单相桥式逆变电路设计

《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。

5、课题五：直流升压斩波电路的设计

已知直流输入电压200V，负载自拟，要求输出电压在300~400V可调，其它性能指标自定。

6、课题六：直流升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100~300V连续可调，其它性能指标自定。

7、课题七：单相桥式逆变电路的设计

已知直流输入电压100V，负载自拟，要求交流输出电压频率范围在30~60HZ，电压在30~50V范围可调，其它性能指标自定。

8、课题八：单相交流调压电路设计

已知单相交流输入交流电压220V，负载自拟，要求输出交流电压在0~220V 可调，其它性能指标自定。

9、课题九：三相交流调压电路的设计

已知三相交流输入交流线电压380V，负载自拟，要求输出交流电压在0~200V可调，其它性能指标自定。

10、课题十：三相桥式逆变电路的设计

已知直流输入电压100V，负载自拟，要求交流输出电压频率范围在30~60HZ，电压在30~50V范围可调，其它性能指标自定。

注意：若已经按上课时我讲解的内容和安排的课题进行了设计，则不必再更改。

五、格式要求

1、格式严格按照教务处规定的毕业设计格式；

2、文档内容：

1）绪言：主要介绍对本课程学习情况；本设计内容的掌握情况；拟出设计任务书。

2）主电路设计：

（1）电路原理图：用CAD绘制电路；

（2）原理分析：用自己的语言；

（3）参数计算：请用公司编辑器；

（4）器件选择

3）控制电路设计：

（1）电路原理框图

（2）电路原理图

（3）原理分析

（4）主要器件介绍

4）保护电路及其它辅助电路的设计

（1）保护电路的作用；

（2）电路原理图；

（3）原理分析

5）仿真分析

（1）仿真模型的建立方法

（2）仿真电路模型；

（3）仿真效果图；

（4）仿真结果分析。

6）设计总结

用自己的语言介绍如何完成本次设计的，通过设计自己有哪些方面提高，对本课程教学有什么建议等。

7）附录：系统总图

一前言 (1)

1.1电力电子简介 (1)

二单相桥式逆变电路 (2)

2.1电压型与电流型的区别 (2)

2,2电压型逆变电路 (2)

三单相桥式PWM逆变主电路设计 (4)

3.1逆变控制电路的设计 (4)

3.2主电路仿真图的设计 (5)

3.3有关参数计算 (5)

四驱动和保护电路的设计 (6)

4.1过电流保护 (6)

4.2驱路的设计……………………………………………………………

五仿真实验 (8)

5.1 单相桥式PWM逆变主电路原理图 (8)

5.2 控制电路原理图 (9)

5.3 仿真所得波形 (10)

5.4 波形分析 (12)

六设计总结 (13)

七参考文献 (14)

八致谢 (15)

摘要

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。

本次课程设计的原理图仿真是基于MATLZB的SIMULINK，由于MATLAB软件中电源等器件均为理想器件，使得仿真电路相对较为简便，不影响结果输出。设计主要是对电阻负载输出电流、

电压与器件IGBT输出电压的波形仿真。

关键字：单相；全桥；逆变；IGBT

ABSTRACT

Control circuit with MCU as main components, inverter, voltage, frequency stabilized output power protection equipment. SPWM wave using the equivalent area, and single chip microcomputer as the leading factor, output triangle and sine wave and the two wave of superposition trigger output SPWM wave to control the inverter circuit, the variable frequency AC to DC programming

Keywords inverted circuit sine wave pulse triggering

一前言

电力电子技术是利用电力电子器件对电能进行控制和转换的学科。它包括电力电子器件、变流电路和控制电路三个部分，是电力、电子、控制三大电气工程技术领域之间的交叉学科。随着科学技术的发展，电力电子技术由于和现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等许多领域密切相关，已逐步发展成为一门多学科相互渗透的综合性技术学科。

随着电力电子技术的飞速发展，正弦波输出变压变频电源已被广泛应用在各个领域中，与此同时对变压变频电源的输出电压波形质量也提出了越来越高的要求。对逆变器输出波形质量的要求主要包括两个方面：一是稳态精度高；二是动态性能好。因此，研究开发既简单又具有优良动、静态性能的逆变器控制策略，已成为电力电子领域的研究热点之一。电力电子器件的发展经历了晶闸管（SCR）、可关断晶闸管（GTO）、晶体管（BJT）、绝缘栅晶体管（IGBT）等阶段。目前正向着大容量、高频率、易驱动、低损耗、模块化、复合化方向发展，与其他电力电子器件相比，IGBT具有高可靠性、驱动简单、保护容易、不用缓冲电路和开关频率高等特点，为了达到这些高性能，采用了许多用于集成电路的工艺技术，如外延技术、离子注入、精细光刻等。IGBT最大的优点是无论在导通状态还是短路状态都可以承受电流冲击。它的并联不成问题，由于本身的关断延迟很短，其串联也容易。尽管IGBT模块在大功率应用中非常广泛，但其有限的负载循环次数使其可靠性成了问题，其主要失效机理是阴极引线焊点开路和焊点较低的疲劳强度，另外绝缘材料的缺陷也是一个问题。在现有的正弦波输出变压变频电源产品中，为了得到SPWM波，一般都采用双极性调制技术。该调制方法的最大缺点是它的4个功率管都工作在较高频率(载波频率)，从而产生了较大的开关损耗，开关频率越高，损耗越大。本次课程设计研究单相桥式PWM逆变电路，通过该电路实现逆变电源变压、变频输出。

