单相PWM整流电路设计(电力电子课程设计)
单相桥式PWM逆变电路设计
单相桥式PWM逆变电路设计一、设计原理单相桥式PWM逆变电路由整流桥、滤波电路、逆变桥和控制电路组成。
整流桥将输入的交流电转换为直流电，滤波电路对直流电进行平滑处理，逆变桥将直流电转换为交流电输出，控制电路对逆变桥进行PWM控制，调节输出电压的幅值和频率。
二、设计方法1.选择逆变桥和整流桥元件：根据输出功率的要求选择合适的逆变桥和整流桥元件，常见的有MOSFET、IGBT和二极管等。
2.设计滤波电路：通过选择合适的电容和电感元件，设计滤波电路对直流电进行平滑处理。
常见的滤波电路有LC滤波电路和RC滤波电路，可以根据具体情况选择合适的滤波电路。
3.设计控制电路：控制电路是单相桥式PWM逆变电路的关键部分，通过控制电路对逆变桥进行PWM调制，实现对输出电压的控制。
常见的控制方法有脉宽调制（PWM）和脉振宽调制（PPWM），可以根据实际需求选择合适的控制方法。
4.稳定性分析和保护措施：在设计过程中需要考虑逆变电路的稳定性和保护措施。
通过稳定度分析和保护措施的选择，可以提高逆变电路的可靠性和安全性。
5.实验验证和调试：设计完成后需要进行实验验证和调试，对电路进行性能测试和参数调节，确保逆变电路的正常工作。
三、设计注意事项1.选择合适的元件：在设计过程中需要根据具体要求选择合适的元件，包括逆变桥、整流桥、滤波电路和控制电路等。
合理选择元件能够提高电路的性能和可靠性。
2.稳定性和保护措施：在设计过程中需要考虑逆变电路的稳定性和保护措施。
通过分析稳定性和选择保护措施，可以防止电路因过电流、过压等故障而损坏。
3.实验验证和调试：设计完成后需要进行实验验证和调试，对电路进行性能测试和参数调节，确保逆变电路的正常工作。
及时调试和修改电路中存在的问题，确保电路的性能满足设计要求。
四、总结单相桥式PWM逆变电路是一种常见的电力电子转换电路，设计涉及到逆变桥、整流桥、滤波电路和控制电路等方面。
通过选择合适的元件、稳定性分析和保护措施以及实验验证和调试，可以设计出性能优良、稳定可靠的逆变电路。
单相整流滤波电路课程设计
单相整流滤波电路课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握单相整流滤波电路的基本原理和工作过程。
2. 学生能够描述电路中各元件的作用，并解释其在电路中的功能。
3. 学生能够运用相关公式计算单相整流滤波电路的主要参数。
技能目标：1. 学生能够正确绘制单相整流滤波电路的原理图，并识别电路中的关键元件。
2. 学生能够运用仿真软件搭建并测试单相整流滤波电路，观察并分析实验结果。
3. 学生能够解决实际电路中可能出现的问题，并进行故障排查。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣和热情，激发学生主动探索科学原理的精神。
2. 培养学生的团队合作意识，提高学生在团队项目中的沟通与协作能力。
3. 增强学生的环保意识，让学生认识到电子技术在节能环保方面的重要性。
分析课程性质、学生特点和教学要求：1. 课程性质：本课程为电子技术基础课程，具有理论性与实践性相结合的特点。
2. 学生特点：学生具备一定的电子元件知识，但对于复杂电路的原理和搭建尚处于初级阶段。
3. 教学要求：结合课程特点和学生实际，注重理论与实践相结合，提高学生的动手能力和解决问题的能力。
二、教学内容1. 理论知识：- 电路基础知识回顾：电流、电压、电阻等基本概念。
- 单相整流电路原理：半波整流、全波整流、桥式整流的工作原理及其特点。
- 滤波电路原理：电容滤波、电感滤波的原理及其在整流电路中的应用。
2. 实践操作：- 绘制单相整流滤波电路原理图，分析电路中元件的选择和连接方式。
- 使用仿真软件（如Multisim）搭建单相整流滤波电路，进行仿真实验。
- 实际操作：搭建实体电路，观察并记录实验数据，分析实验结果。
3. 教学大纲安排：- 第一课时：回顾电路基础知识，介绍单相整流电路原理。
- 第二课时：讲解滤波电路原理，分析其在整流电路中的应用。
- 第三课时：绘制电路原理图，进行仿真实验操作。
- 第四课时：实体电路搭建与实验，总结实验现象及问题解决方法。
武汉理工-电力电子课设-单相桥式全控整流电路设计
2012级自动化01-03班课内实践（原课程设计）题目及参数任务书一、设计要求说明1.设计变流器主电路，根据参数进行计算，运用仿真软件进行相关输出仿真。
