT1和VT2

反向截止时漏电流为零，只要另一组晶闸管导通，也就把整个电压2u 加到VT1或VT2上，故两个晶闸管承受的最大反向电压也为22U 。元器件的选取

由于单相桥式全控整流带电感性负载主电路主要元件是晶闸管，所以选取元件时主要考虑晶闸管的参数及其选取原则。

1).晶闸管的主要参数如下：

①额定电压U Tn

通常取U DRM 和U RRM 中较小的，再取靠近标准的电压等级作为晶闸管型的额定电压。在选用管子时，额定电压应为正常工作峰值电压的2～3倍，以保证电路的工作安全。

晶闸管的额定电压 {}RRM DRM Tn U U U ,m in =

U Tn ≥（2～3）U TM （2-7） U TM ：工作电路中加在管子上的最大瞬时电压

②额定电流I T(AV)

I T(AV) 又称为额定通态平均电流。其定义是在室温40°和规定的冷却条件下，元件在电阻性负载流过正弦半波、导通角不小于170°的电路中，结温不超过额定结温时，所允许的最大通态平均电流值。将此电流按晶闸管标准电流取相近的电流等级即为晶闸管的额定电流。要注意的是若晶闸管的导通时间远小于正弦波的半个周期，即使正向电流值没超过额定值，但峰值电流将非常大，可能会超过管子所能提供的极限，使管子由于过热而损坏。在实际使用时不论流过管子的电流波形如何、导通角多大，只要其最大电流有效值I TM ≤ I Tn ,散热冷却符合规定，则晶闸管的发热、温升就能限制在允许的范围。

I Tn ：额定电流有效值，根据管子的I T(AV) 换算出， I T(AV) 、I TM I Tn 三者之间的关系：

πωωππm Tn I t d t I 2)()sin (Im 2/102==? （2-8） 2)(sin Im 2/10)(m AV T I t td I ==?πωωπ （2-9）波形系数：有直流分量的电流波形，其有效值T I 与平均值Td I 之比称为该波形的波形系数，用K f 表示。 Td

T f I I K = （2-10）额定状态下，晶闸管的电流波形系数 11.122)

(===m m AV T Tn

f I I I I K π （2-11）d U =()t td ωωπαπαsin U 212?+=απcos 2

22U =αcos 9.02U （2-12）

当α=0时，d U 取得最大值100V 即d U = 0.9 2U =100V 从而得出2U =111V ，α=90o 时，d U =0。α角的移相范围为90o 。晶闸管承受最大电压为V V U U TM 157111222=?==考虑到2倍裕量，取400V.

晶闸管的选择原则：

Ⅰ所选晶闸管电流有效值I Tn 大于元件在电路中可能流过的最大电流有效值。 Ⅱ、选择时考虑（1.5～2）倍的安全余量。即

I Tn ＝0.707I T(AV) ＝（1.5～2）I TM

11.1)2~5.1()(TM AV T I I ≥ （2-13）

单相全桥逆变电路原理

单相全桥逆变电路原理 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

单相全桥型逆变电路原理电压型全桥逆变电路可看成由两个半桥电路组合而成，共4个桥臂，桥臂1和4为一对，桥臂2和3为另一对，成对桥臂同时导通，两对交替各导通180° 电压型全桥逆变电路输出电压uo 的波形和半桥电路的波形uo 形状相同，也是矩型波，但幅值高出一倍，Um=Ud 输出电流io 波形和半桥电路的io 形状相同，幅值增加一倍 VD1 、V1、VD2、V2相继导通的区间，分别对应VD1和VD4、V1和V4、VD2和VD3、V2和V3相继导通的区间 + - VD 3 VD 4

单相半桥电压型逆变电路工作波形全桥逆变电路是单相逆变电路中应用最多的，对电压波形进行定量分析将幅值为Uo 的矩形波 uo 展开成傅里叶级数，得其中基波幅值Uo1m 和基波有效值Uo1分别为上述公式对半桥逆变电路也适用，将式中的ud 换成Ud /2 uo 为正负电压各为180°的脉冲时，要改变输出电压有效值只能通过改变输出直流电压Ud 来实现 O ON u o U - U m i o VD 1 VD 2 VD 1 VD 2 采用移相方式调节逆变电路的输出电压

t 1时刻前V 1和V 4导通，输出电压u o 为u d t 1时刻V 3和V 4栅极信号反向，V 4截止，因i o 不能突变，V 3不能立即导通，VD 3导通续流，因V 1和VD 3同时导通，所以输出电压为零各IGBT 栅极信号uG1~uG4及输出电压uo 、输出电流io 的波形 u u u u u i o o 实际就是调节输出电压脉冲的宽度 ? 各IGBT 栅极信号为180°正偏， 180°反偏，且V 1和V 2栅极信号互补，V 3和V 4栅极信号互补 ? V 3的基极信号不是比V 1落后 180°，而是只落后 ( 0< <180°) ? V 3、V 4的栅极信号分别比V 2、V 1 的前移180°- ? VD 3 VD 4

