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课程设计报告题目：逆变电源设计姓名：xxx学号：xxx逆变电源设计一、方案论证1、设计实现要求本次课程设计要求对逆变电源进行Matlab仿真研究，输入为100V，输出为380V、50Hz三相交流电，采用PWM斩波控制技术，建立Matlab仿真模型并得到实验结果。
2、设计方案确定由于要求的输出为380V、50Hz三相交流电，显然不能直接由输入的100V直流电逆变产生，需将输入的100V直流电压通过升压斩波电路提高电压，再经过逆变过程及滤波电路得到要求的输出。
设计思路：根据课本所学的，可以采用升压斩波电路和三相电压型桥式逆变电路的组合电路，将升压后的电压作为逆变电路的直流侧，得到三相交流电，同时采用PWM控制技术，使其频率为50HZ。
根据直流侧电源性质不同，逆变电路可分为电压型逆变电路和电流型逆变电路。
这里的逆变电路属电压型。
采用等腰三角波作为载波，用SPWM进行双极性控制。
该电路的输出含有谐波，除了使波形具有对称性减少谐波和简化控制外，还需要专门的滤波电路进行滤波。
滤波电路采用RLC滤波电路。
设计思路如下：二、原理简介1、升压斩波电路工作原理：t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压u o=E，负载电流i o按指数曲线上升。
t=t1时控制V关断，二极管VD续流，负载电压u o近似为零，负载电流呈指数曲线下降。
通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小数量关系：电流连续负载电压平均值： t on ——V 通的时间 t off ——V 断的时间 a--导通占空比E E Tt E t t t U α==+=on off on on o负载电流平均值：电流断续，U o 被抬高，一般不希望出现。
2、三相电压型桥式逆变电路基本工作方式——180°导电方式每桥臂导电180°，同一相上下两臂交替导电，各相开始导电的角度差120 °。
任一瞬间有三个桥臂同时导通。
每次换流都是在同一相上下两臂之间进行，也称为纵向换流。
电压型逆变电路课程设计(共12页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--1 主电路设计逆变电路的作用是将直流电压转换成梯形脉冲波，经低通滤波器滤波后，从而使负载上得到的实际电压为正弦波。
主电路图图1三相电压型桥式逆变电路主电路原理分析图1是采用IGBT作为开光器件的电压型三相桥式逆变电路，可以看成由三个半桥逆变电路组成。
图1的直流侧通常只有一个电容就可以了，但为了分析方便，画作串联的两个电容器并标出假象中点N′。
和单相半桥、全桥逆变电路相同，三相电压型桥式逆变电路的基本工作方式也是180°导电方式，即每个桥臂的导电角度为180°，同一相（即同一半桥）上下两个臂交替导电，各相开始导电的角度依次相差120°。
这样，在任一瞬间，将有三个桥臂同时导通。
可能是上面一个臂下面两个臂，也可能是上面两个臂下面一个臂同时导通。
因为每次换流都是在同一相上下两个桥臂之间进行，因此也被称为纵向换流1.2 工作波形分析和绘制对于U 相输出来说，当桥臂1导通时，2'd UN U u =，当桥臂4导通时，2'd UN U u -=。
因此，'UN u 的波形是幅值为2d U 的矩形波。
V 、W 两相的情况和U 相相似，'VN u 、'WN u 的波形形状和'UN u 相同，只是相位依次相差120°。
'UN u 、'VN u 、'WN u 的波形如图2a 、b 、c 所示。
图2 三相电压型桥式逆变电路的工作波形 负载线电压UV u 、VW u 、WU u 可由下式求出⎪⎭⎪⎬⎫-=-=-=''''''UN WN WU WN VN VW VN UN UV u u u u u u u u u ()1⎪⎪⎬⎫-=-=''''WN VN VW VN UN UV u u u u u u图2d 是依照上式画出的UV u 波形。
逆变器设计-课程设计任务(总28页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--3KVA逆变器设计课程设计任务书课程设计任务书题目: 3KVA三相逆变器设计初始条件：输入直流电压220V。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）设计容量为3KVA的三相逆变器，要求达到：1、输出220V三相交流电。
2、完成总电路设计。
3、完成电路中各元件的参数计算。
时间安排：6月5日~6月6日：完成选题，领取设计任务书，查阅相关资料，规划总体设计方案；6月7日~6月11日：完成电力电子装置的具体设计方案，包括参数设计、器件选取等；6月12日 ~6月14日：整理资料，完成设计论文撰写。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要............................................................................................................ 错误!未定义书签。
