《电力电子技术》课程设计说明书单相桥式逆变电路的设计
学院：电气信息与工程学院
学生姓名：***
指导教师：肖文英职称副教授
专业：电气工程及其自动化
班级：电气1505班
学号：***********
完成时间：2018年6月
湖南工学院电力电子技术课程设计课题任务书
学院：电气与信息工程学院专业：电气工程及其自动化专业\自动化专业
摘要
在已有的各种电源中，蓄电池、干电池、太阳能电池等都是直流电源，当需要把这些电源向交流负载供电时，就需要逆变电路。另外，交流电动机调速用的变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置使用非常广泛，其电路的核心部分都是逆变电路。
本次设计采用的是PWM型逆变电路。为了对PWM型逆变电路进行分析，首先建立了逆变器控制所需的电路模型，采用IGBT作为开关器件，并对单相桥式电压型逆变电路和PWM控制电路的工作原理进行了分析，运用MATLAB中的SIMULINK对电路进行了仿真，给出了仿真波形，并运用MATLAB提供的powergui模块对仿真波形进行了FFT分析（谐波分析）。通过仿真分析表明，运用PWM控制技术可以很好的实现逆变电路的运行要求。
在本次设计中我主要负责设计过程中搜集资料、数据的计算以及相关文档的整理。
关键词：逆变电路；PWM控制技术；换流
目录
1 绪论 (1)
2 课程设计的方案 (2)
2.1概述 (2)
2.2系统组成方案 (2)
2.2.1 单相桥式整流电路的结构 (2)
2.2.2 单相桥式无源逆变电路的结构 (3)
3 主电路设计 (4)
3.1单相桥式整流主电路 (4)
3.1.1 单相桥式整流主电路图 (4)
3.1.2 工作原理 (4)
3.2单相桥式无源逆变电路主电路 (5)
3.2.1 单相桥式整流电路主电路图 (5)
3.2.2 工作原理 (6)
3.3主要元器件的选择 (6)
4 控制电路设计 (9)
4.1单相桥式整流电路控制 (9)
4.1.1 触发电路 (9)
4.1.2 保护电路 (10)
4.2单相桥式无源逆变电路控制电路 (11)
4.2.1 驱动电路 (11)
4.2.2 保护电路 (12)
5 MATLAB仿真 (14)
5.1单相桥式整流电路的仿真 (14)
5.2单相桥式无源逆变电路的仿真 (17)
6 课程设计总结 (19)
参考文献 (20)
1.绪论
整流电路就把交流电转换为直流电的电路。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定，其作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。另外，还有采用全控型器件的电路，其主要控制方式为PWM脉宽调制式，后来，又把驱动，控制，保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC），随着全控型电力电子器件的发展，电力电子电路的工作频率也不断提高。同时，电力电子器件的开关损耗也随之增大，为了减小开关损耗，软开关技术便应运而生，零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）把电力电子技术和整流电路的发展推向了新的高潮。
逆变电路与整流电路相对应，是把直流电变成交流电的电路。当交流侧接在电网上，即交流侧接有电源时，称为有源逆变；而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。另外，逆变电路输出电压基波方均根值随外加控制信号电压的大小作连续调节。逆变电路的基本功能固然是将直流电能改变成所需频率的交流电能，但含逆变电路的工业特殊交流电源，除了必须具备变频功能之外，还要求其出端电压在一定范围内连续可调。例如：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。它的基本作用是在控制电路的控制下将中间直流电路输出的直流电源转换为频率和电压都任意可调的交流电源。再例如，为了防止交流电动机磁路饱和，用于变频调速的电源输出电压需要与工作频率同步调节,以保持U/f值为常数（其中U 为电源输出基波电压方均根值,f为工作频率）。为了适应不同工件和工艺规范的需要，用于感应加热的电源输出功率需要在一定范围内连续可调（相当于电源输出电压可调）。为了在电网和负载波动条件下维持输出电压恒定，各种恒压电源（如不停电电源等）必须具备输出电压快速调节的功能等等。
2.课程设计的方案
2.1概述
本次设计主要设计单相桥式整流电路和单相全桥无源逆变电路。这两个电路在电力电子这门课程中算是比较简单的电路，但同时也是基础型的电路。这次设计不仅可以更直观的了解电路的工作情况和各个器件的工作原理，使自己对电力电子知识的掌握更加清晰、牢固。同时可以通过对比来分辨两个电路的不同作用。
整流电路要求输入单相电网220V，输出电压0~100V，电阻性负载，，R=20欧姆，通过设计整流电路并按照要求参数进行仿真，可以得到相应的波形。逆变电路要求单相全桥无源逆变，输出功率200W，输出电压100Hz方波，应采用无源方波逆变电路，通过对参数的正确设置，就可以仿真出所求波形。
2.2系统组成总体结构
2.2.1单相桥式整流电路的结构
单相桥式整流电路在输入单相电源后经过变压器带动驱动电路使晶闸管处于通状态来控制整流电路的通断，整流电路与负载相连得到整流后的波形，保护电路在整个过程中保证电路的正常运行，防止过压或过流情况的发生。
图2.1 单相桥式整流电路的结构