单相桥式有源逆变电路设计

长江职业学院电力电子技术课程设计报告学院：机电学院学生姓名：余鸿指导教师：李莎专业：电气自动化班级：电气1401 日期： 2015.12 单相桥式有源逆变电路设计摘要：整流与逆变一直都是电力电子技术的热点之一。桥式整流是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路。常用来将交流电转化为直流电。从整流状态变到有源逆变状态，对于特定的实验电路需要恰到好处的时机和条和方法已成熟十几年了，随件。基本原理着我国交直流变换器市场迅猛发展，与之相应的核型技术应用于发展比较将成为业内企业关注的焦点。在逆变电路

中，把直流电能经过直交变换，向交流电源反馈能量的变换电路称之为有源逆变电路，相应的装置称为有源逆变器。关键词：整流逆变桥式有源逆变。 1前言目前，整流设备的发展具有下列特点：传统的相控整流设备已经被先进的高频开关整流设备所取代。系统的设计已经由固定式演化成模块化，以适应各种等级、各种模块通信设备的要求。加上阀控式密封铅酸蓄电池的广泛应用，为分散供电创造了条件。从而大大提高了通信网运行可靠和通信质量。高频开关整流器采用模块化设计、N1配置和热插拨技术，方便了系统的扩展，有利于设备的维护。由于整流设备和配电设备等配备了微机监控器，使系统设备具有了智能化管理功能和故障保护及自保护功能。新旗舰、新技术、新材料的应用，使高频开关整流器跃上了一个新台阶。逆变与整流相对应，直流电变成交流电。交流侧接电网，为有源逆变。交流侧接负载，为无源逆变。有源逆变的条件：负载侧存在一个直流电源E，由他提供能量，其电势极性与变流器的整流电压相反，对晶闸管为正向偏置电压；变流器在起直流侧输出应有一个与原整流电压相反的逆变电压U，其平均值U

基本半桥逆变电路分析

节能灯产品节能灯产品基本半桥逆变电路分析基本半桥逆变电路分析一、各元件的作用 FUSE 保险电阻：过电流和短路电流保护元件，抑制浪涌电流； L1，C1，C2：组成π型EMI 滤波器，减轻高频逆变电路产生的电磁干扰； D1，D2，D3，D4：组成桥式整流电路，将输入的交流变为直流； C3 滤波电容：将整流出的电压进行平滑滤波，使其接近直流电压； R1，C5：RC 积分电路，滤波后的电压经过R1对C5进行充电，提供DB3导通电压； DB3双向触发二极管：当 C5上的电压高于DB3的导通电压时，DB3导通，向Q2的基极注入电流，使T2导通，电路起振后， DB3不再导通； D5：隔离启动电路和振荡电路，使振荡电流不会经过C5到地； R2，C4：C4为续流电容，R2为C4提供放电网络。当Q1和Q2在交替开关的同时截止阶段，使灯丝有电流流过，C4通常为1000~3300pF ； R2，C4组成的放电网络同时避免两个三极管电流重叠，提供一个死区时间。、

积分电容在启动时为触发管提供导通电压，电源电压经过R1对其进行充电,充电达到DB3的28V导通电压，下管导通. 移相电容，在上下管轮流导通工作过程当中，存在一个管子截止而另一个管子尚未导通的现象，而流过灯管的电流需要是连续的，利用电容电流可以突变的特性，把这一缺陷弥补上! 移相电容比较好!电容减小时电流滞后电压,三极管关断功耗加大,三极管打开时功耗减小,所谓电路呈感性;电容增加时电流超前电压,三极管关断功耗减小,三极管打开时功耗增加,所谓电路呈容性.T5灯管管压略高,启辉电容略小电路本身就接近中性,如果还是将移相电容容量增加大会超成三极管滞后打开,三极管在因导通时有较高电压而产生功耗!如T8T9灯管管压略低启辉电容略高,电路容易呈感性,如果还是将移相电容容量减小会超成三极管超前打开,三极管在因关闭时有较高电压而产生功耗!可能有朋友要说了,那我后面灯管的管压和启辉电容选一定参数达到一定呈中性时就不是可以不用这个电容了吗?那不行!我们这里讲的感容性是基波电流相对于矩形波电压而言,矩形波内的高次谐波无法通过选频网络,经电感反势迭加到三极管上,这样三极管有可能瞬态导通和关断时被硬性击穿!有时象 T5灯管不加移相电容时也没事,是因为管压过高时,高次谐波电流经过高的管压强度大大减弱,三极管反而安全了!所以加一定容量的电容也吸收了这些谐波,所以一定要加! 补充一点具体操作方法:用示波器观看三极管的电流波形,调节该电容和磁环的参数就能使三极

