A单相逆变电源设计

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。

单相逆变器的软件编程设计摘要逆变电源技术是电力电子技术的重要组成部分。

逆变电源是一种采用开关方式的电能变换装置, 它从交流或直流输人获得稳压、稳频的交流输出。

衡量逆变电源性能高低的主要指标是输出电压的品质，输出电压品质由以下特性来衡量: 稳压特性、稳频特性、波形特性、动态特性、电压调制特性。

逆变电源之所以能得到广泛应用，是因为它能实现以下功能：逆变电源能将直流电转换为交流电；变频，逆变电源能将市电转换为用户所需频率的交流电；变相，逆变电源能将单相交流电转换为三相交流电, 也能将二相交流电转换为单相交流电。

逆变电源出现于电力电子技术飞速发展的20世纪60年代，逆变电源的发展是和电力电子器件的发展联系在一起的，器件的发展带动着逆变电源的发展。

最初的逆变电源采用晶闸管（SCR）作为逆变器的开关器件，称为可控硅逆变电源。

随着半导体技术和变流技术的发展，自关断的电力电子器件脱颖而出，相继出现了电力晶体管（GTR）、可关断晶闸管（GTO）、功率场效应晶体管（MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等等。

自关断器件在逆变器中的应用大大提高了逆变电源的性能。

由于自关断器件的使用，使得开关频率得以提高，从而逆变桥输出电压中低次谐波的频率比较高，使输出滤波器的尺寸得以减小，而且对非线性负载的适应性得以提高。

近十年来发展起来的新型电源控制技术，目前仍在不断地完善和发展之中，使逆变电源的性能有了质的飞跃。

本次是基于MOSFET管构建的逆变器软件编程设计，使用的核心器件为单片机AT89S52及功率驱动集成芯片IR2110。

本课题使用单片机AT89S52通过编程产生50Hz的准正弦方波，为逆变器提供输出功率信号，去推动MOS功率管。

本次设计采用的电路拓扑为单相全桥逆变电路，用两片IR2110驱动全桥电路，每片分别驱动上下MOSFET，其耐压为500V。

IR2110用于驱动全桥逆变器用以控制MOSFET的通断，在IR2110的外围电路使用二极管和齐纳二极管防止MOSFET 的同时导通而击穿。

逆变器电源设计要求逆变器作为一种将直流电转换为交流电的设备，在现代电力电子系统中占有举足轻重的地位。

其设计涉及多个领域的知识，包括电力电子技术、自动控制理论、电磁兼容设计等。

本文将从逆变器的基本工作原理出发，深入探讨逆变器电源设计的各项要求，以期为读者提供一个全面而深入的设计指导。

一、逆变器的基本原理逆变器的基本原理是通过一系列的半导体开关器件（如IGBT、MOSFET等）的导通与关断，将直流电源转换为交流电源。

其输出波形可以是方波、修正波或正弦波，具体取决于控制策略和设计目标。

逆变器的工作效率、输出波形质量以及可靠性是衡量其性能的重要指标。

二、逆变器电源设计的主要要求1. 输出电压和频率的稳定性逆变器应能在各种负载条件下保持输出电压和频率的稳定。

这要求设计人员合理选择逆变器的拓扑结构、开关器件以及控制策略，确保在负载变化时，输出电压和频率的波动范围在允许的范围内。

2. 高效率逆变器作为电力转换设备，其效率直接影响到整个系统的能耗。

因此，提高逆变器的效率是电源设计的重要目标之一。

这可以通过优化电路拓扑、减小开关损耗、提高散热性能等方法实现。

3. 输出波形质量逆变器的输出波形质量对负载的运行性能有重要影响。

对于某些对电源波形要求较高的负载（如电机、通信设备等），逆变器应能提供接近正弦波的输出波形。

这要求设计人员采用先进的PWM控制策略和谐波抑制技术，以减小输出波形的谐波失真。

4. 电磁兼容性逆变器在工作过程中会产生一定的电磁干扰（EMI），可能对周围的电子设备造成干扰。

因此，逆变器电源设计应考虑电磁兼容性，采取必要的屏蔽和滤波措施，降低EMI的发射水平。

5. 保护功能逆变器应具备完善的保护功能，包括过流保护、过压保护、欠压保护、过热保护等。

这些保护功能可以在逆变器出现故障时及时切断电源，保护负载和逆变器本身免受损坏。

6. 可靠性逆变器作为关键电力转换设备，其可靠性对整个系统的稳定运行至关重要。

因此，在逆变器电源设计过程中，应注重选用高品质的元器件、优化电路设计、提高散热性能等方面的工作，以提高逆变器的整体可靠性。

机械电气工程学院本科毕业设计(文)题目：院（系）：专业：学号：姓名：指导教师：完成日期：石河子大学毕业设计（论文）任务书学院：科技学院系级教学单位：电气工程及其自动化学号2007185326学生姓名白喆杨专业班级电气07题目题目名称电力负荷预测模型与算法研究题目性质1.理工类：工程设计（）；工程技术实验研究型（）；理论研究型（√ ）；计算机软件型（）；综合型（）。