1 设计意义及要求 .................................................................................... 错误!未定义书签。
设计意义............................................................................................... 错误!未定义书签。
设计要求............................................................................................... 错误!未定义书签。
2 方案设计 ................................................................................................ 错误!未定义书签。
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。
第二章设计方案及其原理2.1电压型逆变器的原理图等效图及其输出波形当开关S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压 U o 为正； 当开关S1、S4断开，S2、S3闭合时，U o 为负，如此交替进行 下去，就在负载上得到了由直流电变换的交流电，U o 的波形如上图(b)所示。
输出交流电的频率与两组开关的切换频率成正比。
这样就实现了 直流电到交流电的逆变。
2.2电压型单相全桥逆变电路 -Si \ S 計+ i o Z-Ud —1_- S 2\ U o S4 J• 1 iH A原理框图(b)它共有4个桥臂，可以看成由两个半桥电路组合而成。
两对桥臂交替导通180 °。
输出电压和电流波形与半桥电路形状相同，幅值高出一倍。
改变输出交流电压的有效值只能通过改变直流电压U d来实现。
可采用移相方式调节逆变电路的输出电压，称为移相调压。
电源逆变器课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解电源逆变器的基本原理，掌握其工作流程及关键部件功能。
2. 掌握电源逆变器的种类、性能指标及其在生活中的应用。
3. 了解电源逆变器相关的安全知识及使用注意事项。
技能目标：1. 能够分析电源逆变器的电路图，并进行简单的设计与搭建。
2. 学会使用万用表、示波器等工具对电源逆变器进行性能测试。
3. 能够运用所学知识解决实际生活中与电源逆变器相关的简单问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣，激发创新意识，提高实践能力。
2. 增强学生的团队合作意识，培养沟通、协作能力。
3. 培养学生关注环保、节能，提高社会责任感。
课程性质：本课程属于电子技术领域，以实践操作为主，注重理论知识与实践技能的结合。
学生特点：初中年级学生，具备一定的物理知识和动手能力，对电子技术有一定的好奇心。
教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，引导学生主动探究，提高学生的实践操作能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便在教学过程中进行有效评估。
二、教学内容1. 电源逆变器的基本原理：包括逆变器的工作原理、关键部件（如整流器、滤波器、逆变器电路等）的作用及相互关系。
- 教材章节：第三章“电源逆变器原理及其应用”2. 电源逆变器的种类及性能指标：介绍不同类型的电源逆变器，如方波逆变器、正弦波逆变器等，及其性能参数、适用范围。
- 教材章节：第四章“电源逆变器的种类及性能参数”3. 电源逆变器的应用：分析电源逆变器在生活中的应用实例，如车载逆变器、太阳能逆变器等。
- 教材章节：第五章“电源逆变器的应用实例”4. 电源逆变器电路分析与设计：学习电源逆变器电路分析方法，进行简单电路设计与搭建。
- 教材章节：第六章“电源逆变器电路分析与设计”5. 电源逆变器性能测试：掌握使用万用表、示波器等工具对电源逆变器性能进行测试的方法。
- 教材章节：第七章“电源逆变器性能测试与调试”6. 安全知识及使用注意事项：了解电源逆变器使用过程中的安全常识，强调注意事项。
三相电压型桥式逆变电路设计及仿真摘要：在电力电子这门技术短短几十年的发展历程中,这门技术应用于工业、电力、铁路、通信、城轨、电网、航天航空等多个领域。
逆变器作为电力电子重要转换装置，即将直流电转变成交流电，往往在其中利用不同的开断控制器件可以在不同场合下满足各种用户的需求。
关键词：三相；电压型桥式；逆变器；电路设计；引言逆变技术是一种应用功率半导体器件将直流电变换为交流电的变流技术。
随着电力半导体器件的发展，逆变技术广泛应用于航空、电动汽车、新能源和并网逆变等方面。
由电力电子功率半导体器件组成的逆变电路是逆变器中的核心部分，由于功率器件处于不停的开关状态，导致逆变电路成为系统的薄弱装置，是主要的失效组件。
在整个逆变系统中，任何一个器件的故障或者损坏都会导致整个电路甚至系统的瘫痪，造成严重的安全事故或经济损失，因此提高功率器件的可靠性是提高整个逆变系统可靠性的重要环节。
