全桥逆变电路滤波电路设计步骤培训资料
整流滤波全桥电路
在工业自动化领域，整流滤波全桥电路的应用促进了电机 驱动技术的进步，为实现精确控制和提高生产效率提供了 有力支持。
02 整流滤波全桥电路的组成
整流器
整流器是整流滤波全桥电路的核心组成部分，其作用是将 交流电转换为直流电。
整流器通常由四个二极管组成，采用全桥或半桥的连接方 式，根据输入交流电的相位变化，二极管会交替导通和截 止，从而将交流电转换为直流电。
整流效率
整流效率
整流滤波全桥电路的整流效率是指整流器将交流电转换为直流电的效率，通常以 百分比表示。整流效率越高，电路的能量转换效率就越高，能够减少能源的浪费 。
影响因素
整流效率受到多种因素的影响，包括整流器元件的性能、电路设计、工作电压和 电流等。为了提高整流效率，需要选择性能良好的整流器元件，优化电路设计， 以及合理调整工作电压和电流。
滤波效果
滤波效果
滤波效果是指整流滤波全桥电路对交流电中杂波的滤除能力。滤波效果越好，输出的直流电质量就越高，能够减 少对用电设备的影响。
影响因素
滤波效果受到滤波电容和滤波电感的影响。滤波电容和滤波电感的选择和配置直接影响到滤波效果。为了提高滤 波效果，需要选择适当的电容和电感元件，并合理配置它们的参数。
工业控制
在工业控制系统中，整流滤波全桥电路用于将交流电机驱动器转换为 直流电机驱动器，实现精确的速度和位置控制。
整流滤波全桥电路的重要性
提高能源利用效率
整流滤波全桥电路能够将交流电高效地转换为直流电，减 少能源的浪费，提高能源利用效率。
保证电子设备正常运行
整流滤波全桥电路为电子设备提供稳定的直流电源，保证 设备的正常运行和延长使用寿命。
全桥电路的工作原理
01
全桥逆变电路滤波电路设计步骤
滤波电路设计步骤输出滤波电路是由电感器L f及电容器C f组成的二阶低通滤波电路，其主要目的是将逆变器输出电流中的高频谐波电流滤除。
就滤波的观点来看，调制频率越高滤波效果越好，然而相对的系统的动态调节能力却会降低。
因此，适当地选择滤波电感的电感值和滤波电容的电容值是相当重要的。
此外输出滤波器L f及C f两个原件的选定与逆变器的开关频率，输出基波的频率及输出电压谐波失真有关，较小电感值的L f与较大电容值的C f会产生较低的冲击阻抗值，也就是说，在负载阶跃的变化情况下，逆变器会有较好的暂态响应。
1.谐振频率的选择为了滤除开关频率所产生的高频噪声，一般L1与C1的谐振频率大多设计在小于系统开关频率的1/10，且截至频率至少大于十倍的基波频率如下式所示：10·f其中，f为电网基波频率,f为系统开关频率。
2.电感器的设计电感器L1值得大小与输出电流的纹波大小及逆变器的动态特性有关。
滤波电感值越小，虽然输出电流的动态调节越好，但却会产生较大的电感纹波电流，从而增加开关元件损耗，而滤波电感值太大则会降低逆变器的动态响应，在非线性负载如整流性负载）时的影响更是明显，因此电感的选取十分重要。
由基本电路理论可知，在电感上的电压为V L(t)=L1·其中，V L(t)=V dc-V s(t)，因为采用单极性正弦脉宽调制（Unipolar SPWM）,所以开关频率变为两倍，即t max=Ts/2,0.25I Lf-peak,可得此处建议电感纹波电流值II Lf0.25*(p0/V s,fm)3.电容器的选取电容器C1值的选择由其最大操作电流及开关频率固定。
此处假设电感所产生的纹波电流均由电容器所吸收，则V0=在一个开关周期内电感纹波最大电流为0.25I Lf-peak,最小的输出电容值为C若要求输出纹波电压需要小于5%的输出电压，则由式可得C。
单相全桥逆变电路讲解
基础知识介绍 （电容）