二单相桥式逆变电路特点及主要类型

2.1 电压型与电流型的区别

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。为了给交流侧想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。又称为续流二极管。

2.2 电压型逆变电路

2.2.1 电压型逆变电路的特点：

(1)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：

(2)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。

(3)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。

(4)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。为了给交流侧想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。又称为续流二极管。

(5) 逆变电路分为三相和单相两大类。其中，单相逆变电路主要采用桥式接法。主要有：单相半桥和单相全桥逆变电路。而三相电压型逆变电路则是由三个单相逆变电路组成。

2.2.2 单相全桥逆变电路的移相调压方式：

共四个桥臂，可看成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Ud来实现。阻感负载时，还可采用移相的方式来调节输出电压——移相调压。

图一电压型全桥无源逆变电路的电路图

V3的基极信号比V1落后θ（0＜θ＜180 °）。V3、V4的栅极信号分别比V2、V1前移180°－θ 输出电压是正负各为θ 的脉冲。改变θ 就可调节输出电压。故移相调压就是调节输出电压的脉宽。

三单相桥式逆变主电路设计

3.1 逆变控制电路的设计

单相逆变电路主要采用桥式接法。它的电路结构主要由四个桥臂组成，其中每个桥臂都有一个全控器件IGBT和一个反向并接的续流二极管，在直流侧并联有大电容而负载接在桥臂之间。其中桥臂1,4为一对，桥臂2，3为一对。可以看成由两个半桥电路组合而成。其基本电路连接图如下所示：

图2.电压型全桥无源逆变电路的电路图

由于采用绝缘栅晶体管（IGBT）来设计,如图2的单相桥式电压型无源逆变电路，此课程设计为电阻负载，故应将RLC负载中电感、电容的值设为零。此电路由两对桥臂组成，V1和V4与V2和V3两对桥臂各导通180度。再加上采用了移相调压法，所以VT3的基极信号落后于VT1的90度，VT4的基极信号落后于VT2的90度。因为是电阻负载，故晶体管均没有续流作用。输出电压和电流的波形相同，均为90度正值、90度零、90度负值、90度零……这样一直循环下去。

3.2 主电路仿真图的设计

在本次设计中，主要采用单相全桥式无源逆变电路(电阻负载)作为设计的主电路。由于软件上的电源等器件都是理想器件，故可将直流侧并联的大电容直接去掉。由以上工作原理概论的分析可得其主电路仿真图如下所示：

图3单相全桥无源逆变电路（电阻负载）电路

3.3 有关参数计算

晶闸管需一段时间才能恢复正向阻断能力，换流结束后还要使VT 1、VT 4承

受一段反压时间t ，t = t 5- t 4应大于晶闸管的关断时间t q 。

为保证可靠换流，应在u o 过零前t

= t 5- t 2时刻触发VT 2、VT 3 。. t 为触发引前时间：

i o 超前于u o 的时间

：表示为电角度：为电路工作角频率；、分别是t 、t 对应的电角度。

忽略换流过程，i o 可近似成矩形波，展开成傅里叶级数：

基波电流有效值：负载电压有效值U o 和直流电压U d 的关系（忽略L d 的损耗，忽略晶闸管压降）：

δγβt t t =+2t t t γ

?β

=+22

t t γβγ?ωβ??=+=+ ???d o 411sin sin 3sin 535I i t t t ωωωπ??=+++ ??

o 1.11cos U U ?

四驱动和保护电路的设计

4.1 过电流保护

过电流保护在电力电子变换和控制系统运行不正常或发生故障时，可能发生过电流造成开关器件的永久性损坏，快速熔断器是电力电子变换器系统中常用的一种过电流保护措施。快速熔断器的过流保护原理是基于快速熔断器特性与器件特性的保护配合来完成的，即通过选择快速熔断器的短路容量约器件的热容量，使得当发生过流时快速熔断器先熔断，以保护器件不损坏。另一种方法是采用电流检测、比较、判断，在过流瞬间及时关断电路。如图11所示,过流保护信号取自CT2,经分压、滤波后加至电压比较器的同相输入端,如图11所示。当同相输入端过电流检测信号比反相输入端参考电平高时,比较器输出高电平,使D2从原来的反向偏置状态转变为正向导通,并把同相端电位提升为高电平,使电压比较器一直稳定输出高电平。同时,该过电流信号还送到SG3525的脚10。当SG3525的脚10为高电平时,其脚11及脚14上输出的脉宽调制脉冲就会立即消失而成为零。

图4过电流保护电路

4.2驱动电路的设计

驱动电路的设计既要考虑在功率管需要导通时,能迅速地建立起驱动电压,又要考虑在需要关断时,能迅速地泄放功率管栅极电容上的电荷,拉低驱动电压。具体驱动电路如图12所示

图5 驱动电路

其工作原理是：

当光耦原边有控制电路的驱动脉冲电流流过时,光耦导通,使Q1的基极电位迅速上升,导致D2导通,功率管的栅极电压上升,使功率管导通;当光耦原边无控制电路的驱动脉冲电流流过时,光耦不导通,使Q1的基极电位拉低,而功率管栅极上的电压还为高,所以导致Q1导通,功率管的栅极电荷通过Q1及电阻R3迅速泄放,使功率管迅速可靠地关断。当然,对于功率管的保护同样重要,所以在功率管源极和漏极之间要加一个缓冲电路避免功率管被过高的正、反向电压所损坏。