2.说明变流器工作原理，触发控制说明，及相关辅助电路和考虑因素说明。
3.完成对器件选择，输出参数相关计算（具体见设计参数说明）。
4.报告要求打印单独装订（格式按原课程设计格式要求进行，图文规范适当）。
5.正文内容不少于5页。
报告还须包含封面和目录。
注：题目及参数可自拟，请在设计前将参数及要求说明。
）单班37人，每人一题。
(共37题:1-2,2-16,3-8,4-11)二、设计参数说明2.单相桥式全控整流电路，2-11.反电动势阻感负载，R=1Ω，L=∞,U2=100V,LB=0.5mH，当EM=—99V,α＝60°要求：①仿真输出ud、id、和i2的波形；②求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2；③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流；④求 的值。
目录1 设计要求及参数 (1)1.1 设计要求说明 (1)1.2 设计参数说明 (1)2 电路设计方案 (1)2.1 电路框图 (1)2.3 电路工作原理 (2)4 电路仿真与结果分析 (4)4.1 仿真电路图 (4)4.2 仿真波形 (5)4.3 结果分析 (5)5 个人总结 (6)参考文献 (6)单相桥式全控整流电路设计1 设计要求及参数1.1 设计要求说明（1）设计变流器主电路，根据参数进行计算，运用仿真软件进行相关输出仿真。
（2）说明变流器工作原理，触发控制说明，及相关辅助电路和考虑因素说明。
（3）完成对器件选择，输出参数相关计算（具体见设计参数说明）。
（4）报告要求打印单独装订（格式按原课程设计格式要求进行，图文规范适当）。
（5）正文内容不少于5页。
报告还须包含封面和目录。
注：题目及参数可自拟，请在设计前将参数及要求说明。
1.2 设计参数说明单相桥式全控整流电路，反电动势阻感负载，R=1Ω，L=∞,U2=100V,LB=0.5mH，当EM=—99V,α＝60°。
单相桥式PWM逆变电路设计
单相桥式PWM逆变电路设计介绍单相桥式PWM逆变电路的背景和重要性单相桥式PWM逆变电路是一种常见的电力电子技术应用，广泛用于交流电能转换为直流电能的场合。
由于其高效、可靠的特点，被广泛运用于电力系统中的UPS（不间断电源）、电机驱动和太阳能逆变器等领域。
在现代电力系统中，交流电能的应用日益增多，而很多电子设备却需要使用直流电能。
因此，采用桥式PWM逆变电路来实现交流电与直流电的转换是非常必要和重要的。
本文将详细讨论单相桥式PWM逆变电路的设计原理和关键技术。
首先，将介绍PWM技术的基本原理，并解释为什么选择桥式逆变器。
其次，将详细讲解桥式逆变器的工作原理和电路结构。
最后，将给出一种基于控制策略的桥式逆变器设计方案。
通过本文的研究，读者将能够深入了解单相桥式PWM逆变电路的设计原理和实践应用，为电力系统和电子设备的设计提供有益的参考。
单相桥式PWM逆变电路是一种常用的电力电子变换器。
它通过控制开关器件的开关周期和占空比，将直流电源转换为交流电源，实现电能的变换和调节。
该逆变电路的基本组成包括：单相桥式整流电路：它由四个可控开关器件组成，通常使用MOSFET或IGBT等器件，用于将交流电源转换为直流电源。
PWM调制电路：PWM调制电路通过控制开关器件的开关周期和工作占空比，可以实现输出电压的调节和波形控制。
滤波电路：滤波电路用于平滑输出电压，去除输出电压中的高频噪声和谐波。
输出变压器：输出变压器用于将逆变电路的输出电压变换为所需的电压等级。
单相桥式PWM逆变电路的工作原理是：首先，经过单相桥式整流电路的整流，将交流电源转换为直流电源；然后，通过PWM 调制电路控制开关器件的开关周期和工作占空比，将直流电源转换为交流电源；最后，经过滤波电路的处理，输出平滑的交流电压。
这样，单相桥式PWM逆变电路实现了将直流电源转换为交流电源的功能，可以广泛应用于电力电子变换器、逆变电源、变频调速等领域。
本文讨论了单相桥式PWM逆变电路的设计步骤和注意事项。
电力电子pwm课程设计
电力电子pwm课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电力电子PWM（脉宽调制）技术的基本原理，掌握PWM技术的分类及其在电力电子装置中的应用。
2. 学生能掌握PWM波的生成方法和控制策略，了解不同调制策略对电力电子器件工作状态的影响。