单相全桥逆变电路原理

单相全桥型逆变电路原理电压型全桥逆变电路可瞧成由两个半桥电路组合而成,共4个桥臂,桥臂1与4为一对,桥臂2与3为另一对,成对桥臂同时导通,两对交替各导通180° 电压型全桥逆变电路输出电压uo 的波形与半桥电路的波形uo 形状相同,也就是矩型波,但幅值高出一倍,Um=Ud 输出电流io 波形与半桥电路的io 形状相同,幅值增加一倍 VD1 、V1、VD2、V2相继导通的区间,分别对应VD1与VD4、V1与V4、VD2与VD3、V2与V3相继导通的区间 + - VD 3 VD 4

单相半桥电压型逆变电路工作波形全桥逆变电路就是单相逆变电路中应用最多的, 对电压波形进行定量分析将幅值为Uo 的矩形波 uo 展开成傅里叶级数,得其中基波幅值Uo1m 与基波有效值Uo1分别为上述公式对半桥逆变电路也适用,将式中的ud 换成Ud /2 uo 为正负电压各为180°的脉冲时,要改变输出电压有效值只能通过改变输出直流电压Ud 来实现 d d o1m 27.14U U U == π d d 1o 9.022U U U == π O ON u o U - U m i o VD 1 VD 2 VD 1 VD 2 ?? ? ??+++= t t t U u ωωωπ5sin 513sin 31sin 4d o

t 1时刻前V 1与V 4导通,输出电压u o 为u d t 1时刻V 3与V 4栅极信号反向,V 4截止,因i o 不能突变,V 3不能立即导通,VD 3导通续流,因V 1与VD 3同时导通,所以输出电压为零各 IGBT 栅极信号uG1~uG4及输出电压uo 、输出电流io 的波形 u u u u u i o o ? 各IGBT 栅极信号为180°正偏,180°反偏,且V 1与V 2栅极信号互补,V 3与V 4栅极信号互补 ? V 3的基极信号不就是比V 1落后 180°,而就是只落后θ ( 0< θ <180°) ? V 3、V 4的栅极信号分别比V 2、V 1 采用移相方式调节逆变电路的输出电压

单相半桥无源逆变器设计

电气与电子信息工程学院计算机控制课程设计

单相半桥无源逆变电路设计设计题目：（专升本）班专业班级：电气工程及其自动化2010 学号： 2 勇姓名：朱组人：严康孙希凯同黄松柏指导教师：南光群 2011/11/21 设计时间：2011/11/13～电力电子室设计地点：课程设计成绩评定表电力电子学勇 2 姓名朱单相半桥无源逆变电路设计课程设计题 26 / 1

26 / 2 指导教师签字：日20 12 月2011年《电力电子课程设计》课程设计任务书 1学期2012 学年第～2011 2010电气工程及其自动化勇专业班级学生姓名：朱

专升本工作部门：电气学院电气自动化教指导教师：南光群、黄松柏研室一、课程设计题目：单相桥式晶闸管整流电路设计1. 2. 三相半波晶闸管整流电路设计 3. 三相桥式晶闸管整流电路设计降压斩波电路设计 4. 升压斩波电路设计5. 单相半桥无源逆变电路设计6. 7. 单相桥式无源逆变电路设计单相交流调压电路设计8. 逆变器设计SPWM9. 三相桥式26 / 3 二、课程设计内容 1. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件，能独立而正确地进行方案论证和电路设计，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整； 2. 学会查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数； 3. 编写设计说明书，参考毕业设计论文格式撰写设计报告（5000字以上）。

注：详细要求和技术指标见附录。三、进度安排 1．时间安排．执行要求2电力电子课程设计共9个选题，每组不得超过6人，要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的系统主电路、控制电路等详细的设计（包括计算和器件选型）。严禁抄袭，严禁两篇设计报告基本相同，甚至完全一样。四、基本要求（1）参考毕业设计论文要求的格式书写，所有的内容一律打印；

单相半桥逆变电路

目录摘要 (1) 第一章系统方案设计及原理 (2) 1.1、系统方案 (2) 1.2、系统工作原理 (2) 1.2.1、逆变电路的基本工作原理 (2) 1.2.2、单相半桥阻感负载逆变电路 (3) 1.2.3、单相半桥纯电阻负载逆变电路 (4) 1.3、IGBT的结构特点和工作原理 (4) 1.3.1、IGBT的结构特点 (4) 1.3.2、IGBT对驱动电路的要求 (6) 第二章硬件电路设计与参数计算 (7) 2.1、系统硬件连接 (7) 2.1.1、单相半桥无源逆变主电路如图下所示 (7) 2.2、整流电路设计方案 (8) 2.2.1、整流变压器的参数运算 (8) 2.2.2、整流变压器元件选择 (9) 2.2.3、整流电路保护元件的选用 (9) 2.3、驱动电路设计方案........................................................................... 错误!未定义书签。 2.3.1、IGBT驱动器的基本驱动性能.............................................. 错误!未定义书签。 2.3.2、驱动电路................................................................................ 错误!未定义书签。 2.4、触发电路设计方案........................................................................... 错误!未定义书签。第三章系统仿真.............................................................................................. 错误!未定义书签。 3.1、建立仿真模型................................................................................... 错误!未定义书签。 3.2、仿真结果分析................................................................................... 错误!未定义书签。第四章小结...................................................................................................... 错误!未定义书签。参考文献............................................................................................................ 错误!未定义书签。