五仿真实验

5.1 单相桥式逆变主电路原理图

图6单相桥式逆变主电路原理图5.2 控制电路原理图

图7控制电路原理图

5.3 仿真所得波形

IGBT1/IGBT4触发脉冲波形

图8 IGBT2/IGBT3触发脉冲

图9 DC/AC逆变波形

图10

当f=30Hz时，波形如图11.图12所示

图11

图12 当f=40Hz时，波形如图13.图14所示

图13

图14 当f=50Hz时，波形如图15.图16所示

图15

图16 当f=60Hz时，波形如图25.图26所示

图17

图18

5.4 波形分析

从上图中可以很清晰地看出产生的波形频率为10HZ，可以通过改变信号波的频率来改变IGBT的触发脉冲，从而改变逆变交流电源的频率，实现变频逆变。

IGBT单相电压型全桥无源逆变电路共有4个桥臂，可以看成两个半桥电路组合而成，采用移相调压方式后，输出交流电压有效值即可通过改变直流电压Ud来实现，也可通过改变θ来调节输出电压的脉冲宽度来改变其有效值。

由于MATLAB软件中电源等器件均为理想器件，故可将电容直接去掉。又由于在纯电阻负载中，VD1—VD4不再导通，不起续流作用，古可将起续流作用的4个二极管也去掉，对结果没有影响。

相比于半桥逆变电路而言，全桥逆变电路克服了半桥逆变电路输出交流电压幅值仅为1/2Ud的缺点，且不需要有两个电容串联，就不需要控制电容电压的均衡，因此可用于相对较大功率的逆变电源。

六设计总结

通过此次实验设计，熟悉并掌握电力电子器件的实用，对一些常用的主电路或保护电路等有深入的了解。大致上了解了单相桥式PWM逆变电路的设计，基本掌握了单相桥式PWM逆变电路的工作原理，通过仿真对电路和工作原理进一步理解，在设计以及仿真过程中所遇到的问题能过综合运用所学知识，或者在网上找些资料解决在单相桥式全控整流电路和系统设计中的一些问题，因此对单相桥式PWM逆变电路的拓扑，控制的方法，系统的主电路、控制电路和保护电路的设计方法，元器件的选择计算方法等有比较深刻的体会，间接培养了一定的电力电子电路及系统实验和调试的能力。

参考文献

单相桥式有源逆变电路设计

长江职业学院电力电子技术课程设计报告学院：机电学院学生姓名：余鸿指导教师：李莎专业：电气自动化班级：电气1401 日期： 2015.12 单相桥式有源逆变电路设计摘要：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和方法已成熟十几年了，随件。基本原理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。在逆变电路

中，把直流电能经过直交变换，向交流电源反馈能量的变换电路称之为有源逆变电路，相应的装置称为有源逆变器。关键词：整流逆变桥式有源逆变。 1前言目前，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。逆变与整流相对应，直流电变成交流电。交流侧接电网，为有源逆变。交流侧接负载，为无源逆变。有源逆变的条件：负载侧存在一个直流电源E，由他提供能量，其电势极性与变流器的整流电压相反，对晶闸管为正向偏置电压；变流器在起直流侧输出应有一个与原整流电压相反的逆变电压U，其平均值U

单相桥式全控整流及有源逆变电路的MATLAB仿真

单相桥式全控整流及有源逆变电路的MATLAB 仿真图1 单相桥式全控整流知识点回顾：整流(AC/DC)就是将交流变化为方向不变，大小为纹波的直流，相信大家都很清楚，这里就不详细介绍整流啦！逆变(DC/AC)，按负载性质的不同，逆变分为有源逆变和无源逆变。如果把逆变电路的交流侧接到交流电源上，将直流电能经过直—交变换，逆变成与交流电源同频率的交流电返回到电网上去，叫有源逆变，其相应的装置是有源逆变器。而将直流电能经过变换逆变成交流电能直接消耗在非电源性负载上者，叫无源逆变，其相应的装置是变频器。逆变与整流是变流装置的两种不同工作状态，能在同一套变流装置上实现，只是其工作条件不一样而已。首要条件是变流装置内部，使直流电压d U 改变极性，从而使功率的流向有可能发生逆转。当控制角?<≤ 900α时，变流装置工作在整流状态，直流电压d U 与直流电流d I 是同一方向，装置将交流电能转换成直流电能供给直流负载；当控制角?≤< ?18090α时，变流装置工作在逆变状态，由于晶闸管的单向导电性，电流d I 方向不变，而直流电压d U 改变了极性，装置将直流电能转换成交流电能输向电网或非电源性负载。其次是外部调件，必须是提供直流能源，而且是d U E > 。仿真环境： MATLAB (R2009b) 实验一：电感性负载整流 1.电路搭建

元件路径晶闸管T SimPowerSystems/Power Electronics/Thyristor 交流电源AC100V SimPowerSystems/Electrical Sources/AC Voltage Source 脉冲发生器Pulse Generator Simulink/Sources/Pulse Generator 支路RLC SimPowerSystems/Elements/Series RLC Branch 电压测量Vd SimPowerSystems/Measurements/Voltage Measurement 电流测量SimPowerSystems/Measurements/Current Measurement 示波器Scope Simulink/Sinks/Scope 选择器Selector Simulink/Signal Routing/Selector 3.参数设置