3. 学生能了解PWM技术在电力系统中的节能效果和优化作用。
技能目标：1. 学生具备运用PWM技术进行电力电子装置设计和调试的能力，能独立完成简单的PWM控制器搭建。
2. 学生能运用所学知识分析和解决实际电力电子工程中与PWM相关的问题，提高实践操作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习PWM技术，培养对电力电子工程的兴趣和热情，增强对新能源技术发展的关注。
2. 学生在学习过程中，养成合作、探究、创新的精神，提高自主学习能力和解决问题的能力。
3. 学生了解PWM技术在节能减排和环境保护方面的重要性，培养环保意识和责任感。
课程性质：本课程为电力电子技术领域的一门专业课程，具有理论性与实践性相结合的特点。
学生特点：学生为高年级本科生，具备一定的电力电子基础知识和实验技能。
教学要求：注重理论与实践相结合，强调学生在学习过程中发挥主动性和创造性，培养实际操作能力。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际电力电子工程中，为我国新能源和电力电子技术的发展贡献力量。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 电力电子PWM技术基本原理：介绍PWM技术的基本概念、分类及其在电力电子装置中的应用。
- 教材章节：第3章“电力电子PWM技术”2. PWM波的生成与控制策略：讲解PWM波的生成方法、控制策略及其对电力电子器件工作状态的影响。
- 教材章节：第4章“PWM波的生成与控制策略”3. PWM技术在电力系统中的应用：分析PWM技术在电力系统中的节能效果、优化作用及其在新能源领域的应用。
- 教材章节：第5章“PWM技术在电力系统中的应用”4. PWM控制器设计与调试：教授PWM控制器的设计方法、调试技巧，使学生具备实际操作能力。
电力电子技术-脉冲整流电路
T1
I N LN
D1
A
uN
us
T2
T3
D3
L2
B
T4
C2
D2
D4
图7.6 单相电压型PWM整流器的主电路图
+
Cd u d
-
• 单相电压型脉冲变流器主电路结构（GTO）
一、主要方程式及相量图
1、相量方程
假定电网电压是纯正弦电压，对于基波分 量，在忽略线路电阻的条件下
•
•
•
U U I N
s1 jNLN N1
负 载
图7.27 用IGBT实现的三相电流型PWM整流器
章内容
7.1 脉冲变流器的原理及分类 7.2 电压型脉冲变流器 7.3 电流型脉冲变流器
7.4 电流型脉冲变流器与电压型脉冲变流 器的性能特点比较
7.5 脉冲变流器的应用
7 . 4电流型脉冲变流器与电压型脉冲变流 器的性能特点比较
• 相同之处：
➢ 两者的交流侧输出特性基本相同； ➢ 都能 实现四象限运行； ➢ 与晶闸管相控整流电路相比都能 提高功率因数； ➢ 都能减少谐波，减少对电网的污染 。
7 . 4电流型脉冲变流器与电压型脉冲变流 器的性能特点比较（续）
• 不同之处：
电压型
电流型
(1) Id方向可变，Ud方向不 可变；
(1) Id方向不可变，Ud方向 可变；
7 . 5 脉冲变流器的应用（续）
• 在电力机车上 的应用
L N T1
u
us
T2
D1 T3 A
D3 L2
B
D2
T4 D4 C2
Id
+
Cd Ud
-
图7.29 GTO实现的电压型脉冲整流器主电路
单相电压型PWM整流毕业设计
单相电压型 PWM 整流电路
目录பைடு நூலகம்
1 绪论 ........................................................................................................................ 0 1.1 概述 ............................................................................................................... 0 2.2 本课题研究的意义....................................................................................... 1 2.3 国内外研究现状........................................................................................... 2 2.4 本论文研究的主要工作............................................................................... 2