单相半桥型逆变电路原理

单相半桥型逆变电路原理在直流侧接有两个相互串联的足够大的电容，两个电容的联结点是直流电源的中点。半桥逆变电路有两个桥臂，每个桥臂有一个可控器件和一个反并联二极管组成。负载联结在直流电源中点和两个桥臂联结点之间。设开关器件V1和V2栅极信号在一周期内各半周正偏、半周反偏，两者互补。当负载为感性时，工作波形如图所示 + -a) U VD 1 VD 2

t3时刻io 降为零时，VD2截止，V2开通，io 开始反向并逐渐增大。 t4时刻给V2关断信号，给V1开通信号，V2关断，VD1先导通续流，t5时刻V1才开通。 O O u o U m -U m i o V D 1 V D 2 V D 1 V D 2 O O u o U m -U m i o V D V D V D V D

V1或V2通时，负载电流io 和电压uo 同方向，直流侧向负载提供能量 VD1或VD2通时，io 和uo 反向，负载电感中贮藏的能量向直流侧反馈负载电感将其吸收的无功能量反馈回直流侧，反馈回的能量暂时储存在直流侧电容器中，直流侧电容器起着缓冲这种无功能量的作用。反馈二极续流二极管是负载向直流侧反馈能量的通道使负载电流连续 O O u o U m -U m i o V D 1 V D 2 V D 1 V D 2

可控器件是不具有门极可关断能力的晶闸管时，须附加强迫换流电路才能正常工作。半桥逆变电路特点优点：简单，使用器件少缺点：输出交流电压幅值Um仅为Ud/2，直流侧需两电容器串联，工作时要控制两个电容器电压均衡半桥逆变电路常用于几kW以下的小功率逆变电源

单相全桥逆变电路毕业设计

2008级应用电子技术毕业设计报告设计题目单相电压型全桥逆变电路设计姓名及学号学院专业应用电子技术班级2008级3班指导教师老师 2011年05月1日

题目：单相电压型全桥逆变电路设计

目录第一章绪论 1.1整流技术的发展概况 (4) 第二章设计方案及其原理 2.1电压型逆变器的原理图 (5) 2.2电压型单相全桥逆变电路 (6) 第三章仿真概念及其原理简述 3.1 系统仿真概述 (6) 3.2 整流电路的概述 (8) 3.3 有源逆变的概述 (8) 3.4逆变失败原因及消除方法 (9) 第四章参数计算 4.1实验电路原理及结果图 (10) 第五章心得与总结 (14) 参考文献 (15)

第一章绪论 1.1整流技术的发展概况正电路广泛应用于工业中。整流与逆变一直都是电力电子技术的热点之一。桥式整流是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路。常用来将交流电转化为直流电。从整流状态变到有源逆变状态，对于特定的实验电路需要恰到好处的时机和条件。基本原理和方法已成熟十几年了，随着我国交直流变换器市场迅猛发展，与之相应的核型技术应用于发展比较将成为业内企业关注的焦点。目前，整流设备的发展具有下列特点：传统的相控整流设备已经被先进的高频开关整流设备所取代。系统的设计已经由固定式演化成模块化，以适应各种等级、各种模块通信设备的要求。加上阀控式密封铅酸蓄电池的广泛应用，为分散供电创造了条件。从而大大提高了通信网运行可靠和通信质量。高频开关整流器采用模块化设计、N1配置和热插拨技术，方便了系统的扩展，有利于设备的维护。由于整流设备和配电设备等配备了微机监控器，使系统设备具有了智能化管理功能和故障保护及自保护功能。新旗舰、新技术、新材料的应用，使高频开关整流器跃上了一个新台阶。

单相半桥无源逆变器设计

电气与电子信息工程学院计算机控制课程设计设计题目：单相半桥无源逆变电路设计专业班级：电气工程及其自动化2010（专升本）班学号： 201020210128 姓名：朱勇同组人：严康孙希凯指导教师：南光群黄松柏设计时间：2011/11/13～2011/11/21 设计地点：电力电子室