1单相桥式全控整流和有源逆变电路实验实验报告

实验报告课程名称：现代电力电子技术实验项目：单相桥式全控整流及有源逆变电路实验实验时间： 2012/10/19 实验班级：总份数：指导教师：朱鹰屏自动化学院电力电子实验室二〇〇年月日

广东技术师范学院实验报告学院：自动化学院专业：电气工程及其自动化班级：成绩：姓名：学号：组别：组员：实验地点：电力电子实验室实验日期：10/19指导教师签名：实验（一）项目名称：单相桥式全控整流及有源逆变电路实验1.实验目的和要求 (1)加深理解单相桥式全控整流及逆变电路的工作原理。 (2)研究单相桥式变流电路整流的全过程。 (3)研究单相桥式变流电路逆变的全过程，掌握实现有源逆变的条件。 (4)掌握产生逆变颠覆的原因及预防方法。 2.实验原理图3-8为单相桥式整流带电阻电感性负载，其输出负载R用D42三相可调电阻器，将两个900Ω接成并联形式，电抗Ld用DJK02面板上的700mH，直流电压、电流表均在DJK02面板上。触发电路采用DJK03-1组件挂箱上的“锯齿波同步移相触发电路Ⅰ”和“Ⅱ”。图3-9为单相桥式有源逆变原理图，三相电源经三相不控整流，得到一个上负下正的直流电源，供逆变桥路使用，逆变桥路逆变出的交流电压经升压变压器反馈回电网。“三相不控整流”是DJK10上的一个模块，其“心式变压器”在此做为升压变压器用，从晶闸管逆变出的电压接“心式变压器”的中压端Am、Bum，返回电网的电压从其高压端A、B输出，为了避免输出的逆变电压过高而损坏心式变压器，故将变压器接成Y/Y接法。图中的电阻R、电抗Ld和触发电路与整流所用相同。有关实现有源逆变的必要条件等内容可参见电力电子技术教材的有关内容。 3.主要仪器设备

单相桥式逆变电路设计

《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。 5、课题五：直流升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300~400V可调，其它性能指标自定。 6、课题六：直流升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100~300V连续可调，其它性能指标自定。 7、课题七：单相桥式逆变电路的设计已知直流输入电压100V，负载自拟，要求交流输出电压频率范围在30~60HZ，电压在30~50V范围可调，其它性能指标自定。 8、课题八：单相交流调压电路设计已知单相交流输入交流电压220V，负载自拟，要求输出交流电压在0~220V 可调，其它性能指标自定。 9、课题九：三相交流调压电路的设计已知三相交流输入交流线电压380V，负载自拟，要求输出交流电压在0~200V可调，其它性能指标自定。 10、课题十：三相桥式逆变电路的设计已知直流输入电压100V，负载自拟，要求交流输出电压频率范围在30~60HZ，电压在30~50V范围可调，其它性能指标自定。注意：若已经按上课时我讲解的内容和安排的课题进行了设计，则不必再更改。五、格式要求

单相半桥无源逆变器设计

电气与电子信息工程学院计算机控制课程设计

单相半桥无源逆变电路设计设计题目：（专升本）班专业班级：电气工程及其自动化2010 学号： 2 勇姓名：朱组人：严康孙希凯同黄松柏指导教师：南光群 2011/11/21 设计时间：2011/11/13～电力电子室设计地点：课程设计成绩评定表电力电子学勇 2 姓名朱单相半桥无源逆变电路设计课程设计题 26 / 1

26 / 2 指导教师签字：日20 12 月2011年《电力电子课程设计》课程设计任务书 1学期2012 学年第～2011 2010电气工程及其自动化勇专业班级学生姓名：朱

专升本工作部门：电气学院电气自动化教指导教师：南光群、黄松柏研室一、课程设计题目：单相桥式晶闸管整流电路设计1. 2. 三相半波晶闸管整流电路设计 3. 三相桥式晶闸管整流电路设计降压斩波电路设计 4. 升压斩波电路设计5. 单相半桥无源逆变电路设计6. 7. 单相桥式无源逆变电路设计单相交流调压电路设计8. 逆变器设计SPWM9. 三相桥式26 / 3 二、课程设计内容 1. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件，能独立而正确地进行方案论证和电路设计，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整； 2. 学会查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数； 3. 编写设计说明书，参考毕业设计论文格式撰写设计报告（5000字以上）。

注：详细要求和技术指标见附录。三、进度安排 1．时间安排．执行要求2电力电子课程设计共9个选题，每组不得超过6人，要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的系统主电路、控制电路等详细的设计（包括计算和器件选型）。严禁抄袭，严禁两篇设计报告基本相同，甚至完全一样。四、基本要求（1）参考毕业设计论文要求的格式书写，所有的内容一律打印；

单相桥式全控整流电路实验及有源逆变电路

单相桥式全控整流电路实验及有源逆变电路 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】

重庆三峡学院实验报告课程名称电力电子技术实验名称单相桥式全控整流电路实验实验类型验证学时 2 系别电信学院专业电气工程及自动化年级班别 2015级2班开出学期 2016-2017下期学生姓名袁志军学号 4228 实验教师谢辉成绩 2017 年 5 月 14 日

U2(V)220220220220 U d(计算值)(V)99 计算公式:U d＝(1+cosα)/2 （2）60゜（3）90゜（1）30゜ U d ＝(1+cosα)/2 = U d ＝(1+cosα)/2 =99V U d ＝(1+cosα)/2 =

