单相全桥逆变电路设计

1. 引言逆变电路 所谓逆变,就是与整流相反,把直流电转换成某一固定频率或可变频率的交换电(DC/AC)的进程.当把转换后的交换电直接回送电网,即交换侧接入交换电源时,称为有源逆变;而当把转换后的交换电直接供应负载时,则称为无源逆变.平日所讲的逆变电路,若不加解释,一般都是指无源逆变电路.1. 电压型逆变器的道理图当开关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闭应时,u o 为负,如斯瓜代进行下去,就在负载上得到了由直流电变换的交换电,u o 的波形如图7.4(b)所示.输出交换电的频率与两组开关的切换频率成正比.如许就实现了直流电到交换电的逆变.2. 电压型单相全桥逆变电路它共有4个桥臂,可以算作由两个半桥电路组合而成.两对桥臂瓜代导通180°.输出电压和电流波形与半桥电路外形雷同,幅值凌驾一倍.转变输出交换电压的有用值只能经由过程转变直流电压U d 来实现. 输出电压定量剖析u o 成傅里叶级数基波幅值基波有用值当u o 为正负各180°时,要转变输出电压有用值只能转变d d1o 9.022U U U ==πU d来实现可采取移相方法调节逆变电路的输出电压,称为移相调压.各栅极旌旗灯号为180º正偏,180º反偏,且T1和T2互补,T3和T4互补关系不变.T3的基极旌旗灯号只比T1落伍q ( 0<q <180º),T3.T4的栅极旌旗灯号分离比T2.T1的前移180º-q,uo 成为正负各为q 的脉冲,转变q 即可调节输出电压有用值.3MATLAB 仿真Simulink组建电路模子及试验成果电压型全桥逆变电路构造图：阻感性质下的仿真：T1 T4的脉冲旌旗灯号：T2 T3的脉冲旌旗灯号：带电阻情形下Ia Vab 波形电感负载下的Ia波形Vab波形阻感负载时RL负载电流波形输入电流Id的波形剖析：在直流电源电压Vd一准时,输出电压的基波大小不成控,且输出电压中谐波频率低.数值大,直流电源电流Id脉动频率低且脉动数值大.是以为了使负载获得优越的输出电压波形和减小直流电源电流的脉动,必须采取较大的LC输出滤波器和LdCd输入滤波器.经由过程此次的功课,在运用MATLAB的进程中碰到了很多问题,在对这些问题的解决进程中逐渐学会一些关于这套软件的运用办法,在查找MATLAB软件运用办法的时刻找到了相干的专业论坛,这为今后进修生涯供给了很多帮忙,可以在与他人的交换进程中学到更多的常识.《电力电子变换和掌握技巧》高级教导出版社陈坚《电力电子及其仿真》江苏技巧师范学院刑绍邦《电力电子技巧运用电路》机械工业出版社王文郁石玉《石新春电力电子技巧》中国电力出版社石新春。

单相全桥电压型逆变电路单相全桥电压型逆变电路是一种常用的电力电子变换器，它能将直流电源转换为交流电源，广泛应用于各种电力供应系统和电力调节系统中。

本文将对单相全桥电压型逆变电路的工作原理、优缺点以及应用领域进行详细介绍。

一、工作原理单相全桥电压型逆变电路由四个开关管和相应的控制电路组成。

开关管分别为Q1、Q2、Q3和Q4，通过适当的控制，可以实现对开关管的导通和关断。

在工作过程中，当Q1和Q4导通，Q2和Q3关断时，直流电源的正极连接到电路的A相，负极连接到电路的B 相，此时输出的是正半周的交流电压。

当Q1和Q4关断，Q2和Q3导通时，正负极的连接情况反转，输出的是负半周的交流电压。

通过不断交替导通和关断，可以在输出端获得一段完整的交流电压波形。

二、优缺点单相全桥电压型逆变电路具有以下优点：1. 输出电压稳定：由于采用全桥结构，能够有效地消除直流电源的波动和噪声，输出电压稳定可靠。

2. 输出功率大：全桥结构能够充分利用电源能量，输出功率相对较大。

3. 输出电压可调：通过控制开关管的导通和关断时间，可以实现对输出电压的调节，满足不同需求。

4. 抗干扰能力强：逆变电路可有效抑制外界干扰信号，提高系统的抗干扰能力。

然而，单相全桥电压型逆变电路也存在一些缺点：1. 成本较高：由于需要四个开关管，控制电路和保护电路等，相对于其他逆变电路而言，成本较高。

2. 效率较低：由于开关管的导通和关断需要一定的时间，逆变过程中会产生一定的开关损耗，导致转换效率有所降低。

三、应用领域单相全桥电压型逆变电路具有广泛的应用领域，包括但不限于以下几个方面：1. 电力供应系统：逆变电路可以将直流电源转换为交流电源，用于电力供应系统中的电压和频率调节，满足不同负载的需求。

