单相半桥型逆变电路原理

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单相半桥型逆变电路原理

U 1

2 VD

i R L

U d u

V 2

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

u o

U m

- U

i o

t t

O 3 4

t t t t

1 2 5 6

V V V V

1 2 1 2

VD VD VD VD

u 1 2 1 2

- U

i o

t t

O 3 4

t t t t

1 2 5 6

V V V

1 V

1 2 2

VD VD VD VD

1 2 1 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。

u o

U m

- U

i o

t t

O 3 4

t t t t

1 2 5 6

V V V

1 V

1 2 2

VD VD VD VD

1 2 1 2

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。

是负载向直流侧反馈能量的通道反馈二极管

使负载电流连续续流二极管

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

SPWM逆变电路原理

对于大多数应用场合需要的是工频电源，例如我们的电冰箱，洗衣机，电风扇等都需要正弦波的220伏、50赫兹电源，各种动力设备，远距离输电也都需要正弦波的交流电。更多的太阳能光伏发电装置输出的是正弦波交流电，目前生成正弦波仍采用前面介绍的全桥电路，只是对开关晶体管的控制采用PWM脉宽调制或移相控制或调频控制等方式。这里仅介绍最常用的PWM脉宽调制方式。

面积等效原理转换

把直流电转换成正弦波交流电是根据根据面积等效原理，在图1上图中的正弦半波（红线）分成n等份，把正弦半波看成是由n个彼此相连的矩形脉冲组成的波形，为简单清晰，划分为7等份。7个脉冲的幅值按正弦规律变化，每个脉冲面积与相对应的正弦波部分面积相同，这一连续脉冲就等效正弦波。

图1 用面积等效原理转换为SPWM波形

如果把上述脉冲序列改为相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲（图1下图），脉冲中心位置不变，并且使该矩形脉冲面积和上图对应的矩形脉冲相同，得到图1下图所示的脉冲序列，脉冲宽度按正弦波规律变化，这就是PWM波形。根据面积等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的，图中红线就是该序列波形的平均值。

对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM 波形。这种脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形，也称SPWM波形。要改变等效输出的正弦波的幅值时，只需按照同一比例系数改变上述各脉冲的宽度即可。

SPWM波形的生成

输出SPWM波形仍需全桥逆变电路，在“光伏用DC-DC变换器”课件中已介绍过这种电路，通过控制开关晶体管的通与断在负载上产生交变电压，见图2。 s

图2 全桥逆变电路的工作状态

输出SPWM波形的矩形波必须生成序列的控制信号来控制桥式电路中开关晶体管的通与断，普遍使用的是调制法来生成控制信号，可采取单极性调制也可采用双极性调制来生成控制信号，下面介绍常用的单极性调制方式。

图3上部分是SPWM波形控制信号生成的原理图，下部分是生成的SPWM波形。在调制法中，把所希望输出的波形称为调制波ur，把接受调制的信号称为载波uc，通常采用等腰三角波作为载波，正弦波作为调制信号。在两波交点时对电路中的开关器件进行通断控制，就可得到宽度正比于调制信号幅值的脉冲。

单相半桥逆变电路

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

单相桥式逆变电路的设计

《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。