（3）120゜七、注意事项（1）在本实验中，触发脉冲是从外部接入DJKO2面板上晶闸管的门极和阴极，此时,应将所用晶闸管对应的正桥触发脉冲或反桥触发脉冲的开关拨向“断”的位置，并将U lf 及U lr 悬空，避免误触发。（2）为了保证从逆变到整流不发生过流，其回路的电阻R 应取比较大的值，但也要考虑到晶闸管的维持电流，保证可靠导通。八、思考题实现有源逆变的条件是什么 1）外部条件：一定要有直流电源，其极性必须和晶闸管导通方向一致，其值应稍大于变流器直流侧平均电压。 2）内部条件：要求晶闸管的控制角a>90度，使Ud 为负值。 3）充分条件：电路支流回路中必须要有足够大的电感，以保证有源逆变连续进行。九、实验总结此次试验，进行了单相桥式全控整流电路实验，有四只晶闸管，两只桥臂，两两一组，分别采用互差180度的正反脉冲，由于要求各组晶闸管触发时间一致，对于实验精度高，要求严格。实验前首先检查各个器件的完好性，避免接好线后盲目查找错误，特别是检查触发脉冲的情况。在实验中，出现了加脉冲后，晶闸管未工作的情况，经检查发现诸多晶闸管损坏，导致脉冲不起作用。总之，在做实验时，要对实验熟悉，做到心中有数，严格按照实验步骤，切不可怀侥幸心理而不检查器件；在出现实验现象有误时，不要慌乱，借助实验仪器检查仪器，培养自己查错纠错的能力。最后，我们用matlab 仿真完成了实验，完整观察了晶闸管，负载的电流，电压波形。教师评语： U d ＝(1+cosα)/2 =

电流源型单相全桥逆变电路

电流源型单相全桥逆变电路的设计摘要本次设计说明书首先介绍了电流源型单相全桥逆变电路的特点和原理，用单相桥式电流型逆变电路的原理图说明了该电路是采用负载换相方式工作的，要求负载电流略超前于负载电压，又详细分析该电路的工作过程，并用图给出该逆变电路的工作波形。最后根据以上分析运用仿真软件PSIM对电路进行仿真设计，得到波形图。关键词：电流源型单相电路，逆变电路，PSIM仿真 ' 目录

. 1.电流源型单相全桥逆变电路研究-----------------------------------------3 逆变电路介绍----------------------------------------------------3 电流型逆变电路的主要特点----------------------------------------3 电流源型单相全桥逆变电路----------------------------------------3 电流源型单相全桥逆变电路工作过程--------------------------------4 2.电流源型单相全桥逆变电路设计------------------------------------------7 电路设计原理----------------------------------------------------7 电路仿真图------------------------------------------------------7 3.参数设定及仿真结果----------------------------------------------------8 直流侧仿真------------------------------------------------------8 ) 参数设定-------------------------------------------------8 仿真结果-------------------------------------------------8交流侧仿真------------------------------------------------------8 参数设定-------------------------------------------------8 仿真结果-------------------------------------------------9 4.小结------------------------------------------------------------------9 5.参考文献--------------------------------------------------------------10 :

单相全桥和半桥无源逆变电路

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; d 2)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; d 2)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。课程设计任务书 4(主要参考文献: 1、樊立萍，王忠庆.电力电子技术.北京:北京大学出版社,2006 2、徐以荣，冷增祥.电力电子技术基础.南京:东南大学出版社，1999 3、王兆安,黄俊.电力电子技术.北京:机械工业出版社,2005 4、童诗白.模拟电子技术.北京:清华大学出版社, 2001

单相桥式全控整流电路

单相桥式全控整流电路一、原理图1.1为单相桥式全控整流带电阻电感性负载，图中DJK03是装置上的晶闸管触发装置。假设电路已工作于稳态。在u2正半周期，触发角α处给晶闸管VT1和VT4加触发脉冲使其开通，ud=u2。负载中有电感存在时负载电流不能突变，电感对负载电流起平波作用，假设负载电感很大，负载电流id连续且波形近似为一水平线，u2过零变负时，由于电感的作用晶闸管VT1和VT4中仍流过电流id，并不关断。至ωt=π+α时刻，给VT3和VT2加触发脉冲，因VT3和VT2本已承受正电压，故两管导通。VT3和VT2导通后，u2通过VT3和VT2分别向VT1和VT4施加反压使VT1和VT4关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT3和VT2上，此过程成为换相，亦称换流。至下一周期重复上述过程，如此循环下去，其平均值为Ud=0.9U2。图1.2为单相桥式有源逆变电路实验原理图，三相电源经三相不控整流，得到一个上负下正的直流电源，供逆变桥路使用，逆变桥路逆变出的交流电压经升压变压器反馈回电网。图中的电阻Rp、电抗Ld和触发电路与单相桥式整流电路相同。产生有源逆变的条件如下：（1）要有直流电动势，其极性需和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压。（2）要求晶闸管的控制角α>π/2.，使Ud为负值。两者必须同时具备才能实现有源逆变。二、实验内容（1）单相桥式全控整流电路带电阻性负载。（2）单相桥式有源逆变电路带电阻电感性负载。（3）有源逆变电路逆变颠覆现象的观察。（4）单相桥式整流、单相桥式有源逆变电路带电阻电感性负载时MATLAB的仿真。三、实验仿真 1.带电阻电感性负载的仿真启动MATLAB，进入SIMULINK后新建文档，绘制单相桥式全控整流电路模型，如图1.3所示。双击各模块，在出现的对话框内设置相应的参数。

IGBT单相电压型全桥无源逆变电路设计.