1三相逆变器结构本文所研究的三相逆变器采用三相三线制结构，如图1所示，其中Lf和Cf分别为LC滤波器的滤波电感和滤波电容。
三相三线制结构无法直接为单相负荷供电，可采用附加△/Y变压器等方法引出中线。
当负荷为不平衡或非线性负荷时，对图1所示结构来说，电压控制目标是保证三相输出线电压对称。
图1三相逆变器结构2电路设计论文中所探讨的三相电压型桥式逆变器电路，选用一个额定输出功率为3KVA的三相逆变器为主要实验对象。
该实验对象的主要参数如下：（1）直流输入电压：DC800V（2）输出线电压：AC220V±2%（3）输出相电压：AC160V±2%（4）额定输出频率：50HZ（5）额定功率因素：COSφ=0.8（6）额定输出功率：3KVA（7）总谐波畸变率＜5%（8）该实验对象的额定输出功率为3KVA，因为三相电压型桥式逆变器的电路结构为三相对称型，所以可知其每一相的输出功率都为额定功率的1/3。
再根据额定电流的计算公式，可以得到其额定输出电流为：又知道其功率因素，则可得到每相的无功电流Iq和有功电流Ip分别为：在电路运行的时候，要综合考虑多种情况。
单双极性SPWM单相桥电压型逆变电路课程设计单极性单极性PWM控制方式调制信号ur为正弦波，载波uc在ur的正半周为正极性的三角波，在ur的负半周为负极性的三角波。
在ur的正半周，V1保持通态，V2保持断态。
当ur>uc时使V4导通，V3关断，uo=Ud。
当ur<uc时使V4关断，V3导通，uo=0。
在ur的负半周，V1保持断态，V2保持通态。
当ur<uc时使V3导通，V4关断uo=-Ud。
当ur>uc时使V3关断，V4导通，uo=0。
主电路在每个开关周期内输出电压在正和零（或负和零）间跳变，正、负两种电平不会同时出现在一个开关周期内，故称为单极性SPWM。
七、单极性SPWM调制分析载波比和调制深度的定义与双极性SPWM相同。
它不适于半桥电路，而双极性SPWM在半桥、全桥电路中都可以使用。
与双极性SPWM相同，在m<=1和fc>>f的条件下，单极性SPWM逆变电路输出的基波电压u1的幅值U1m满足如下关系：U1m=mUd即输出电压的基波幅值随调制深度m线性变化，故其直流电压利用率与双极性时也相同。
就基波性能而言，单极性SPWM和双极性SPWM完全一致，但在线性调制情况下它的谐波性能优于双极性调制：开关次整数倍谐波消除，值得考虑的最低次谐波幅值较双极性调制时小得多，所需滤波器也较小。
八、建立单极性SPWM仿真模型单极性SPWM触发信号产生图：为[101]。
对脉冲电路进行封装：触发电路中三角载波（Triangle）参数设置：“TimeValue”为[01/fc/21/fc]，“OutputValue”单极性SPWM主电路：触发电路参数设置：Ud=300v，R=1欧，L=2mH九、进行单极性SPWM仿真1、仿真时间设为0.06键入MATLAB语言命令：>>ubplot(4,1,1)>>ubplot(4,1,2)仿真结果如下：单极性SPWM单相逆变器m=0.8，N=15时的仿真波形图仿真结果分析：输出电压为单极性SPWM型电压，脉冲宽度符合正弦变化规律。
电压逆变的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电压逆变的基本概念，掌握逆变器的功能、分类和工作原理。
2. 学生能运用所学知识分析电路中电压逆变现象，解释相关实际应用。
3. 学生了解电压逆变技术在节能减排和新能源领域的意义和价值。
技能目标：1. 学生能够运用电路图分析工具，绘制并解析电压逆变电路图。
2. 学生掌握使用示波器、电压表等实验设备进行电压逆变实验操作，具备基本的实验技能。
3. 学生能够通过小组合作，设计简单的电压逆变电路，提高实际操作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术学科的兴趣和热情，激发他们探索未知、解决问题的积极性。
2. 增强学生的团队合作意识，培养他们在实验和讨论中互相学习、互相帮助的良好品质。
3. 提高学生环保意识，使他们认识到电压逆变技术在新能源应用中的重要性，增强社会责任感。
本课程旨在帮助学生掌握电压逆变的基础知识，培养实际操作技能，同时激发学生对电子技术学科的兴趣，提高他们的情感态度价值观。
课程针对学生特点，注重理论与实践相结合，鼓励学生动手实践，培养创新思维和解决问题的能力。
通过本课程的学习，使学生能够适应现代电子技术的发展需求，为我国新能源事业贡献力量。
二、教学内容1. 电压逆变基本概念：包括逆变器定义、功能、分类及其在电路中的应用。
- 教材章节：第3章“电力电子器件及其应用”，第2节“逆变器”2. 电压逆变工作原理：分析不同类型逆变器的工作原理，如方波逆变器、正弦波逆变器等。
- 教材章节：第3章“电力电子器件及其应用”，第3节“逆变器工作原理”3. 电压逆变电路分析：学习电路图分析工具，掌握电压逆变电路的绘制和解析。
- 教材章节：第4章“电力电子电路分析与设计”，第1节“电路图分析工具”4. 实验操作：进行电压逆变实验，学习示波器、电压表等设备的使用，观察并分析实验现象。
- 教材章节：第4章“电力电子电路分析与设计”，第3节“实验操作与现象分析”5. 电压逆变应用案例分析：分析电压逆变技术在节能减排、新能源领域的应用案例。