常用电容器 铝电解电容器 、钽电解电容器 、薄膜电容器 、 瓷介电容器 、独石电容器 、纸质电容器、微 调电容器 、陶瓷电容器 、玻璃釉电容器 电容极性：引脚长的为正，引脚短的为负。或 标有“+”“—”
基础知识介绍 （电容）
电容器主要特性参数 1、标称电容量和允许偏差 标称电容量是标志在电容器上的电容量。 电容器实际电容量与标称电容量的偏差称误差，在允 许的偏差范围称精度。 精度等级与允许误差对应关系：00（01）-±1%、0 （02）-±2%、Ⅰ-±5%、Ⅱ-±10%、Ⅲ-±20%、 Ⅳ-（+20%-10%）、Ⅴ-（+50%-20%）、Ⅵ（+50%-30%） 一般电容器常用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，电解电容器用Ⅳ、Ⅴ、 Ⅵ级，根据用途选取。
主电路工作原理及设计
VSIN
50Hz
220V
Fuse
1
5
A
Bridge1
220u/450v
主电路工作原理及设计
Cin1
讲解原理时的单相全桥逆变电路图
MOSFET-N
VT2
MOSFET-N
VT1
MOSFET-N
VT4
MOSFET-N
VT3
10mH
Inductor
L
?
1
Res3
R
K
?
Jin
1
2
主电路工作原理及设计（滤波电容选择 ）
无极性电容Cin2 的确定：为了供给逆变平滑 的直流电压，必须在输入整流电路和逆变器之 间加入滤波电容，以减小整流输出后直流电的 交流成分。滤波电容一般采用电解电容器，因 其滤波电解电容器自身串联等效电阻(Res)和 串联等效电感(Les)的存在直接影响滤波效果， 所以在电解电容Cin1两端并联高频无极性电容 Cin2，使高频交流分量从Cin2中通过。
单相全桥逆变电路专题培训课件
基础知识介绍 （电阻）
电阻器阻值标示方法（色环法）
基础知识介绍 （电阻）
电阻器阻值标示方法（色环法） 判别色环的排列顺序: 1)四环电阻的第四环为误差环,一般为金色或银色,因此如
基础知识介绍 （电容）
电容容量标注方法 1）直标法 在电容器上直接标出容量值和容量单位，
“2200uF,63V”， “68nJ”表示68nF，J是表 示误差为±5%。
电阻器的分类 一种分类:固定电阻器（R）、电位器（W）、 敏感电阻器、贴片电阻器
基础知识介绍 （电阻）
另一种分类如下： 1、线绕电阻器：通用线绕电阻器、精密线绕电阻器、大
功率线绕电阻器、高频线绕电阻器。 2、薄膜电阻器：碳膜电阻器、合成碳膜电阻器、金属膜
电阻器、金属氧化膜电阻器、化学沉积膜电阻器、玻 璃釉膜电阻器、金属氮化膜电阻器。 3、实心电阻器：无机合成实心碳质电阻器、有机合成实 心碳质电阻器。 4、敏感电阻器：压敏电阻器、热敏电阻器、光敏电阻器、 力敏电阻器、气敏电阻器、湿敏电阻器。
基础知识介绍 （电阻）
电阻器阻值标示方法 2、文字符号法：用阿拉伯数字和文字符号两者有规律的
组合来表示标称阻值，其允许偏差也用文字符号表示。 符号前面的数字表示整数阻值，后面的数字依次表示 第一位小数阻值和第二位小数阻值。 表示允许误差的文字符号如：DFGJKM 分别代表允许偏差： ±0.5%±1%±2%±5%±10%±20%
整体安排
一、基础知识讲解（计划两至三个半天） 开关管（MOSFET和IGBT）知识、电阻 电
容等基本知识、芯片 管脚功能（IR2110 、 SG3525、LM339、 MUR8100 、IRFP450 ）
单相全桥逆变电路设计
单相全桥逆变电路设计1. 确定电路拓扑结构：单相全桥逆变电路是一种常见的电路拓扑结构，它具有简单、可靠、高效等优点。
因此，我们选择这种电路拓扑结构来进行设计。