电子技术课程设计说明书 IGBT 单相电压型全桥无源逆变电路设计学生姓名：学号：学院：专指导教师： 2013年01月 XXX 1005044245 信息与通讯工程学院电气工程及其自动化

中北大学电子技术课程设计任务书 2012/2013 学年第一学期学院：信息与通讯工程学院专业：电气工程及其自动化学生姓名：胡定章学号： 1005044245 课程设计题目：IGBT单相电压型全桥无源逆变电路设计起迄日期: 12月24日~ 01月4 日课程设计地点:电气工程系软件实验室指导教师:石喜玲系主任：王忠庆下达任务书日期: 2012 年 12 月 24日

课程设计任务书

目录 1 引言 (1) 2 工作原理概论 (1) 2.1 IGBT的简述 (1) 2.2 电压型逆变电路的特点及主要类型 (2) 2.3 IGBT单相电压型全桥无源逆变电路原理分析 (2) 3 主电路设计及参数选择 (3) 3.1 主电路仿真图 (3) 3.2参数设置及计算 (3) 3.2.1参数设置 (3) 3.2.2计算 (3) 3.2.3设置主电路 (4) 4 仿真电路结果的分析 (5) 4.1 仿真电路图 (5) 1.1.14.1.1 触发电平与负载输出波的波形图 (5) 4.1.2 IGBT电流电压波形图 (6) 4.2 仿真波形分析 (6) 5 总结 (7) 参考文献 (7)

2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，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。 3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错误！未找到引用源。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，使得电阻错误！未找到引用源。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

单相桥式全控整流及有源逆变电路实验实验报告记录

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

实验报告课程名称：现代电力电子技术实验项目：单相桥式全控整流及有源逆变电路实验实验时间：2012/10/19 实验班级：总份数：指导教师：朱鹰屏自动化学院电力电子实验室二〇〇年月日

广东技术师范学院实验报告学院：自动化学院专业：电气工程及其自动化班级：成绩：姓名：学号：组别：组员：实验地点：电力电子实验室实验日期： 10/19 指导教师签名：实验（一）项目名称：单相桥式全控整流及有源逆变电路实验 1. 实验目的和要求 (1)加深理解单相桥式全控整流及逆变电路的工作原理。 (2)研究单相桥式变流电路整流的全过程。 (3)研究单相桥式变流电路逆变的全过程，掌握实现有源逆变的条件。 (4)掌握产生逆变颠覆的原因及预防方法。 2. 实验原理图3-8为单相桥式整流带电阻电感性负载，其输出负载R 用D42三相可调电阻器，将两个900Ω接成并联形式，电抗Ld 用DJK02面板上的700mH ，直流电压、电流表均在DJK02面板上。触发电路采用DJK03-1组件挂箱上的“锯齿波同步移相触发电路Ⅰ”和“Ⅱ”。图3-9为单相桥式有源逆变原理图，三相电源经三相不控整流，得到一个上负下正的直流电源，供逆变桥路使用，逆变桥路逆变出的交流电压经升压变压器反馈回电网。“三相不控整流” 是DJK10上的一个模块，其“心式变压器”在此做为升压变压器用，从晶闸管逆变出的电压接“心式变压器”的中压端Am 、Bum ，返回电网的电压从其高压端A 、B 输出，为了避免输出的逆变电压过高而损坏心式变压器，故将变压器接成Y/Y 接法。图中的电阻R 、电抗Ld 和触发电路与整流所用相同。有关实现有源逆变的必要条件等内容可参见电力电子技术教材的有关内容。 3. 主要仪器设备预习情况操作情况考勤情况数据处理情况

单相全桥逆变电路原理

单相全桥型逆变电路原理电压型全桥逆变电路可看成由两个半桥电路组合而成，共4个桥臂，桥臂1和4为一对，桥臂2和3为另一对，成对桥臂同时导通，两对交替各导通180° , 电压型全桥逆变电路输出电压uo 的波形和半桥电路的波形uo 形状相同，也是矩型波，但幅值高出一倍，Um=Ud 输出电流io 波形和半桥电路的io 形状相同，幅值增加一倍 VD1 、V1、VD2、V2相继导通的区间，分别对应VD1和VD4、V1和V4、VD2和VD3、V2和V3相继导通的区间 + - U VD 3 VD 4

单相半桥电压型逆变电路工作波形￥全桥逆变电路是单相逆变电路中应用最多的，对电压波形进行定量分析将幅值为Uo 的矩形波 uo 展开成傅里叶级数，得其中基波幅值Uo1m 和基波有效值Uo1分别为上述公式对半桥逆变电路也适用，将式中的ud 换成Ud /2 d d o1m 27.14U U U == π d d 1o 9.022U U U == π O O ON u o U - U m i o 《 VD 1 VD 2 VD 1 VD 2 ?? ? ??+++= t t t U u ωωωπ5sin 513sin 31sin 4d o

uo 为正负电压各为180°的脉冲时，要改变输出电压有效值只能通过改变输出直流电压Ud 来实现 / t 1时刻前V 1和V 4导通，输出电压u o 为u d t 1时刻V 3和V 4栅极信号反向，V 4截止，因i o 不能突变，V 3不能立即导通，VD 3导通续流，因V 1和VD 3同时导通，所以输出电压为零各IGBT 栅极信号uG1~uG4及输出电压uo 、输出电流io 的波形 u u u u u i o o °正偏， 12补，V 3和V 4栅极信号互补 ? V 3的基极信号不是比V 1落后 180°，而是只落后 ( 0< <180°) ? V 3、V 4的栅极信号分别比V 2、V 1 VD 3 VD 4