辽宁工业大学交流调速控制系统课程设计（论文）题目：5kW三相电压源型逆变电路设计院（系）：电气工程学院专业班级：自动化104学号： 100300111学生姓名：张飞指导教师：（签字）起止时间： 6.24-7.7课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室：自动化注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算学 号 100300111学生姓名张飞专业班级自动化104课程设计（论文）题目5kW 三相电压源型逆变电路设计课程设计（论文）任务课题完成的功能：本课程设计是完成微机控制下的三相电压源型逆变电路，该逆变电路中以绝缘栅双极晶管IGBT 作为开关器件，采用单片机作为微机控制核心，实现IGBT 驱动信号的设计。
设计任务及要求：（1）完成电压源型逆变电路主电路设计，包括直流电压源输入、分立搭建IGBT 器件、三相逆变电路输出及相关辅助电路。
（2）完成IGBT 驱动电路设计，要求选择东芝公司的TLP 系列、（如三菱公司的M597系列、富士公司的EXB 系列、东芝公司的TLP 系列、法国汤姆森公司的UA4002系列等），完成驱动电路与主电路的接口设计及相关保护电路的设计。
（3）完成控制电路设计，包括单片机最小系统、与上面驱动电路的控制接口及软件流程图设计。
（4）撰写课程设计说明书（论文）。
技术参数：额定输入电压：直流DC220V ；输入电压范围：±15%；输入最大电流值：30A ；连续工作功率输出：5kW ；逆变输出电压：三相380VAC±2%；逆变输出波形：全正弦波；逆变输出频率值：50Hz±0.5%；转换效率：93%；功率因数：0.99 进度计划（1）布置任务，查阅资料，确定系统的组成（2天） （2）对系统各组成部件进行功能分析（3天） （3）系统电气电路设计及调试设计（3天） （4）撰写、打印设计说明书及答辩（2天）指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩：总成绩： 指导教师签字： 年 月 日摘要三项电压源逆变电路从出现到发展已经有很多年了，它的应用也已经不只是普通的应急设备了，它在节能、变频调速以及改善电源质量等很多方面被广泛利用。
电力电子逆变器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解电力电子逆变器的基本概念，掌握其工作原理及电路构成。
2. 学生能够掌握电力电子器件的类型及在逆变器中的应用，了解不同器件的性能特点。
3. 学生能够了解逆变器在不同应用场景中的功能，如太阳能发电、电动汽车等。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的电力电子逆变器电路。
2. 学生能够运用相关软件（如PSPICE、MATLAB等）进行逆变器电路仿真，分析电路性能。
3. 学生能够通过实验操作，验证逆变器电路的正确性，并学会调试和优化电路。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对电力电子技术的兴趣，提高对新能源技术的认识，增强环保意识。
2. 学生通过课程学习，培养团队协作精神，提高沟通与交流能力。
3. 学生能够认识到电力电子技术在现代社会中的重要性，激发对相关领域的学习和研究热情。
课程性质分析：本课程为电子技术专业课程，旨在让学生掌握电力电子逆变器的基础知识，培养其实际应用能力。
学生特点分析：学生具备一定的电子技术基础知识，对电力电子器件和应用场景有一定了解，但可能对逆变器具体设计和实践操作较为陌生。
教学要求：1. 结合课本知识，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
2. 注重启发式教学，引导学生主动探索，培养学生的创新思维。
3. 强调团队合作，提高学生的沟通能力和协作精神。
二、教学内容1. 电力电子逆变器基本原理- 逆变器电路拓扑结构- 逆变器工作原理及转换过程- 逆变器在不同应用场景的功能2. 电力电子器件及应用- 常用电力电子器件的类型及特性- 不同器件在逆变器电路中的应用- 器件选型原则及电路设计注意事项3. 逆变器电路设计- 逆变器电路参数计算- 电路仿真软件的使用（如PSPICE、MATLAB等）- 逆变器电路设计实例分析4. 逆变器实验操作与调试- 实验室设备及实验原理- 实验步骤及操作方法- 逆变器电路调试与优化5. 逆变器应用案例分析- 太阳能发电系统逆变器应用- 电动汽车逆变器应用- 其他新能源领域逆变器应用案例教学内容安排与进度：第一周：电力电子逆变器基本原理第二周：电力电子器件及应用第三周：逆变器电路设计第四周：逆变器实验操作与调试第五周：逆变器应用案例分析教材章节及内容关联：《电力电子技术》第四章：电力电子逆变器《电力电子器件与应用》第三章：常用电力电子器件及其应用《电力电子电路设计与实践》第六章：逆变器电路设计及实验操作三、教学方法1. 讲授法：- 对于电力电子逆变器的基本原理、器件特性及电路设计等理论知识，采用讲授法进行教学，使学生在短时间内掌握课程核心内容。
逆变电路课程设计psim一、课程目标知识目标：1. 学生能理解逆变电路的基本概念，掌握其工作原理；2. 学生能掌握PSIM软件在逆变电路仿真中的应用；3. 学生能够运用所学知识分析逆变电路的性能，解决实际问题。