2. 选择合适的开关器件：为了实现逆变功能，我们需要选择合适的开关器件。
常用的开关器件包括晶体管、场效应管、晶闸管等。
考虑到逆变电路的工作频率和开关速度等因素，我们选择MOSFET作为开关器件。
3. 设计电路参数：接下来，我们需要根据逆变电路的具体要求来设计电路参数。
这些参数包括输入电压、输出电压、输出频率、开关频率等。
同时，我们还需要考虑电路的损耗和散热等问题，以确保电路能够正常工作。
4. 选择合适的滤波器：为了使输出电压更加稳定，我们需要在输出端添加合适的滤波器。
常用的滤波器包括LC滤波器和RC滤波器等。
根据输出电压的要求和负载性质等因素，我们选择LC滤波器作为输出滤波器。
5. 确定控制策略：为了实现逆变电路的稳定运行，我们需要确定合适的控制策略。
常用的控制策略包括PID控制、PWM控制等。
考虑到逆变电路的复杂性和动态性能要求等因素，我们选择PID控制作为逆变电路的控制策略。
6. 搭建电路模型：在确定了上述设计步骤之后，我们就可以开始搭建单相全桥逆变电路的电路模型了。
在电路模型中，我们需要考虑每个开关器件的驱动电路、保护电路等辅助电路的设计，以确保整个电路的稳定性和可靠性。
7. 进行仿真测试：在搭建完电路模型之后，我们需要进行仿真测试来验证设计的正确性和可靠性。
通过仿真测试，我们可以观察输出电压的波形、电流的波形等参数，并对电路的性能进行评估和分析。
8. 制作样机：最后，我们需要根据仿真测试的结果来制作样机并进行实际测试。
在样机制作过程中，我们需要考虑电路板的布局、元件的选择等问题，以确保样机的性能和稳定性能够满足要求。
9. 进行实际测试：在制作完样机之后，我们需要进行实际测试来验证样机的性能和可靠性。
在实际测试中，我们需要对样机的输出电压、电流等参数进行测量和分析，并对样机的性能进行评估。
全桥逆变电路滤波电路设计步骤
全桥逆变电路滤波电路设计步骤
设计一个全桥逆变电路滤波电路时，需要考虑以下几个步骤：
1.确定输入电压和输出电压的要求：通过分析电路工作条件和应用要求，确定所需的输入电压和输出电压范围。
2.选择适当的滤波电路类型：根据输出电压的要求，选择合适的滤波电路类型，常见的滤波电路有电容滤波电路、电感滤波电路和LC滤波电路等。
3.计算滤波电路参数：根据所选择的滤波电路类型，计算滤波电路的参数。
对于电容滤波电路，需要计算电容器的额定容量；对于电感滤波电路，需要计算电感器的额定电感值。
4.进行电路仿真和分析：使用电路仿真软件（如SPICE）对滤波电路进行仿真和分析。
通过仿真，可以评估滤波电路的性能和波形质量，如果需要，可以进行调整和优化。
5.确定元件参数和选取元件：根据滤波电路的参数计算结果，选择合适的电容器和电感器等元件。
考虑到元件的额定电压和电流等参数，确保元件能够正常工作。
6.进行电路实验：根据设计的滤波电路，进行实际的电路实验。
通过实验，验证滤波电路的性能和有效性，结合实验结果，进行必要的调整和优化。
7.完善电路保护措施：在设计全桥逆变电路滤波电路时，还需要考虑到电路的保护措施。
根据设计的电路工作条件，选取合适的过流保护、过压保护和过热保护等措施。
8.对设计进行验证和评估：完成滤波电路的设计后，需要对设计进行验证和评估。
可以通过实验和仿真相结合的方式，对电路的性能、效率和波形质量等指标进行全面评估。
在设计全桥逆变电路滤波电路时，需要充分考虑电路的工作条件和应用要求，进行合理的参数计算和选取元件，同时进行仿真和实验验证，确保滤波电路的稳定性和性能满足设计要求。
逆变器培训PPT课件
波形质量要求
对于对输出波形质量有较高要求的负载，应选 择具有较好波形质量的逆变器。
效率与散热
选择高效率、良好散热性能的逆变器，以降低 系统能耗和温升。