MOSFET单相桥式无源逆变电路设计

目录 MOSFET和电压型无源逆变电路简介 (1) 1.MOSFET简介 (1) 2.电压型无源逆变电路简介 (1) 主电路图设计和参数计算 (2) 1.主电路图设计 (2) 2.相关参数计算 (2) 驱动电路的设计和选型 (4) 1.驱动电路简介 (4) 2.驱动电路的选用 (4) 电路的过电压保护和过电流保护设计 (5) 1.过电压保护 (5) 2.过电流保护 (7) 3.保护电路的选择以及参数计算 (8) MATLAB仿真 (10) 1.主电路图以及参数设定 (10) 2.仿真结果 (14) 总结与体会 (15) 附录：电路图 (16)

一、MOSFET和电压型无源逆变电路的介绍 1.MOSFET简介金属-氧化层半导体场效晶体管，简称金氧半场效晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管（field-effect transistor）。MOSFET依照其“通道”的极性不同，可分为“N型”与“P型”的MOSFET，通常又称为NMOSFET与PMOSFET，其他简称尚包括NMOS FET、PMOS FET、nMOSFET、pMOSFET等。其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW 的电力电子装置。 2.电压型无源逆变电路简介把直流电变成交流电称为逆变。逆变电路分为三相和单相两大类。其中，单相逆变电路主要采用桥式接法。主要有：单相半桥和单相全桥逆变电路。而三相电压型逆变电路则是由三个单相逆变电路组成。如果将逆变电路的交流侧接到交流电网上，把直流电逆变成同频率的交流电反送到电网去，称为有源逆变。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。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。

单相全桥逆变电路毕业设计

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。

单相桥式PWM逆变电路设计说明

文理学院芙蓉学院课程设计报告课程名称：系部：电气与信息工程学院专业班级：自动化0902班学生：小龙指导教师：熬章洪完成时间：报告成绩：

目录一、课程设计任务 (2) 二、SPWM逆变器的工作原理 (2) 1.工作原理 (3) 2.控制方式 (4) 3.单片机电源与程序下载模块 (7) 4.正弦脉宽调制的调制算法 (8) 5.基于STC系列单片机的SPWM波形实现 (11) 三、总结 (14) 四、心得体会 (15) 五、附录： (17) 1.程序 (17) 2.模拟电路图 (19)

3.电路图 (22) 摘要：单片机控制逆变电路，以逆变器为主要元件，稳压、稳频输出的电源保护设备。采用面积等效的SPWM波，又单片机为主导，输出三角波和正弦波再由这两个波相叠加输出spwm波来控制逆变电路的触发，使其把直流编程频率可变的交流电关键字：单片机逆变电源正弦波脉冲触发单相桥式PWM逆变电路设计一、课程设计任务对单相桥式pwm逆变电路的主电路及控制电路进行设计，参数要求如下：直流电压为12 V，L=1mH，要求频率可调，输出为5V的正弦交流电。设计要求：1.理论设计：了解掌握单相桥式PWM逆变电路的工作原理，设计单相桥式PWM逆变电路的主电路和控制电路。包括： IGBT电流，电压额定的选择驱动电路的设计画出完整的主电路原理图和控制原理图列出主电路所用元器件的明细表二、SPWM逆变器的工作原理由于期望的逆变器输出是一个正弦电压波形，可以把一个正弦半波分作N 等分。然后把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用个与此面积相等的等高矩形脉冲来代替，矩形脉冲的中点与正弦波每一等分的中点重合。这样，由N 个等幅不等宽的矩形脉冲所组成的波形为正弦的半周等效。同样，正弦波的负半周也可用相同的方法来等效。

电力电子课程设计---单相桥式晶闸管有源逆变电路设计

课程设计说明书学院：信息与通信工程学院专业：自动化题目：单相桥式晶闸管有源逆变电路设计（反电势阻感负载） 2011年12月31日

课程设计任务书

一、绪论 1.逆变技术介绍：逆变技术的原理早在1931 年就有人研究过，从1948 年美国西屋电气公司研制出第一台3KHZ 感应加热逆变器至今已有近60 年历史了，而晶闸

管SCR 的诞生为正弦波逆变器的发展创造了条件，到了20 世纪70 年代，可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（BJT）的问世使得逆变技术得到发展应用。到了20 世纪80 年代，功率场效应管（MOSFET）、绝缘栅极晶体管（IGBT）、MOS 控制晶闸管（MCT）以及静电感应功率器件的诞生为逆变器向大容量方向发展奠定了基础，因此电力电子器件的发展为逆变技术高频化，大容量化创造了条件。进入80 年代后，逆变技术从应用低速器件、低开关频率逐渐向采用高速器件，提高开关频率方向发展。逆变器的体积进一步减小，逆变效率进一步提高，正弦波逆变器的品质指标也得到很大提高。 2.软件介绍： NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借NI Multisim，可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器，能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与NI LabVIEW和SignalExpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。二、原理概述在电力电子技术中，把直流电能变换成为交流电能的过程称为逆变。当交流侧为供电电源时称为有源逆变。要使负载侧反过来通过变流器向交流电源供电（即能量反传递）而且电流流向不变，则在负载侧必须存在一个直流电源E（电动势），这个电源可以是电池，也可以是直流发电机或直流电动机运行在发电状态，这个电源的极性与整流电压极性相反。两个电源之间的能量交换必须使这两电源同极性相连接。这样，欲使负载中直流电源的能量反流回交流电源中去，则必须要求变流器能产生一个与原整流电压U αd 极性相反的电压，称之为逆变电压U βd ，且U βd