技能目标：1. 学生能够正确使用PSIM软件搭建逆变电路模型；2. 学生能够通过仿真实验，分析逆变电路的输出波形，掌握电路参数调整方法；3. 学生能够运用所学技能设计简单的逆变电路，提高实际操作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习逆变电路，培养对电子技术的兴趣，增强学习动力；2. 学生在团队协作中，培养沟通、合作能力，提高解决问题的自信心；3. 学生在学习过程中，认识到电子技术在生活中的重要作用，增强社会责任感。
课程性质：本课程为电子技术专业课程，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生具备一定的电子技术基础，具有较强的学习兴趣和动手能力。
教学要求：结合理论教学与实践操作，注重培养学生的实际操作能力和创新能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 理论教学：a. 逆变电路基本概念及其工作原理；b. 逆变电路的分类、性能指标及其应用；c. PSIM软件的基本功能及操作方法。
2. 实践教学：a. 使用PSIM软件搭建逆变电路模型；b. 逆变电路仿真实验，分析输出波形，调整电路参数；c. 设计简单的逆变电路，进行性能测试。
3. 教学大纲：第一周：逆变电路基本概念、工作原理及分类；第二周：逆变电路性能指标及应用，PSIM软件基本操作；第三周：使用PSIM软件搭建逆变电路模型，进行仿真实验；第四周：设计简单的逆变电路，分析性能，总结优化方法。
4. 教材章节及内容：a. 第六章 逆变电路及其应用；- 6.1 逆变电路基本概念- 6.2 逆变电路工作原理及分类- 6.3 逆变电路性能指标- 6.4 逆变电路应用案例b. 第七章 仿真软件在电子技术中的应用；- 7.1 PSIM软件简介- 7.2 PSIM软件操作方法- 7.3 逆变电路仿真实验教学内容确保科学性和系统性，结合理论与实践，使学生能够系统地掌握逆变电路的相关知识，并运用PSIM软件进行实际操作。
1 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（阻感负载），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。
2 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2-1 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号时，MOSFET内的沟道消失，晶体管的积极电流被切断，使得IGBT关断。
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。
为了给交流侧向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。
1 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（阻感负载），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，和整流电路相比较，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使用。
2 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和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2-1 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，使得电阻减小，这样高耐压的IGBT也具有很小的通态压降。
当山脊和发射极间施加反向电压或不加信号时，MOSFET内的沟道消失，晶体管的积极电流被切断，使得IGBT关断。
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，并且和负载阻抗角无关。
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。
为了给交流侧向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。
实验3 电压型三相全桥逆变电路1. 实验目的（1）熟悉电压型三相全桥逆变电路的组成及其工作原理。
（2）学会使用simulink 进行电路仿真，掌握各模块参数和仿真参数的设置。
2. 实验步骤（1）在MATLAB 中进入simulink 仿真界面，在编辑器窗口中绘制如图3.1 所示的电压型三相全桥逆变电路的模型。
图3.1 电压型三相全桥逆变电路的模型（2）设定图3.1电路模型中各模块的参数。
a ．两个直流电源电压均为100V 。
b ．负载为三相电阻电感负载：R=10Ω，L=0.02H ，C=inf 。
c ．6个开关管采用MOSFET 为模型，参数设置如图3.2。
d ．驱动信号由6个“Pulse Generator ”环节产生：振幅（amplitude ）=1；周期（period, s ）＝0.02；脉冲宽度（pulse width, % of period ）＝49.5（两个驱动信号间留有0.5%的死区时间）；滞后相位（phase delay, s ）按编号依次相差3.33ms （对应50Hz 即为60˚），从脉冲1到脉冲6分别为0、0.00333、0.00667、0.01、0.01333、0.01667。