单相电压型 PWM 整流
摘要
分析单相电压型 PWM 整流电路(功率因素校正电路)的工作原理和工作模式, 功率因 数校正（PFC）技术诞生与 20 世纪 80 年代，它采用的是高频开关工作方式，具有体积小， 重量轻，效率高，输入功率因素（PF）接近１的优点，采用 PWM 进行控制,其中控制方 法采用的是电流滞环比较法，因硬件电路简单，属于实时控制，电流响应快，对负载的适 应性强，由于不需要载波，所以输出电压不含特定频率的谐波分量，另外，这种控制方式， 有利于提高电压利用率选择适当的工作模式和工作时序,可使 PWM 整流电路的输出直流电 压得到有效的稳定值。同时也调节了交流侧电流的大小和相位,实现能量在交流侧和直流侧 的双向流动,并使变流装置获得良好的功率因数。最后建立其 Matlab 的仿真模型,验证了设 计的正确性。
单相全桥PWM整流电路的工作原理
单相全桥PWM整流电路的工作原理
正弦信号波和三角波相比较的方法对图6-28b 中的V1~V4 进行SPWM 控制，就可以在桥的交流输入端AB 产生一个SPWM 波uAB。
uAB 中含有和正弦信
号波同频率且幅值成比例的基波分量，以及和三角波载波有关的频率很高的谐波，不含有低次谐波。
由于Ls 的滤波作用，谐波电压只使is 产生很小的脉动。
当正弦信号波频率和电源频率相同时，is 也为与电源频率相同的正弦波。
us 一定时，is 幅值和相位仅由uAB 中基波uABf 的幅值及其与us 的相位差决定。
改变uABf 的幅值和相位，可使is 和us 同相或反相，is 比us 超前90°，或使is 与us 相位差为所需角度。
PWM 整流电路的工作原理
图6-29 PWM 整流电路的运行方式向量图
(2)对单相全桥PWM 整流电路工作原理的进一步说明整流状态下:us 0 时，（V2、VD4、VD1、Ls）和（V3、VD1、VD4、Ls）分别组成两个升压斩波电路，以（V2、VD4、VD1、Ls）为例。
V2 通时，us 通过V2、VD4 向Ls 储能。
V2 关断时，Ls 中的储能通过VD1、VD4 向C 充电。
us 0 时，（V1、VD3、VD2、Ls）和（V4、VD2、VD3、Ls）分别组成两个升压斩波电路。
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重庆大学电气工程学院电力电子技术课程设计设计题目：单相桥式可控整流电路设计年级专业：****级电气工程与自动化学生姓名：*****学号： ****成绩评定：完成日期：2013年6月 23 日指导教师签名：年月日重庆大学本科学生电力电子课程设计任务书单相桥式可控整流电路设计摘要：本文主要研究单相桥式PWM整流电路的原理，并运用IGBT去实现电路的设计。
概括地讲述了单相电压型PWM整流电路的工作原理，用双极性调制方式去控制IGBT的通断。
在元器件选型上，较为详细地介绍了IGBT的选型，分析了交流侧电感和直流侧电容的作用，以及它们的选型。
最后根据实际充电机的需求，选择元器件具体的参数，并用simulink进行仿真，以验证所设计的单相电压型PWM整流器的性能。
实现了单相电压型PWM整流器的高功率因数，低纹波输出等功能。
关键词：PWM整流simulink 双极性调制IGBT目录1.引言 ......................................................... - 5 -1.1 PWM整流器产生的背景.................................... - 5 -1.2 PWM整流器的发展状况.................................... - 5 -1.3 本文所研究的主要内容.................................... - 6 -2.