2. 电动机控制：逆变电路可将直流电源转换为交流电源，用于电动机的控制和驱动，实现电机的速度调节和方向控制等功能。

3. 新能源应用：逆变电路可以将太阳能、风能等新能源转换为交流电源，供应给家庭、工厂等用电设备。

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。

第二章 设计方案及其原理2.1电压型逆变器的原理图原理框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。

单相全桥逆变电路目录第一章绪论 (2)1.1单向全桥逆变电路应用背景 (2)1.2单向全桥逆变电路发展现状 (2)1.3单向全桥逆变电路的现实意义 (2)第二章单向全桥逆变电路的拓扑结构，工作原理 (2)2.1单向全桥逆变电路的拓扑结构 (2)2.2单向全桥逆变电路的工作原理 (3)第三章单向全桥逆变电路的控制策略，实现方式，程序框图，参数 (4)3.1单向全桥逆变电路的控制策略 (4)3.1单向全桥逆变电路的实现方式 (4)3.2单向全桥逆变电路的程序框图 (4)3.3单向全桥逆变电路的控制参数 (4)第四章单向全桥逆变电路的仿真模型 (5)4.2单向全桥逆变电路的仿真图 (5)4.2单向全桥逆变电路的参数 (5)4.3单向全桥逆变电路的搭建 (5)4.3.1向全桥逆变电路的仿真结果 (5)4.3.3向全桥逆变电路的仿真结果分析 (6)第五结论 (6)参考文献 (7)第一章绪论1.1单向全桥逆变电路应用背景随着电力电子技术的高速发展，逆变电路的应用非常广泛，蓄电池、干电池、太阳能电池等都是直流电源，当我们使用这些电源向交流负载供电时，就需要用到逆变电路了。

另外，交流电动机调速用变频器，不间断电源，感应加热电源等电力电子设备使用非常广泛，其电路的核心部分都是逆变电路。

有人甚至说，电力电子技术早起曾处于整流器时代，后来则进入逆变器时代。

1.2单向全桥逆变电路发展现状第五阶段: 21世纪初，逆变技术的发展随着电力电子技术、微电子技术和现代控制理论的进步不断改进，逆变技术正朝着高频化、高效率、高功率密度、高可靠性、智能化的方向发展。

现在的逆变技术可达到低至48伏的工作电压，并且性能稳定。

逆变器可用在电脑、电视、应急灯、电扇、手机充电器、录音机等各种电器上。

1.3单向全桥逆变电路的现实意义相逆变电路的功能是将直流电转换为交流电。

在实际应用中，单相逆变电路可以用于电力电子变换器、UPS电源、太阳能电池板等领域。

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、部学生姓名：指导教师：职称专业：班级：学号：完成时间：摘要随着电力电子技术的高速发展，逆变电路的应用非常广泛，蓄电池、干电池、太阳能电池等都是直流电源，当我们使用这些电源向交流负载供电时，就需要用到逆变电路了。

本次基于MOSFET的单相桥式无源逆变电路的课程设计，主要涉及IGBT的工作原理、全桥的工作特性和无源逆变的性能。

本次所设计的单相全桥逆变电路采用IGBT作为开关器件，将直流电压Ud 逆变为波形电压，并将它加到纯电阻负载两端。

首先分析了单项桥式逆变电路的设计要求。

确定了单项桥式逆变电路的总体方案，对主电路、保护电路、驱动电路等单元电路进行了设计和参数的计算，其中保护电路有过电压、过电流、电压上升率、电流上升率等，选择和校验了IGBT、SG3525等元器件，IGBT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。