e ．示波器：时间轴的时间范围（time range,s ）=0.05。
图3.2 MOSFET 参数（3）设置仿真参数。
单击菜单“Simulation ”，选中“Configuration Parameters ”，弹出如图3.3所示的窗口，设置仿真时间、解算器选项。
图3.3 仿真参数的设定对话框（4）测试电压型三相全桥逆变电路的工作特性。
图3.4 电压型三相全桥逆变电路输出电压仿真波形图3. 实验报告内容（1）分析教材中电压型三相全桥逆变电路的工作原理。
（2）按照实验步骤的要求，记录有关波形，分析并得出结论。
4. 思考题电压型逆变电路和电流型逆变电路各有什么特点？图3.5直流电流及U 相输出电流仿真波形。
前言随着现代电力电子技术和控制技术的发展，以静止型无功补偿装置（SVC）、有源电力滤波器（APF）（补偿谐波的同时兼顾补偿不对称）和新型静止无功发生器（ASVG）等元件为代表的补偿装置的出现，使电力系统不对称的动态、快速补偿成为可能。
本文提出了一种由多个单相电压源型逆变器串联组成链状电路的补偿器来补偿系统由于不对称负荷产生的负序、零序分量，并调整负荷母线电压。
该补偿器可根据系统实际情况接成三角形和星形，使其分别适用于三相三线制和三相四线制系统的不同补偿要求。
1 不对称补偿的原理图1所示为系统不对称补偿电路的结构示意图，补偿器由电压源逆变器及其与系统的连接变压器组成。
C=CP+CN+C0,L=LP+LN+L0,CP,CN,C0和LP,LN,L0分别为补偿器输出电流和负荷电流的正序、负序及零序分量。
下标“P”，“N”，“0”分别代表与正序、负序、零序相关的量(以下同)。
不对称补偿的目的就是使CN=LN,C0=L0，从而消除不对称负荷产生的负序、零序分量对系统的影响。
CP则用于调整负荷母线电压。
值得一提的是当系统存在零序分量时，如仅仅只消除负序分量，系统电压的不对称度可能会进一步加大。
图1 系统不对称补偿电路结构示意图2 补偿器结构及输出电压的调节2.1 电压源型逆变电路常见的三相电压型逆变电路有三相全桥型（见图1）、三单相全桥型及三相多电平型等几种。
单个的三相全桥和三单相全桥型逆变器具有结构和控制简单的优点，但由于受其容量和谐波性能的限制，很少将它们直接应用到电力系统中。
此外，三相全桥型逆变器不能直接用于补偿系统的零序分量。
为实现三相全桥和三单相全桥型逆变器的大容量化，常采用的方法有两种：一是每个逆变器桥臂采用多个开关器件串联和并联，该方法存在的主要问题是当器件的串并联个数较多时，每个器件的均压、均流将变得非常困难。
此外，该方法无助于逆变器谐波性能的提高。
二是采用多重化结构，该方法还可提高装置的谐波性能。
摘要本次课程设计的题目是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。
根据交流电的用途可分为有源逆变和无源逆变。
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。
关键词：无源逆变，晶闸管AbstractThe topic of the course design is single phase voltage type passive half bridge inverter circuit is designed, according to the power electronic technology knowledge, single phase bridge inverter circuit is a common inverter circuit, compared with the rectifier circuit, direct current into alternating current (ac) circuits become the inverter circuit. Based on the purposes of alternating current (ac) can be divided into active and passive inverter inverter. When the ac side joint on the grid, called active inverter; When the ac direct lock and load, known as passive inverter, inverter circuit in real life have a wide range of applications.Key words: passive inverter, thyristor目录摘要 (I)Abstract.................................................. I I 目录..................................................... I I 1 系统方案设计.. (1)1.1 系统方案 (1)1.2工作原理概论 (1)1.2.1单相电压型逆变电路 (1)1.2.2 电压型逆变电路的特点及主要类型 (3)2 硬件电路设计与参数计算 (4)2.1 系统硬件连接图 (4)2.2 参数计算 (5)3 电路仿真 (6)3.1仿真软件绘制主电路结构 (6)3.2 仿真电路结果的分析 (7)4.心得体会 (10)参考文献 (11)致谢 (12)1 系统方案设计1.1 系统方案系统方案如下图1.1，由直流电源，滤波电路，触发电源一起作用于半桥逆变电路。