单相电压型PWM整流电路的工作原理 ............................. - 7 -2.1电路工作状态分析......................................... - 7 -2.2 PWM控制信号分析......................................... - 8 -2.3 交流测电压电流的矢量关系............................... - 9 -3.单相电压型PWM整流电路的设计 ................................ - 10 -3.1 主电路系统设计......................................... - 10 -3.2 IGBT和二极管的选型设计................................. - 11 -3.3 交流侧电感的选型设计................................... - 11 -3.4 直流侧电容的选型设计................................... - 12 -3.5 直流侧LC滤波电路的设计................................ - 13 -4.单相PWM整流电路的仿真及分析 ................................ - 13 -4.1 整流电路的simulink仿真............................... - 13 -4.2 对simulink仿真结果的分析............................. - 16 - 5．工作展望 ................................................... - 16 - 参考文献 ...................................................... - 17 -1.引言1.1 PWM整流器产生的背景电力电子技术是现代电工技术中最活跃的领域，并且在电力系统中得到日益广泛的应用，它是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。
电力电子技术根据用户对电能要求的不同，对电能进行不同形式的变换，实现电能更好的满足人们的需求，并通过功能和性能的提高，产生经济和社会效益。
电力电子技术的发展，促进了各种电能变换装置的发展，出现了各种以PWM变换为基础的电力电子装置，例如逆变电源、变频器、超导储能装置、新能源发电装置、有源电力滤波器、统一潮流控制器等等。
这些现代的电力电子装置中，许多都以直流电压为输入，或者中间级需要直流电压。
从最开始的二极管不控整流，到后来出现的晶闸管相控整流方式，这些整流装置都有共同的缺点，都会给电网带来谐波危害，其功率因数也不高。
特别是谐波对于电网是一种污染，谐波会影响线路的稳定运行，影响挂在电网中的变压器工作效率，损坏低压开关设备，对通信设备产生干扰等等[1]。
为了减少谐波危害，许多学者对新型整流装置做了大量的研究分析，为了实现整流装置输入电压与电流都正弦化，并且使其功率因数接近1，学者们研制出了高频PMW 整流器。
高频PWM 整流器不仅能够提供正弦化的输入电流，可控的功率因数，而且能够将直流侧能量逆变至电网侧，实现整流器的四象限运行。
1.2 PWM整流器的发展状况PWM控制技术的应用与发展为整流器性能的改进提供了变革性的思路和手段，结合了PWM控制技术的新型整流器称为PWM整流器。
与传统的整流器相比，PWM整流器不仅获得了可控的AC/DC电能变换性能，而且实现了网侧单位功率因数和正弦电流控制，能使电能双向传输。
从20世纪70年代开始，PWM技术开始应用于采用半控功率开关器件的单相整流电路中。
从80年代开始，随着半导体产业的发展，可关断功率开关器件产品日趋完善，对单相PWM整流器有了更加深入的研究，其应用也更加广泛。
随着连续及离散数学模型的提出、拓扑结构的多样化、控制策略的完善、功率半导体技术以及传感器技术的持续发展，单相PWM整流器的研究发展进入一个新的阶段。
同时单相PWM整流器的应用也成为一个研究热点，如交流传动、UPS 电源、柔性交流电传输、光伏及风能并网发电等，同时，这些应用的研究对单相PWM整流器的研究起到促进作用。
PWM 整流器数学模型的建立，是对PWM 整流器进行研究的基础，A.W.Green 等人提出了基于坐标变换的PWM 整流器连续、离散动态数学模型，这种连续、离散模型的建立极大的扩展了PWM 整流器的发展，可以用数学语言来描述PWM 整流器的工作原理。