最后利用MATLAB仿真软件建立了SIMULINK仿真模型，并进行了波形仿真，仿真的结果证明了完成设计任务要求，满足设计的技术参数要求。

关键词：单相；逆变；设计ABSTRACTWith the rapid development of power electronics technology, the inverter circuit is widely used, batteries, dry batteries, solar cells are DC power supply, when we use these power supply power to the AC load, you need to use the inverter circuit. This time based on MOSFET single phase bridge inverter circuit design, mainly related to the work principle of IGBT, the full bridge of the working characteristics and the performance of passive inverter. The single-phase full bridge inverter circuit designed by IGBT as the switching device, the DC voltage Ud inverter as the waveform voltage, and will be added to the pure resistance load at both ends.Firstly, the design requirements of the single bridge inverter circuit are analyzed. To determine the overall scheme of single bridge inverter circuit, of the main circuit, protection circuit, driving circuit unit circuit design and parameter calculation, the protection circuit have voltage, current and voltage rate of rise, the current rate of rise, selection and validation of the IGBT and SG3525 components, IGBT is by BJT (bipolar transistor) and MOS (insulated gate field effect transistor) composed of full control type voltage driven type power semiconductor devices, both MOSFET's high input impedance and GTR low conductance through the advantages of pressure drop. At last, the MATLAB simulation software is used to build the SIMULINK model, and the simulation results are carried out. The results prove that the design task is required to meet the design requirements.Keywords: single phase; inverter; design目录1 绪论 (1)1.1 逆变电路的背景与意义 (1)1.2 逆变器技术的发展现状 (2)1.3 本设计主要内容 (2)2 单相桥式逆变电路主电路设计 (3)2.1 方案设计 (3)2.1.1 系统框图 (3)2.1.2 主电路框图 (3)2.2 逆变电路分类及特点 (3)2.2.1 电压型逆变电路的特点 (3)2.2.2 单项全桥逆变电路的移相调压方式 (4)2.3 主电路的设计 (4)2.4 相关参数的计算 (5)3 辅助电路设计 (7)3.1 保护电路的设计 (7)3.1.1 保护电路的种类 (7)3.1.2 保护电路的作用 (7)3.1.3 过电流保护电路 (8)3.2 驱动电路的设计 (8)3.2.1 驱动电路的种类及作用 (8)3.2.2 驱动电路的设计 (8)3.2.3 驱动电路的原理 (9)3.3 控制电路的设计 (9)3.3.1 控制电路的作用 (9)3.3.2 控制电路原理分析 (9)4 仿真分析 (11)4.1 仿真软件MATLAB介绍 (11)4.2 主电路仿真图及参数计算 (13)4.3 仿真所得波形 (16)4.4 波形分析 (17)结束语 (18)参考文献 (19)附录 (21)1 绪论1.1 逆变电路的背景与意义随着电力电子技术的高速发展，逆变电路的应用非常广泛，蓄电池、干电池、太阳能电池等都是直流电源，当我们使用这些电源向交流负载供电时，就需要用到逆变电路了。

辽宁工业大学电力电子技术课程设计（论文）题目：单相桥式整流/逆变电路的设计及仿真院（系）：电气工程学院专业班级：自动化111班学号： *********学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：2013.12.30-2014.1.10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 1103020 学生姓名 专业班级课程设计（论文）题目单相桥式整流/逆变电路的设计及仿真课程设计（论文）任务 课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数 实现功能整流电路是将交流电能变成直流电供给直流用电设备，在生产实际中，用于电阻加热炉、电解、电镀中，这类负载属于电阻类负载。

逆变电路是把直流电变成交流电。

逆变电路应用广泛，在各种直流电源中广泛使用。

设计任务及要求 1、确定系统设计方案，各器件的选型 2、设计主电路、控制电路、保护电路； 3、各参数的计算；4、建立仿真模型，验证设计结果。

5、撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上。

技术参数整流电路：单相电网220V ，输出电压0~100V ，电阻性负载，，R=20欧姆 逆变电路：单相全桥无源逆变，输出功率200W ，输出电压100Hz 方波 进度计划1、 布置任务，查阅资料，确定系统方案（1天）2、 系统功能分析及系统方案确定（2天）3、 主电路、控制电路等设计（1天）4、 各参数计算（1天）5、 仿真分析与研究（3天）6、 撰写、打印设计说明书（1天）答辩（1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 日摘要整流电路是把交流电转换为直流电的电路。

大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。

逆变电路是把直流电变成交流电的电路，与整流电路相对应。

无源逆变电路则是将交流侧直接和负载连接的电路。

此次设计的单相桥式整流电路是利用二极管来连接成“桥”式结构，达到电能的充分利用，是使用最多的一种整流电路。

单相逆变器设计与仿真班级学技术要求：逆变器类型：单相逆变器输出额定电压：825V输出额定功率：25KVA输出额定频率：50HZ功率因素：≥0.8过载倍数：1.5⑴、设计主电路参数；⑵、建立数学模型，给出控制策略，计算控制器参数；⑶、建立仿真模型，给出仿真结果，对仿真结果进行分析。