电力电子课程设计成绩评定表姓名朱勇学号201020210128 课程设计题目：单相半桥无源逆变电路设计课程设计答辩或质疑记录： 1、单相半桥无源逆变电路的原理是什么？答：见图1.2。在一个周期内，电力晶体管T1和T2的基极信号各有半周正偏，半周反偏，且互补。若负载为阻感负载，设t2时刻以前，T1有驱动信号导通，T2截止。t2时刻关断的T1，同时给T2发出导通信号。由于感性负载中的电流i。不能立即改变方向，于是D2导通续流。t3时刻i。降至零，D2截止，T2导通，i。开始反向增大。在t4时刻关断T2，同时给T1发出导通信号，由于感性负载中的电流i。不能立即改变方向，D1先导通续流；t5时刻i。降至零，T1导通。 2、将直流电转换为交流电的电路称为逆变电路，根据交流电的用途可分为哪几类？答：有源逆变和无源逆变。成绩评定依据：课程设计考勤情况（20％）：课程设计答辩情况（30％）：完成设计任务及报告规范性（50％）：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字： 2011年12 月20 日

《电力电子课程设计》课程设计任务书 2011 ～2012 学年第1学期学生姓名：朱勇专业班级电气工程及其自动化2010专升本指导教师：南光群、黄松柏工作部门：电气学院电气自动化教研室一、课程设计题目： 1. 单相桥式晶闸管整流电路设计 2. 三相半波晶闸管整流电路设计 3. 三相桥式晶闸管整流电路设计 4. 降压斩波电路设计 5. 升压斩波电路设计 6. 单相半桥无源逆变电路设计 7. 单相桥式无源逆变电路设计 8. 单相交流调压电路设计 9. 三相桥式SPWM逆变器设计二、课程设计内容 1. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件，能独立而正确地进行方案论证和电路设计，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整； 2. 学会查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数； 3. 编写设计说明书，参考毕业设计论文格式撰写设计报告（5000字以上）。注：详细要求和技术指标见附录。三、进度安排 1．时间安排序号内容学时安排（天） 1 方案论证和系统设计 1 2 主电路设计 1 3 保护电路设计 1 4 驱动电路设计 1

单相全桥和半桥无源逆变电路

单相全桥和半桥无源逆变电路学生姓名: 学号: 学院: 信息与通信工程学院专业: 自动化题目: MOSFET单相桥式无源逆变电路设计 (纯电阻负载) 指导教师: 职称: 2011年12月31日中北大学课程设计任务书 11/12 学年第一学期学院: 信息与通信工程学院专业: 自动化学生姓名: 学号: 课程设计题目: MOSFET单相桥式无源逆变电路设计 (纯电阻负载) 起迄日期: 12月25日, 12月31日课程设计地点: 电气工程系实验中心指导教师: 系主任: 下达任务书日期: 2011年 12月 25 日课程设计任务书 1(设计目的: 1)培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。 2)培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3)培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。 4)提高学生课程设计报告撰写水平。 2(设计内容和要求(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等): 设计内容:

1、设计一个MOSFET单相桥式无源逆变电路(纯电阻负载) 设计要求: 1)输入直流电压:U=100V; d 2)输出功率:300W; 3)输出电压波形:1KHz方波。 2、设计MOSFET单相半桥无源逆变电路(纯电阻负载) 设计要求: 1)输入直流电压:U=100V; d 2)输出功率:300W; 3)输出电压波形:1KHz方波。 3(设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计说明书、图纸、实物样品等〕: 设计工作任务及工作量的要求: 1)根据课程设计题目，收集相关资料、设计主电路和触发电路; 2)用Multisim等软件制作主电路和控制电路原理图; 3)撰写课程设计报告——画出主电路、控制电路原理图，说明主电路的工作原理，完成元器件参数计算，元器件选型，说明控制电路的工作原理，用Multisim 或EWB等软件绘出主电路典型的输出波形(比较实际波形与理论波形)，绘出触发信号(驱动信号)波形，说明设计过程中遇到的问题和解决问题的方法，附参考资料。课程设计任务书 4(主要参考文献: 1、樊立萍，王忠庆.电力电子技术.北京:北京大学出版社,2006 2、徐以荣，冷增祥.电力电子技术基础.南京:东南大学出版社，1999 3、王兆安,黄俊.电力电子技术.北京:机械工业出版社,2005 4、童诗白.模拟电子技术.北京:清华大学出版社, 2001