1 主电路设计逆变电路的作用是将直流电压转换成梯形脉冲波，经低通滤波器滤波后，从而使负载上得到的实际电压为正弦波。
1.1 主电路图图1三相电压型桥式逆变电路1.1 主电路原理分析图1是采用IGBT作为开光器件的电压型三相桥式逆变电路，可以看成由三个半桥逆变电路组成。
图1的直流侧通常只有一个电容就可以了，但为了分析方便，画作串联的两个电容器并标出假象中点N′。
和单相半桥、全桥逆变电路相同，三相电压型桥式逆变电路的基本工作方式也是180°导电方式，即每个桥臂的导电角度为180°，同一相（即同一半桥）上下两个臂交替导电，各相开始导电的角度依次相差120°。
这样，在任一瞬间，将有三个桥臂同时导通。
可能是上面一个臂下面两个臂，也可能是上面两个臂下面一个臂同时导通。
因为每次换流都是在同一相上下两个桥臂之间进行，因此也被称为纵向换流1.2 工作波形分析和绘制对于U 相输出来说，当桥臂1导通时，2'd UN U u =，当桥臂4导通时，2'd UN U u -=。
因此，'UN u 的波形是幅值为2d U 的矩形波。
V 、W 两相的情况和U 相相似，'VN u 、'WN u 的波形形状和'UN u 相同，只是相位依次相差120°。
'UN u 、'VN u 、'WN u 的波形如图2a 、b 、c 所示。
图2 三相电压型桥式逆变电路的工作波形 负载线电压UV u 、VW u 、WU u 可由下式求出⎪⎭⎪⎬⎫-=-=-=''''''UN WN WU WN VN VW VN UN UV u u u u u u u u u ()1⎪⎭⎪⎬⎫-=-=-=''''''UN WN WU WN VN VW VN UN UV u u u u u u u u u图2d 是依照上式画出的UV u 波形。
设负载中点N 与直流电源假象点N ′之间的电压为'NN u ，则负载各相的相电压分别为把上式各式相加并整理可求得设负载为三相对称负载，则有0=++WN VN UN u u u ，于是所以1NN u 也是矩形波，如图2e 所示，其频率为1UN u 的3倍，幅值为其3/1，即6/d U 。
图2f 给出了利用式（2）和式（4）绘出的UN u 的波形，VN u 、WN u 的波形形状和UN u 相同，仅相位依次相差120°。
三相逆变输出的电压与电流分析类似，负载参数已知，以U 相为例，负载的阻抗角ψ不一样，U i 的波形形状和相位都有所不同，图2g 给出的事阻感负载下时U i 的波形。
桥臂1中的1V 从通态转换到断态时，因负载电感中电流不能突变，小桥4中的4VD 先导通续流，待负载电流降为零，桥臂4中电流反相时，4V 才开始导通。
负载阻抗角ψ越大，4VD 导通时间越长。
在1NN u 0>时，0<U i 时为1VD 导通，0>U i 时为1V 导通；在01<NN u 时，0>U i 时4VD 导通，0<U i 时为4V 导通。
v i 、w i 的波形与U i 形状相同，相位一次相差0120。
将三个桥臂电流相加可得到直流侧电流d i 。
把桥臂1、3、5的电流加起来，就可得到直流侧电流d i 的波形，如图2h 所示。
可以看出，每隔60°脉动一次，而直流侧电压是基本无脉动的，因此逆变器从交流侧向直流侧传送的功率是脉动的，且脉动的情况和d i 脉动情况大体相同。
这也是电压型逆变电路的一个特点。
)(31)(311111WN VN UN WN VN UN NN u u u u u u u ++-++=)(311111WN VN UN NN u u u u ++=()4()3()2⎪⎭⎪⎬⎫-=-=-=''''''NN WN WN NN VN VN NN UN UN u u u u u u u u u πψ<1.3 参数计算下面对三相桥式逆变电路的输出电压进行定量分析。
把输出线电压 展开成傅里叶级数得：111(sin sin 5sin 7sin11......)5711dUV u t t t t ωωωωπ=--+1sin (1)sin kd n t n t n ωωπ⎡⎤=+-⎢⎥⎣⎦∑ 式中，61n k =±，k 为自然数。
输出线电压有效值UV U为0.816UVd U U == 基波幅值1UV mU 和基波有效值1UV U 分别为1 1.1UV m d U U ==；10.78UV d d U U ===接下来，我们再对负载相电压UN u 进行分析。
把UN u展开成傅里叶级数得2111(sin sin 5sin 7sin11......)5711d UN U u t t t t ωωωωπ=++++21=sin sinn d n U t t n ωωπ+∑（）式中，61n k =±，k 为自然数。
负载相电压有效值UN U为0.471UNd U U == 基波幅值1UN mU 和基波有效值1UN U 分别为120.637dUN m d U U U π==；10.45UN d U U == ()5()6()7()8()9()10()11()12在上述0180导电方式逆变器中，我们采用“先断后通”的方法来防止同一相上下两桥臂的开关器件同时导通而引起直流侧电压短路，使得在通断信号之间留有一个短暂的死区时间。