目录一、单相逆变器设计 .....................................................................................................- 4 -1、技术要求 ..........................................................................................................- 4 -2、电路原理图 .......................................................................................................- 4 -3、负载参数计算 ...................................................................................................- 4 -3.1、负载电阻最小值计算 ...............................................................................- 5 -3.2、负载电感最小值计算 ...............................................................................- 5 - 3.3、滤波电容计算..........................................................................................- 5 - 4、无隔离变压器时，逆变器输出电流计算 .............................................................- 6 -4.1、长期最大电流（长）O I ...............................................................................- 6 -4.2、短期最大电流短）(0I .................................................................................- 7 - 5、无隔离变压器时，逆变器输出电流峰值 .............................................................- 7 -5.1、长期电流峰值长）(OP I ...............................................................................- 7 - 5.2、短期电流峰值短）(OP I ...............................................................................- 7 - 6、滤波电感计算 ...................................................................................................- 7 -6.1、滤波电感的作用 ......................................................................................- 7 - 6.2、设计滤波器时应该注意的问题 .................................................................- 7 - 6.3、设计滤波器的要求...................................................................................- 8 - 7、逆变电路输出电压（滤波电路输入电压） .........................................................- 8 -7.1、空载........................................................................................................- 9 - 7.2、 额定负载纯阻性1cos =ϕ .....................................................................- 9 - 7.3、额定负载阻感性8.0cos =ϕ ....................................................................- 9 - 7.4、过载纯阻性1cos =ϕ ............................................................................ - 10 - 7.5、过载阻感性8.0cos =ϕ ......................................................................... - 11 - 8、逆变电路输出电压 .......................................................................................... - 11 - 9、逆变电路和输出电路之间的电压匹配 .............................................................. - 12 - 10、根据开关压降电流选择开关器件.................................................................... - 12 - 11、开关器件的耐压 ............................................................................................ - 13 - 12、单相逆变器的数学模型.................................................................................. - 13 - 13、输出滤波模型................................................................................................ - 14 - 14、单相逆变器的控制策略.................................................................................. - 15 - 14.1、电压单闭环控制系统 ........................................................................... - 15 - 14.2、电流内环、电压外环双闭环控制系统 ................................................... - 16 -二、单相逆变器仿真 ................................................................................................... - 20 -1、输出滤波电路仿真 .......................................................................................... - 20 -2、电压单闭环控制系统仿真 ................................................................................ - 21 -3、电流内环、电压外环双闭环控制系统 .............................................................. - 23 -一、单相逆变器设计1、技术要求输出额定电压：825V输出额定功率：25KVA输出额定频率：50HZ功率因素：≥0.8过载倍数：1.52、电路原理图图1 单相全桥逆变电路设计步骤：（1）、根据负载要求，计算输出电路参数。

单相全桥逆变器电路图单相桥式逆变器的工作原理和波形图详解
一、单相全桥（逆变器）是什么?
单相全桥逆变器基本上是电压源逆变器，单相全桥逆变器的（电源电路）图下图所示。

为了简单，没有标出SCR触发电路和换向电路。

单相全桥逆变器采用2线直流（电源）、4个续流（二极管）和4个（可控硅）。

T1和可T2同时导通，其频率为f=1/T。

同样，T3 和T4同时开启。

(T1和T2 ）和（T3和T4）的相位差有180℃。

单相全桥逆变器
二、单相全桥逆变器电路工作原理
单相全桥逆变器的工作分为4种模式：模式℃：(t1
模式℃（t1
模式II (T/2
模式III（t2
三、单相全桥逆变波形
这里S1、S2、S3、S4也就是T1、T2、T3、T4。

1、当负载为：负载为R、L、RL
1）纯（电感负载）L 负载：
电流Io 关于t 轴对称，因此直流分量= 0，并且电流从最小峰值电流(-Ip) 到最大峰值电流(+Ip) 呈线性。

在这种情况下：D1 和D2在0
负载为R、L、RL
2、当负载为纯阻性负载
输出电压（U0）和输出电流（I0）波形如下：
Ig1和Ig2为门脉冲，用于接通S1、S2和S3、S4。

对于阻性负载，在0
负载为纯阻性负载
3、任何负载的输出电压（U0）波形
负载的输出电压（U0）波形
对于任何类型的负载，输出电压波形将保持相同，但电流波形取决于负载的性质。