电力电子课程设计-IGBT单相电压型全桥无源逆变电路

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，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。为了给交流侧想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。又称为续流二极管。逆变电路分为三相和单相两大类。其中，单相逆变电路主要采用桥式接法。主要有：单相半桥和单相全桥逆变电路。而三相电压型逆变电路则是由三个单相逆变电路组成。 2.3 IGBT单相电压型全桥无源逆变电路原理分析单相逆变电路主要采用桥式接法。它的电路结构主要由四个桥臂组成，其中每个桥臂都有一个全控器件IGBT和一个反向并接的续流二极管，在直流侧并联有大电容而负载接在桥臂之间。其中桥臂1,4为一对，桥臂2，3为一对。可以看成由两个半桥电路组合而成。其基本电路连接图如下所示：

IGBT单相电压型半桥无源逆变电路设计

1 引言本次课程设计的题目是IGBT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。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。电力电子技术课程设计是电力电子技术课程理论教学之后的一个实践教学环节。其目的是训练学生综合运用学过的各种变流电路原理的基础知识，独立完成查找资料、选择方案、设计电路、撰写报告的能力，使学生进一步加深对变流电路基本理论的理解和基本技能的运用，为今后的学习和工作打下坚实的基础。 2 工作原理概论 2.1 IGBT单相电压型半桥无源逆变电路 2.1.1单相电压型逆变电路（1）半桥逆变电路结构及其工作原理 V 1和V 2 栅极信号各半周正偏、半周反偏，二者互补。输出电压u o 为矩形波，幅值为Um=Ud/2，输出电流i o 波形随负载而异，感性负载时，V 1 或V 2 通时，i o 和u o 同方向，直流侧向负载提供能量，VD 1或VD 2 通时，i o 和u o 反向，电感中贮能向直流侧反馈，VD 1、VD 2 称为反馈二极管，还使i o 连续，又称续流二极管。单相半桥电压型逆变电路及其工作波形

优点：简单，使用器件少。缺点：交流电压幅值U d/2，直流侧需两电容器串联，要控制两者电压均衡，用于几k W以下的小功率逆变电源。 2.1.2 IGBT绝缘栅双极型晶体管 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，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。GTR 饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。 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。为了给交流侧想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。又称为续流二极管。逆变电路分为三相和单相两大类。其中，单相逆变电路主要采用桥式接法。主要有：单相半桥和单相全桥逆变电路。而三相电压型逆变电路则是由三个单相逆变电路组成。 2.3 根据设计题目要求的指标，通过查阅有关资料分析其工作原理，确定各器件参数，设计电路原理图；设计条件： =100V 1.电源电压：直流U d 2.输出功率：300W

MOSFET单相全桥无源逆变电路要点

电力电子技术课程设计说明书 MOSFET单相桥式无源逆变电路设计（纯电阻负载）院、部：电气与信息工程学院学生姓名：指导教师：王翠职称副教授专业：自动化班级：自本1004班完成时间：2013-5-24

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MOSFET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MOSFET作为开关器件，将直流电压Ud 逆变为频率为1KHZ的方波电压，并将它加到纯电阻负载两端。本次课程设计的原理图仿真是基于MATLZB的SIMULINK，由于MATLAB软件中电源等器件均为理想器件，使得仿真电路相对较为简便，不影响结果输出。设计主要是对电阻负载输出电流、电压与器件MOSFET输出电压的波形仿真。关键词：单相；全桥；无源；逆变；MOSFET;

1 MOSFET的介绍及工作原理 (4) 2 电压型无源逆变电路的特点及主要类型 (5) 2.1电压型与电流型的区别 (5) 2.2逆变电路的分类 (5) 2.3有源与无源的区别 (5) 3 电压型无源逆变电路原理分析 (6) 4 主电路设计及参数选择 (7) 4.1主电路仿真图 (7) 4.2参数计算 (7) 4.3参数设置 (8) 5 仿真电路结果与分析 (11) 5.1触发电平的波形图 (11) 5.2电阻负载输出波形图 (12) 5.3器件MOSFET的输出波形图 (12) 5.4仿真波形分析 (14) 6 总结 (15) 参考文献 (16) 致谢 (17)

1 MOSFET的介绍及工作原理 MOSFET的原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体），FET（Field Effect Transistor 场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的 MOS 型（Metal Oxide Semiconductor FET）,简称功率 MOSFET（Power MOSFET）。结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor——SIT）。其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于 GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过 10kW 的电力电子装置。功率 MOSFET 的种类：按导电沟道可分为 P 沟道和 N 沟道。按栅极电压幅值可分为耗尽型和增强型，当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道的称为耗尽型；对于 N （P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道的称为增强型；功率 MOSFET主要是N沟道增强型。本次设计采用N沟道增强型。