死区时间的长短要视器件的开关速度而定，器件的开关速度越快，所留的死区时间就越短。
1.4 元件清单绝缘栅双极晶体管（IGBT）本质上是一个场效应晶体管，只是在漏极和漏区之间多了一个P 型层。
根据国际电工委员会的文件建议，其各部分名称基本沿用场效应晶体管的相应命名。
IGBT的结构剖面图如图3所示。
它在结构上类似于MOSFET ，其不同点在于IGBT是在N沟道功率MOSFET 的N+基板（漏极）上增加了一个P+ 基板（IGBT 的集电极），形成PN结j1 ，并由此引出漏极、栅极和源极则完全与MOSFET相似。
图3 IGBT结构剖面图由图可以看出，IGBT相当于一个由MOSFET驱动的厚基区GTR ，其简化等效电路如图3所示。
图中Rdr是厚基区GTR的扩展电阻。
IGBT是以GTR 为主导件、MOSFET 为驱动件的复合结构。
IGBT的特性和参数特点可以总结为：1）IGBT开关速度高，开关损耗小；2）在相同电压和电流定额的情况下，IGBT的安全工作区比GTR大，而且具有耐脉冲电流冲击的能力；3）IGBT的通态压降比VDMOSFET低，特别是在电流较大的区域；4) 与电力MOSFET和GTR相比，IGBT的耐压和通流能力还可以进一步提高，同时可以保持开关频率高。
2 PWM控制电路设计PWM控制技术实际上就是斩波控制技术，就是对脉冲宽度进行调制的技术，即是通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效获得所需要的波形(如正弦波、频率和幅值)。
PWM控制技术涉及调制法和控制法两方面内容：就调制法而言，有单脉冲调制和多脉冲调制；有同步调制、异步调制和分段同步调制；还有单极性调制和双极性调制三大类。
而就控制法而言，则有等脉宽PWM法、正弦波PWM 法、磁链跟踪PWM法和电流跟踪PWM法四大类。
它在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电路的影响也最为深刻。
现在大量应用的逆变电路，几乎都是PWM型逆变电路。
所以在设计逆变电路时，就必须了解并掌握PWM控制技术及SPWM波的产生方法。
图4 三相桥式PWM逆变电路三相电压型PWM 逆变电路只要实现功能就是将直流电压变换成交流电压。
图4中U 、V 、M 三相的PWM 控制通常公用一个三角波载波c u ，三相调制信号rU u 、rV u 、rW u 一次相差0120。
U 、V 、W 各相功率开关器件的控制规律相同，现以U 相为例。
当rU u >c u 时，给上桥臂1V 以导通信号，给下桥臂4V 以关断信号，则U 相相对于直流电源假想中点输出电压2/1d UN U u =。
当rU u <c u 时，给4V 以导通信号，给1V 以关断信号，则2/1d UN U u -=。
但1V 与4V 的驱动信号始终是互补的，当给1V （4V ）加以导通信号时，可能1V （4V ）导通，也可能是二极管)(41VD VD 续流导通，这是有阻感负载中电流方向决定，这就是三相桥式电路的双极型调制特性。
由上分析，1UN u 的波形是幅值为2/d U 的矩形波，V 、M 两相情况跟U 相类似。
电路的波形如图4所示。
图5 三相桥式PWM 逆变电路波形3仿真3.1 Matlab软件Matlab软件提供的仿真工具箱Simulink是一个功能十分强大的仿真软件，它可以根据用户的需要方便的为系统建立模型，并且十分直观，仿真精度高，结果准确。
特别是其电力系统模块库PSB中包含了大量的电力电子功能模块，为我们仿真提供了极大的便利。
Matlab提供了系统模型图形输入工具——Simulink工具箱。
在Matlab中的电力系统模块库PSB以Simulink为运算环境，涵盖了电路、电力电子、电气传动和电力系统等电工学科中常用的基本原件和系统仿真模型。
它由以下6个子模块组成：电源模块库、连接模块库、测量模块库、电力电子模块库、电机模块库、基本件模块库。
在这6个基本模块库的基础上，根据需要还可以组合出常用的、复杂的其他模块添加到所需的模块库中，为电力系统的研究和仿真带来更多的方便。
3.2 建模仿真PWM控制方式下的三相逆变电路主电路如图6所示：图6 三相逆变电路主电路运行仿真图形，并点击示波器可得输出交流电压，交流电流波形如图7、图8所示：图7 PWM方式下三相交流电压输出波形图8 PWM方式下三相电流输出波形从仿真结果可以得出，本次课程设计基本达到任务要求，三相输出电压约为180V，40HZ，交流电为正弦波满足条件。
4 关于逆变电路各项注意4.1 提高直流电压利用率和减少开关次数直流电压利用率——逆变电路输出交流电压基波最大幅值m U 1和直流电压d U 之比。
提高直流电压利用率可提高逆变器的输出能力；减少器件的开关次数可以降低开关损耗；正弦波调制的三相PWM 逆变电路，调制度a 为1时，输出相电压的基波幅值为2d U ，输出线电压的基波幅值为d U )23(，即直流电压利用率仅为0.866。
这个值是比较低的，其原因是正弦调制信号的幅值不能超过三角波幅值，实际电路工作时，考虑到功率器件的开通和关断都需要时间，如不采取其他措施，调制度不可能达到1。