输出电压波形是半波对称的，因此不存在所有偶次谐波。

四、单相全桥逆变优点
电路中无电压波动
适合高输入电压
高效节能
功率器件的额定电流等于负载电流。

实验五十一DC/AC SPWM单相全桥逆变电路设计及研究（信号与系统—自动控制理论—检测技术－电力电子学综合实验）一、实验原理SPWM单相全桥逆变电路的主要工作原理是依靠四个开关管的通、断状态配合，利用冲量等效原理，采用正弦脉宽调制（SPWM）策略将输入的直流电压变换成正弦波电压输出。

SPWM的调制原理是通过对每个周期内输出的脉冲个数和每个脉冲宽度来调节逆变器输出电压的频率和幅值。

要使输出的电压波形接近标准的正弦波，就要尽量保证SPWM电压波在每一时间段都与该时段中正弦电压等效。

除要求每一时间段的面积相等外，每个时间段的电压脉冲宽度还必须很窄，这就需要在一个正弦波形内脉冲的数量很多。

脉波数量越多，不连续的按正弦规律改变宽度的多脉冲电压就越等效于正弦电压。

目前，在电力电子控制技术中，SPWM技术应用极为广泛，SPWM波形的形成一般有自然采样法、规则采样法等等。

前者主要用于模拟控制中，后者适用数字控制。

本实验采用的是DSP控制的单相全桥逆变电路，采用对称规则采样法。

对称规则采样的基本思想是使SPWM波的每个脉冲均以三角载波中心线为轴线对称，因此在每个载波周期内只需一个采样点就可确定两个开关切换点时刻。

具体算法是过三角波的对称轴与正弦波的交点，做平行于时间轴的平行线，该平行线与三角波的两个腰的交点作为SPWM波“开通”和“关断”的时刻。

由于在每个三角载波周期中只需要进行一次采样，因此使得计算公式得到简化，并且可以根据脉宽计算公式实时计算出SPWM波的脉宽时间，可以实现数字化控制。

图51-1 对称规则采样法生成SPWM波根据相似三角形定理，可以分析出图1对称规则采样法生成的SPWM波脉宽时间T n为：()21sin n n T T MN Nπ−= (51-1) 式中，M 为调制度，T 为正弦调制波周期，N 为载波比。

本实验中程序采用DSP 控制方式，载波频率固定为10KHZ ，调制波频率为50HZ 频率。

IGBT单相电压型全桥无源逆变电路设计无源逆变器是一种将直流电能转换为交流电能的装置。

在无源逆变器中，使用单相电压型全桥拓扑结构，其中IGBT是指绝缘栅双极型晶体管，具有高电压和高电流开关特性。

本文将详细设计IGBT单相电压型全桥无源逆变电路。

设计要求：1. 输入电压：直流电压为Vin。

2. 输出电压：交流电压为Vout，频率为f。

3.负载：纯电阻性负载。

电路原理：1. 在每个IGBT导通期间的2/3时间内，两个IGBT之一导通，直流电压Vin流过负载。

2.在导通的另外1/3时间内，两个IGBT同时导通，负载两端电压降为零。

电路结构：1.两个开关电路串联：IGBT1和IGBT4、IGBT3和IGBT22.两个共享电压元件：一个直流电源和一个电感。

电路设计：1.选择IGBT：根据输入电压和负载电流选择IGBT，确保IGBT的电流和电压额定值工作在安全范围内。

2.选择电感：根据电压和电流需求选取合适的电感，它能平滑电路的工作并提供稳定的电流输出。

3.选择电容：选取合适的电容来平滑输出电压。

4.选择二极管：选择合适的二极管防止反向电流损坏电路。

参数计算：1. 选择输入电压Vin。

2. 根据输出电压Vout和负载电流计算负载电阻Rload。

3. 根据输出电压Vout和负载电流计算功率P。

4.根据频率f和功率P计算电感L和电容C的值。

原理图设计：根据电路设计和参数计算结果，绘制原理图。

确保各个组件的连接正确并保证整个电路的工作稳定。

电路实现：将电路原理图转换为实际的电路板。

在实际实施中，要注意电路的布局合理性、组件之间的联接可靠性，以确保电路能够正常工作。

性能测试：测试电路的性能，包括输出电压和电流的波形、频率和效率。

如果有必要，可以进行调整和改进。

总结：。

单相全桥双闭环逆变电路第一章：介绍所设计的电力电子技术的发展现状、应用背景、现实意义等内容。

1.1 单相全桥双闭环逆变电路的发展现状随着电力行业的快速发展，逆变技术广泛应用于现代工业的各个领域，随着电力电子技术的发展，电压与频率的变换与传统的逆变电源相比较，可以更容易获得所需要的各种电能形式。