R.Wu 和S.B.Dewan 等比较系统的建立起了PWM 整流器时域模型，在此基础上，Hengchun Mao 等人建立了降阶小信号模型。
各种模型的建立，大大促进了人们对于PWM 整流器的认识，对PWM 整流器的工作特性更加清晰，大大促进了对于PWM 整流器的研究。
在此同时新的拓扑结构和控制方法得到了快速的发展，并由此将PWM 整流器的应用拓展到更加广阔的领域，例如风力光伏发电技术、有源电力滤波器、统一潮流控制器、动态电压恢复器、直流输电技术等等[1]。
PWM 整流器非常好的工作特性，其关键在于对整流器输入电流的控制。
为了使PWM 整流器实现单位功率因数和输入电流含有较小的谐波，必须控制整流器输入电流呈现正弦特性，对于整流器的控制策略，关键在于电流内环的设计分析。
1.3 本文所研究的主要内容对于较为复杂的PWM整流器的研究，本文着重在于从课程设计的角度上学习PWM整流原理，并能设计PWM整流电路及其各元器件的参数，最终用simulink仿真验证所设计的效果。
在器件上，本文全控型器件选用IGBT，通过要求计算所需选择IGBT的参数，并简单分析研究其H桥死区问题、损耗问题、开关速度问题。
具体地，本文主要以电动汽车的直流充电机为背景，以直流充电机的所需参数来规范本文的基本参数，选用单相工频交流电源220V/50Hz供电，输出额定功率达到3KW，直流侧电压为400V。
2.单相电压型PWM整流电路的工作原理单相桥式电压型PWM整流电路,其电路如图1所示。
每个桥臂由一个全控器件和反并联的整流二极管组成。
L为交流侧附加的电感,在PWM整流电路中是一个重要的元件，起平衡电压、支撑无功功率和储存能量的作用。
为简化分析,可以忽略L的电阻。
直流侧电容C在全控型器件关断时，为电感电流提供电流路径，缓冲冲击电流，同时该电容还储存能量，稳定直流侧电压，抑制直流侧的谐波电压。
主要功率将消耗在负载R上。
图1单相桥式电压型PWM整流电路除必须具有输入电感外,PWM整流器的电路结构和PWM逆变电路是相同的。
按照正弦信号波和三角波相比较的方法对图1中的V1 ～V4 进行SPWM控制,就可以在桥的交流输入端ab间产生一个SPWM波uab 。
在uab中含有和正弦信号波同频率且幅值成比例的基波分量,以及和三角波载波有关的频率很高的谐波,但不含有低次谐波。
2.1电路工作状态分析对于单相电压型PWM整流器而言，其交流侧基波电压控制有两种PWM 控制方式，即双极性调制和单极性调制。
由于双极性控制简单有效，本文主要讲述采用双极性调试的工作原理。
当采用双极性调制时，把直流侧电压看作基本不变，则交流测电压uab(t)将在Vdc和–Vdc 间切换，以实现交流测电压的PWM控制。
因此双极型调制时，单相电压PWM整流过程只存在两种开关模式，并可用双极性二值逻辑开关函数p进行描述，即114422331()()1()()p⎧=⎨-⎩V VD、V VD导通V VD、V VD导通两种开关模式见表1。
开关模式 1 2导通器件V1(VD1)、V4(VD4) V2(VD2)、V3(VD3)开关函数p=1 p=–1 需要注意的是，当网侧电流i(t)方向不同时，同一开关模式将存在不同的电流回路。
单相电压型PWM整流电路双极性不同开关模式时的电流回路如下图2所示。
图 2 双极性调制不同开关模式时的电流回路a)模式1，且i(t)>0 b)模式2，且i(t)>0c)模式1，且i(t)<0 d)模式2，且i(t)<0电流为正时，VD1 和VD4 导通,交流电源输出能量,直流侧吸收能量,电路处于整流状态；电流为负时，V1 和V4 导通;交流电源吸收能量，直流侧释放能量，处于能量反馈状态。
电流为正时，V2 和V3 导通,交流电源和直流侧都输出能量，L储能；电流为负时，VD2 和VD3 导通,交流电源和直流侧都吸收能量，L释放能量。
2.2 PWM控制信号分析采用双极性PWM调制方法时，单相PWM整流器的四个功率开关管通过两个不同的控制信号控制，图1中开关管V1和V4同时开通或关断，而开关管V2和V3同时开通或关断，其调制的PWM控制信号如下图3。
图 3 双极性SPWM 调制原理通过双极性SPWM 调制策略，使得交流测的电压在交流测电压u ab (t)将在V dc 和–V dc 间切换。
2.3 交流测电压电流的矢量关系稳态条件下，PWM 整流电路交流侧电压、电流矢量关系如图4所示。