IGBT单相电压型半桥无源逆变电路设计

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

1 引言本次课程设计的题目是IGBT单相电压型半桥无源逆变电路设计，根据电力电子技术的相关知识，单相桥式逆变电路是一种常见的逆变电路，与整流电路相比较，把直流电变成交流电的电路成为逆变电路。当交流侧接在电网上，称为有源逆变；当交流侧直接和负载相接时，称为无源逆变，逆变电路在现实生活中有很广泛的应用。电力电子技术课程设计是电力电子技术课程理论教学之后的一个实践教学环节。其目的是训练学生综合运用学过的各种变流电路原理的基础知识，独立完成查找资料、选择方案、设计电路、撰写报告的能力，使学生进一步加深对变流电路基本理论的理解和基本技能的运用，为今后的学习和工作打下坚实的基础。 2 工作原理概论 2.1 IGBT单相电压型半桥无源逆变电路 2.1.1单相电压型逆变电路（1）半桥逆变电路结构及其工作原理 V 1和V 2 栅极信号各半周正偏、半周反偏，二者互补。输出电压u o 为矩形波，幅值为Um=Ud/2，输出电流i o 波形随负载而异，感性负载时，V 1 或V 2 通时，i o 和u o 同方向，直流侧向负载提供能量，VD 1或VD 2 通时，i o 和u o 反向，电感中贮能向直流侧反馈，VD 1、VD 2 称为反馈二极管，还使i o 连续，又称续流二极管。单相半桥电压型逆变电路及其工作波形

优点：简单，使用器件少。缺点：交流电压幅值U d/2，直流侧需两电容器串联，要控制两者电压均衡，用于几k W以下的小功率逆变电源。 2.1.2 IGBT绝缘栅双极型晶体管 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR 饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。 2.2电压型逆变电路的特点及主要类型根据直流侧电源性质的不同可分为两种：直流侧是电压源的称为电压型逆变电路；直流侧是电流源的则称为电流型逆变电路。电压型逆变电路有以下特点：直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因为负载阻抗的情况不同而不同。当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧想直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。又称为续流二极管。逆变电路分为三相和单相两大类。其中，单相逆变电路主要采用桥式接法。主要有：单相半桥和单相全桥逆变电路。而三相电压型逆变电路则是由三个单相逆变电路组成。 2.3 根据设计题目要求的指标，通过查阅有关资料分析其工作原理，确定各器件参数，设计电路原理图；设计条件： =100V 1.电源电压：直流U d 2.输出功率：300W

电流源型单相全桥逆变电路

电流源型单相全桥逆变电路的设计摘要本次设计说明书首先介绍了电流源型单相全桥逆变电路的特点和原理，用单相桥式电流型逆变电路的原理图说明了该电路是采用负载换相方式工作的，要求负载电流略超前于负载电压，又详细分析该电路的工作过程，并用图给出该逆变电路的工作波形。最后根据以上分析运用仿真软件PSIM对电路进行仿真设计，得到波形图。关键词：电流源型单相电路，逆变电路，PSIM仿真 ' 目录

. 1.电流源型单相全桥逆变电路研究-----------------------------------------3 逆变电路介绍----------------------------------------------------3 电流型逆变电路的主要特点----------------------------------------3 电流源型单相全桥逆变电路----------------------------------------3 电流源型单相全桥逆变电路工作过程--------------------------------4 2.电流源型单相全桥逆变电路设计------------------------------------------7 电路设计原理----------------------------------------------------7 电路仿真图------------------------------------------------------7 3.参数设定及仿真结果----------------------------------------------------8 直流侧仿真------------------------------------------------------8 ) 参数设定-------------------------------------------------8 仿真结果-------------------------------------------------8交流侧仿真------------------------------------------------------8 参数设定-------------------------------------------------8 仿真结果-------------------------------------------------9 4.小结------------------------------------------------------------------9 5.参考文献--------------------------------------------------------------10 :

IGBT单相电压型全桥无源逆变电路设计.

电子技术课程设计说明书 IGBT 单相电压型全桥无源逆变电路设计学生姓名：学号：学院：专指导教师： 2013年01月 XXX 1005044245 信息与通讯工程学院电气工程及其自动化

中北大学电子技术课程设计任务书 2012/2013 学年第一学期学院：信息与通讯工程学院专业：电气工程及其自动化学生姓名：胡定章学号： 1005044245 课程设计题目：IGBT单相电压型全桥无源逆变电路设计起迄日期: 12月24日~ 01月4 日课程设计地点:电气工程系软件实验室指导教师:石喜玲系主任：王忠庆下达任务书日期: 2012 年 12 月 24日

课程设计任务书

目录 1 引言 (1) 2 工作原理概论 (1) 2.1 IGBT的简述 (1) 2.2 电压型逆变电路的特点及主要类型 (2) 2.3 IGBT单相电压型全桥无源逆变电路原理分析 (2) 3 主电路设计及参数选择 (3) 3.1 主电路仿真图 (3) 3.2参数设置及计算 (3) 3.2.1参数设置 (3) 3.2.2计算 (3) 3.2.3设置主电路 (4) 4 仿真电路结果的分析 (5) 4.1 仿真电路图 (5) 1.1.14.1.1 触发电平与负载输出波的波形图 (5) 4.1.2 IGBT电流电压波形图 (6) 4.2 仿真波形分析 (6) 5 总结 (7) 参考文献 (7)