逆变器的好坏会直接影响整个系统的逆变性能和带载能力。

逆变器的控制目标是提高逆变器输出电压的稳态和动态性能。

单相全桥双闭环逆变电路是一种高性能的电力电子变换器，具有高效率、高精度、高可靠性等优点，被广泛应用于工业控制、电力电子、新能源等领域。

随着电力电子技术的不断发展，单相全桥双闭环逆变电路也在不断演进和改进。

目前，单相全桥双闭环逆变电路的发展主要集中在以下几个方面：控制算法的优化：针对不同的应用场景，研究人员不断优化控制算法，提高电路的性能和稳定性。

例如，采用基于模型预测控制的方法，可以实现更高的控制精度和响应速度。

智能化控制：利用人工智能、机器学习等技术，实现电路的智能化控制，提高电路的自适应性和鲁棒性。

例如，采用神经网络控制方法，可以实现更高的控制精度和鲁棒性。

集成化设计：将多个电子器件集成在一起，形成集成化的电路设计，可以提高电路的可靠性和稳定性。

例如，采用集成化的电路设计，可以减少电路中的连接点，降低电路的故障率。

新型器件的应用：利用新型半导体器件，如SiC、GaN等，可以提高电路的效率和功率密度，降低电路的体积和重量。

例如，采用SiC器件，可以实现更高的开关频率和更低的开关损耗。

总之，单相全桥双闭环逆变电路的发展趋势是向着高性能、智能化、集成化和新型器件应用的方向发展。

1.2 单相全桥双闭环逆变电路的应用背景单相逆变电路具有将直流电转换为交流电的功能，因此在以下场景中得到广泛应用：太阳能电池板：太阳能电池板产生的电能是直流电，需要通过单相逆变电路将其转换为交流电，以便供电给家庭或工业用电设备。

UPS电源：UPS电源需要保证电力系统的稳定性和可靠性，因此需要使用单相逆变电路将直流电转换为交流电。

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; d2)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; d2)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。

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。

摘要本次课程设计的主要目的是设计一个输出电压可调的串联谐振单向全桥逆变电路，然后可以用于对工件的感应加热、感应加热电源等方面。

本次设计的单相全桥逆变电路由四只晶闸管构成，将直流电压Ud 逆变为中频方波电压，并将它加到负载电路。

负载电路是由感应线圈和补偿电容组成的串联振荡电路，对工件进行感应加热，通过电感的电流接近正弦波形。

而晶闸管的导通，则由TCA785组成的触发电路产生的触发脉冲来触发其导通。

通过移相方式来调节主电路输出电压脉冲的宽度。

由于晶闸管逆变装置在逆变过程中会产生过电压、过电流，故又对单相交流调压电路设计了一套保护电路。

在进行主电路的设计时，根据主电路的输入、输出参数来确定各个电力电子器件的参数，并进行器件的选择，以使设计的主电路能够达到要求的技术指标，并完成相应的功能。

关键词：单相全桥逆变电路、晶闸管、触发电路、保护电路、电压累加目录1引言 (1)1.1问题的提出 (1)1.2技术指标和设计要求 (1)1.2.1 技术指标 (1)1.2.2 设计要求 (1)2串联谐振单相全桥逆变电路的设计 (1)2.1主电路及其工作原理 (1)2.2串联谐振逆变电路的电压累加 (3)3主电路电力电子器件参数的计算 (6)3.1主电路电阻、电容、电感的取值 (6)3.2晶闸管额定值的计算 (7)4 触发电路的设计 (8)5 保护电路的设计 (10)5.1过电压保护 (10)5.1过电流保护 (10)6 总结 (11)7 心得体会 (11)参考文献 (12)1引言1.1 问题的提出随着工厂对工件加热设备的温度控制精度不断提高，普通的加热设备已经不能满足要求。

因此，就需要对设备的加热原理进行改进。

本次设计的串联谐振单相全桥逆变电路的负载电路是由感应线圈和补偿电容组成的串联振荡电路，对工件进行感应加热，其功能与一般的单相全桥逆变电路有所不同，而且它的触发电路与其他电路的触发电路相比起来，有更优良的性能，达到对晶闸管通断的更好控制。