2.管理类（）；3.外语类（）；4.艺术类（）。

题目类型 1.毕业设计（√ ） 2.论文（）题目来源科研课题（）生产实际（）自选题目（√ ）主要内容1、逆变电源并网工作的研究2、滤波器在电路中的作用3、并网控制方法的研究4、采用LCL滤波器的并网过程仿真研究基本要求1.掌握并网工作的基本原理；2.给出电路设计的具体方案；3.学习matlab仿真软件；4. 绘制A0图纸一张，论文一本。

参考资料1、电力电子技术电工技术学报等期刊杂志2、三相电压型整流器的LCL滤波器分析与设计电力电子3、新能源并网发电的控制研究电力系统保护与控制4、DC-DC逆变技术及其应用陈道炼机械工业出版社周次1～3周4～8周9～10周11～14周15～18周应完成的内容查阅相关的中文资料，熟悉控制方法的工作原理，翻译一篇英文资料主电路的确定，参数设计控制方案的确定，控制电路的设计系统仿真研究撰写论文，答辩指导教师：鲁敏职称：讲师2011年3月5日系级教学单位审批：年月日摘要随着“绿色环保”概念的提出，以解决电力紧张，环境污染等问题为目的的新能源利用方案得到了迅速的推广，这使得研究可再生能源回馈电网技术具有了十分重要的现实意义。