2引言本次课程设计的题目是IGBT单相电压型全桥无源逆变电路设计，根据电力电子技术的相关知识，单相桥式逆变电路是一种常见的逆变电路，与整流电路相比较，把直流电变成交流电的电路成为逆变电路。当交流侧接在电网上，称为有源逆变；当交流侧直接和负载相接时，称为无源逆变，逆变电路在现实生活中有很广泛的应用。 3工作原理概论 2. 1 IGBT的简述绝缘栅双极晶体管（Insulated-gate Bipolar Transistor）,英文简写为IGBT。它是一种典型的全控器件。它综合了GTR和MOSFET的优点，因而具有良好的特性。现已成为中、大功率电力电子设备的主导器件。IGBT是三端器件，具有栅极G、集电极C 和发射极E。它可以看成是一个晶体管的基极通过电阻与MOSFET相连接所构成的一种器件。其等效电路和电气符号如下：图1 IGBT等效电路和电气图形符号它的开通和关断是由栅极和发射极间的电压错误！未找到引用源。所决定的。当UGE为正且大于开启电压UGE时，MOSFET内形成沟道，并为晶体管提供基极电流进而是IGBT导通。由于前面提到的电导调制效应，使得电阻错误！未找到引用源。减小，这样高耐压的IGBT也具有很小的通态压降。当山脊与发射极间施加反向电压或不加信

单相桥式逆变电路设计

《电力电子技术》课程设计说明书单相桥式逆变电路的设计院、部：电气与信息工程学院学生姓名：指导教师：桂友超职称副教授专业：电气工程及其自动化班级：完成时间： 2014年6月

电力电子技术》课程设计任务书一、课程设计的目的通过课程设计达到以下目的 1、加强和巩固所学的知识，加深对理论知识的理解； 2、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料； 3、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力； 4、培养学生综合运用知识的能力和工程设计能力； 5、培养学生运用仿真软件的能力和方法； 6、培养学生科技写作水平。二、课程设计的主要内容 1、关于本课程学习情况简述 2、主电路的设计、原理分析和器件的选择； 3、控制电路的设计； 4、保护电路的设计； 5、利用MATLAB软件对自己的设计进行仿真。三、课程设计的要求 1、通过查阅资料，确定自己的设计方案； 2、按学号尾数定课题，即课题一的学号尾数为1，以此类推。自拟参数不能雷同； 3、要求最后图纸是标准的CAD图； 4、课程设计在第18周五前交上来。四、课题 1、课题一：单相桥式可控整流电路的设计已知单相交流输入交流电压220V，负载自拟，要求整流电压在0~100V连续可调，其它性能指标自定。 2、课题二：三相半波可控整流电路的设计已知三相交流输入线电压380V，要求整流电压在0~100V连续可调，负载自拟，其它性能指标自定。 3、课题三：三相桥式可控整流电路的设计

已知三相交流输入线电压380V，要求整流电压在0~100V连续可调，负载自拟，其它性能指标自定。 4、课题四：直流降压斩波电路的设计已知直流输入电压200V，负载自拟，要求输出电压在50~100V可调，其它性能指标自定。 5、课题五：直流升压斩波电路的设计已知直流输入电压200V，负载自拟，要求输出电压在300~400V可调，其它性能指标自定。 6、课题六：直流升降压斩波电路的设计已知直流输入电压200V，负载自拟，要求输出电压在100~300V连续可调，其它性能指标自定。 7、课题七：单相桥式逆变电路的设计已知直流输入电压100V，负载自拟，要求交流输出电压频率范围在30~60HZ，电压在30~50V范围可调，其它性能指标自定。 8、课题八：单相交流调压电路设计已知单相交流输入交流电压220V，负载自拟，要求输出交流电压在0~220V 可调，其它性能指标自定。 9、课题九：三相交流调压电路的设计已知三相交流输入交流线电压380V，负载自拟，要求输出交流电压在0~200V可调，其它性能指标自定。 10、课题十：三相桥式逆变电路的设计已知直流输入电压100V，负载自拟，要求交流输出电压频率范围在30~60HZ，电压在30~50V范围可调，其它性能指标自定。注意：若已经按上课时我讲解的内容和安排的课题进行了设计，则不必再更改。五、格式要求 1、格式严格按照教务处规定的毕业设计格式； 2、文档内容： 1）绪言：主要介绍对本课程学习情况；本设计内容的掌握情况；拟出设计任务书。 2）主电路设计：（1）电路原理图：用CAD绘制电路；（2）原理分析：用自己的语言；