如何可靠地、高质量地向电网输送功率是一个重要的问题，因此在可再生能源并网发电系统中起电能变换作用的逆变器成为了研究的一个热点。

本文以全桥逆变器为对象，详细论述了基于双电流环控制的逆变器并网系统的工作原理，推导了控制方程。

内环通过控制LCL滤波中的电容电流，外环控制滤波后的网侧电流。

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。

单相逆变器设计范文首先，单相逆变器的设计需要考虑以下几个方面：输出电压波形、输出功率、效率和保护措施。

1.输出电压波形：单相逆变器的输出电压波形应尽可能接近正弦波，以保证输出电能的质量。

常见的设计方法包括：方波逆变器、脉宽调制（PWM）逆变器和多脉泽调制（MPPT）逆变器。

其中，PWM逆变器是最常用的设计方法，通过高频开关器件的开关控制实现。

2.输出功率：逆变器的输出功率决定了其应用范围。

在设计单相逆变器时，需根据具体需求选择适当的功率等级。

输出功率主要受限于逆变器的开关器件和电路拓扑结构。

常用的逆变器拓扑结构有单相桥式逆变器、双半桥逆变器、全桥逆变器等。

选择适合的拓扑结构能提高逆变器的功率密度和转换效率。

3.效率：逆变器的效率对于能量转换非常重要，可以通过优化设计和控制算法来提高效率。

有效的设计方法包括：降低开关器件的导通和开通损耗、降低电路的额定电流和电压降以减少传导损耗等。

此外，合理的散热设计和抑制电磁干扰也能提高逆变器的效率。

4.保护措施：逆变器的保护措施是确保其正常运行和安全性的重要组成部分。

常见的保护措施包括：过电流保护、过温保护、短路保护、过压保护等。

通过添加适当的保护电路和控制算法，可以有效防止逆变器受损或损坏。

设计单相逆变器需要一定的电力电子知识和设计经验。

下面提供一个基本的单相逆变器设计流程作为参考：1.确定输出功率和电压：根据应用需求确定单相逆变器的输出功率和电压等级。

2.选择逆变器拓扑结构：选择适合的逆变器拓扑结构，并进行电路分析和计算。

常见的逆变器拓扑结构包括全桥逆变器和单相桥式逆变器。

3.选择开关器件：根据输出功率和电压确定合适的开关器件，如功率MOSFET、IGBT等。

考虑开关器件的导通和开通特性，以及损耗和成本等因素。

4.控制电路设计：设计适当的控制电路和算法，实现逆变器的开关控制。

常见的控制方法包括PWM调制、电流控制和电压控制等。

5.散热设计：根据逆变器的功率密度和工作条件设计散热系统，确保逆变器在长时间工作时的温度控制和散热效果。

单相半桥无源逆变电路的设计单相半桥无源逆变电路的基本原理是通过两个开关管交替导通和关断，实现直流电压到交流电压的转换。

在导通状态下，直流电源的正极连接到负载，并通过开关管将电流传递给负载。

在关断状态下，通过电感和电容等元件，将磁能和电能转换为交流电压输出。

通过两个开关管交替导通和关断，实现正负半周的交流电压输出。

单相半桥无源逆变电路主要由两个开关管、两个磁元件（电感、变压器等）和两个电容组成。

开关管的导通和关断通过控制电路实现，可以使用晶闸管、MOSFET或IGBT等开关元件。

磁元件用于储存磁能，将直流电能转换为交流电能。

电容则用于储存电能，平滑输出的交流电压波形。

接下来，我们将详细介绍单相半桥无源逆变电路的设计步骤。

1.确定电源和负载要求：根据具体应用需求，确定输入直流电压和输出交流电压的额定值。

2.选择开关管和控制电路：根据负载要求和工作条件，选择合适的开关管和控制电路。

考虑开关管的导通电流和耐受电压，以及控制电路的驱动能力和稳定性。

3.选择磁元件：根据负载要求和电源容量，选择合适的磁元件。

磁元件的参数包括电感值、饱和电流和损耗等。

4.选择电容：根据负载要求和输出电压纹波范围，选择合适的电容。

电容的参数包括容值、工作电压和损耗等。

5.设计控制电路：根据开关管的驱动方式，设计合适的控制电路。

常见的控制方式包括触发电路、斩波电路和保护电路等。

6.进行电路仿真：使用电路仿真软件，验证和优化设计的单相半桥无源逆变电路。

通过仿真结果，可以评估电路的性能和稳定性。

7.制作原型电路：根据设计结果，制作原型电路进行实际测试。

根据测试结果，对电路进行调整和优化。

8.优化电路参数：根据原型电路的测试结果，对电路参数进行调整和优化。

可以通过更换元件、调整电路连接方式等方法，改善电路性能。

9.进行电路性能测试：对优化后的单相半桥无源逆变电路进行性能测试。

测试项目包括输出波形、效率、稳定性和保护性能等。

10.进行传感器的选型与设计：根据实际要求，选择合适的传感器，并设计传感器的接口和驱动电路。

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。

逆变电源设计摘要：本系统是根据无源逆变的实用原理，采用单相全桥逆变电路工作方式，实现把直流电源（12v）转换成交流电源（320V，50HZ），并对负载进行供电。

达到的性能要求就是转换出稳定的工频电源.设计的基本要求在一些交通运载、野外测控、可移动武器装备、工程修理车等设备中都配有不同规格的电源。

通常这些设备工作空间狭小，环境恶劣，干扰大。

因此对电源的设计要求也很高，除了具有良好的电气性能外，还必须具备体积小、重量轻、成本低、可靠性高、抗干扰强等特点。

针对某种移动设备的特定要求，研制了一种简单实用的车载正弦波逆变电源，采用SPWM 工作模式，以最简单的硬件配置和最通用的器件构成整个电路。

实验证明，该电源具有电路简单、成本低、可靠性高等特点，满足了实际要求。

车载逆变器（电源转换器、Power Inverter ）是一种能够将DC12V 直流电转换为和市电相同的AC220V 交流电，供一般电器使用，是一种方便的车用电源转换器。

车载电源逆变器在国外市场受到普遍欢迎。

在国外因汽车的普及率较高，外出工作或外出旅游即可用逆变器连接蓄电池带动电器及各种工具工作。

中国进入WTO 后，国内市场私人交通工具越来越多，因此，车载逆变器电源作为在移动中使用的直流变交流的转换器，会给你的生活带来很多的方便，是一种常备的车用汽车电子装具用品。

通过点烟器输出的车载逆变器可以是20W 、40W 、80W 、120W 直到150W ，功率规格的。

再大一些功率逆变电源200W，300W，400W，500W，600W，700W，800W，1000W，1500W 要通过连接线接到电瓶上。

设计汽车逆变电源，提出了一种低成本的方波逆变电源的基本原理及制作方法；介绍了驱动电路芯片SG3524 和IR2110 的使用；设计驱动和保护电路；给出输出电压波形的实验结果。

本文阐述了要求非常高的车载电源的设计及实验过程中的一些特殊问题的解决措施，提出了一些新颖的观点。