MOSFET单相桥式无源逆变电路设计

目录 MOSFET和电压型无源逆变电路简介 (1) 1.MOSFET简介 (1) 2.电压型无源逆变电路简介 (1) 主电路图设计和参数计算 (2) 1.主电路图设计 (2) 2.相关参数计算 (2) 驱动电路的设计和选型 (4) 1.驱动电路简介 (4) 2.驱动电路的选用 (4) 电路的过电压保护和过电流保护设计 (5) 1.过电压保护 (5) 2.过电流保护 (7) 3.保护电路的选择以及参数计算 (8) MATLAB仿真 (10) 1.主电路图以及参数设定 (10) 2.仿真结果 (14) 总结与体会 (15) 附录：电路图 (16)

一、MOSFET和电压型无源逆变电路的介绍 1.MOSFET简介金属-氧化层半导体场效晶体管，简称金氧半场效晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管（field-effect transistor）。MOSFET依照其“通道”的极性不同，可分为“N型”与“P型”的MOSFET，通常又称为NMOSFET与PMOSFET，其他简称尚包括NMOS FET、PMOS FET、nMOSFET、pMOSFET等。其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW 的电力电子装置。 2.电压型无源逆变电路简介把直流电变成交流电称为逆变。逆变电路分为三相和单相两大类。其中，单相逆变电路主要采用桥式接法。主要有：单相半桥和单相全桥逆变电路。而三相电压型逆变电路则是由三个单相逆变电路组成。如果将逆变电路的交流侧接到交流电网上，把直流电逆变成同频率的交流电反送到电网去，称为有源逆变。无源逆变是指逆变器的交流侧不与电网连接，而是直接接到负载，即将直流电逆变为某一频率或可变频率的交流电供给负载。它在交流电机变频调速、感应加热、不停电电源等方面应用十分广泛，是构成电力电子技术的重要内容。电压型逆变电路有以下特点：直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。

IGBT单相电压型半桥无源逆变电路设计

逆变电路的基本工作原理

第5章逆变电路主要容：换流方式，电压型逆变电路，电流型逆变电路，多重逆变电路和多电平逆变电路。重点：换流方式，电压型逆变电路。难点：电压型逆变电路，电流型逆变电路。基本要求：掌握换流方式，掌握电压型逆变电路，理解电流型逆变电路，了解多重逆变电路和多电平逆变电路。逆变概念：逆变——直流电变成交流电，与整流相对应。本章无源逆变逆变电路的应用：蓄电池、干电池、太阳能电池等直流电源向交流负载供电时，需要逆变电路。交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置的核心部分都是逆变电路。本章仅讲述逆变电路基本容，第6章PWM控制技术和第8章组合变流电路中，有关逆变电路的容会进一步展开 1换流方式（1）逆变电路的基本工作原理单相桥式逆变电路为例： S 1～S 4 是桥式电路的4个臂，由电力电子器件及辅助电路组成。S 1 、S 4 闭合，S 2 、S 3 断开时，负载电压u o 为正S 1 ；S 1 、S 4 断开，S 2 、S 3 闭合时，u o 为负，把直流电变成了交流电。改变两组开关切换频率，可改变输出交流电频率。图5-1 逆变电路及其波形举例电阻负载时，负载电流i o 和u o 的波形相同，相位也相同。阻感负载时，i o 滞后于u o ，波形也不同（图5-1b）。

t 1前：S 1 、S 4 通，u o 和i o 均为正。 t 1时刻断开S 1 、S 4 ，合上S 2 、S 3 ，u o 变负，但i o 不能立刻反向。 i o 从电源负极流出，经S 2 、负载和S 3 流回正极，负载电感能量向电源反馈，i o 逐渐减小， t 2时刻降为零，之后i o 才反向并增大（2）换流方式分类换流——电流从一个支路向另一个支路转移的过程，也称换相。开通：适当的门极驱动信号就可使其开通。关断：全控型器件可通过门极关断。半控型器件晶闸管，必须利用外部条件才能关断，一般在晶闸管电流过零后施加一定时间反压，才能关断。研究换流方式主要是研究如何使器件关断。本章换流及换流方式问题最为全面集中，因此在本章讲述 1、器件换流利用全控型器件的自关断能力进行换流（Device Commutation）。 2、电网换流由电网提供换流电压称为电网换流（Line Commutation）。可控整流电路、交流调压电路和采用相控方式的交交变频电路，不需器件具有门极可关断能力，也不需要为换流附加元件。 3、负载换流由负载提供换流电压称为负载换流（Load Commutation）。负载电流相位超前于负载电压的场合，都可实现负载换流。负载为电容性负载时，负载为同步电动机时，可实现负载换流。图5-2 负载换流电路及其工作波形基本的负载换流逆变电路：采用晶闸管，负载：电阻电感串联后再和电容并联，工作在接近并联谐振状态而略呈容性。电容为改善负载功率因数使其略呈容性而接入，直流侧串入大电感L d ， i d 基本没有脉动。工作过程：