案例分析：成功应用案例分享
案例一
某数据中心UPS电源系统，采用高性能逆变器，实现了高效 率、高可靠性供电。
1
案例二
2
某电动汽车充电站，采用模块化逆变器设计，实现了快速充
认识。
03
通过与行业专家的交流和讨论，我了解到逆变器行 业的最新发展动态和未来趋势，对我的职业规划和
发展方向提供了有益的参考。
02
实验环节让我更加熟悉了逆变器的实际操作和 调试过程，对于今后在工作中遇到相关问题能
够迅速解决很有帮助。
04
本次培训不仅让我收获了专业知识，还结识了许多 志同道合的同行和朋友，对于今后的职业发展和人
效率与功率因数校正
效率
逆变器将输入电能转换为输出电能的效率，通常以百分比表示。高效率的逆变器 能够减少能源浪费和降低运行成本。
功率因数校正
逆变器通过采用功率因数校正技术，提高功率因数并降低对电网的谐波污染。功 率因数校正技术能够减少无功功率的消耗，提高能源利用效率。
03
逆变器设计与选型要点
设计考虑因素及步骤
05
逆变器在新能源领域应用前 景
太阳能光伏发电系统中的应用
光伏逆变器的作用
将太阳能光伏板产生的直流电转换为交流电，以供家庭、工业或商业用电设备使用。
最大功率点跟踪（MPPT）
光伏逆变器通过MPPT技术，实时跟踪太阳能光伏板的最大功率点，提高发电效率。
电网接入与孤岛保护
光伏逆变器需具备电网接入功能，同时实现孤岛保护，确保在电网故障时自动切断与电网的连接 ，保障设备和人员安全。
整流滤波全桥电路讲解学习
把电容接在相应电容组的两端，即可获 得所需的多倍压直流输出。
二、滤波电路
交流 整流
脉动
滤波 直流
电压
直流电压
电压
滤波电路的结构特点: 电容与负载 RL 并联，或 电感与负载RL串联。
原理：利用储能元件电容两端的电压(或通过电 感中的电流)不能突变的特性, 滤掉整流电 路输出电压中的交流成份，保留其直流成 份，达到平滑输出电压波形的目的。
负载上的电压： uo 2 2U2
（二）多倍压整流电路
+C21U–2
C3
C5
u1
u2D1
D3 D2
D4
D5 D6
+C2– C4
C6
2 2U2
u2的第一个正半周：u2、C1、D1构成回路，C1
充电到： 2U 2
u2的第一个负半周：u2、C2、D2 、C1构成回路， C2充电到：2 2U2
+C2U1–2 2+C23U– 2 2+C25U– 2
1. 整流输出电压平均值（Uo） 全波整流时，负载电压 Uo的平均值为:
U o2 1 π0 2πuodt0.9U2
负载上的(平均)电流:
IL
0.9U 2 RL
2. 脉动系数Ｓ
S定义：整流输出电压的基波峰值Uo1m与平均值Uo 之比。
用傅氏级数对全波整流的输出 uo 分解后可得:
u o 2 U 2 (2 3 4 c2 o t 1 s 4c 5 4 o t 3 s 4c 5 6 o t ) s
• 稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持 输出电压uo的稳定。
一、单相整流电路
整流电路的任务：把交流电压转变为直流脉动的 电压。
常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、 桥式和倍压整流等。
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全桥逆变电路滤波电路设计步骤
滤波电路设计步骤
输出滤波电路是由电感器L f及电容器C f组成的二阶低通滤波电路，其主要目的是将逆变器输出电流中的高频谐波电流滤除。
就滤波的观点来看，调制频率越高滤波效果越好，然而相对的系统的动态调节能力却会降低。
因此，适当地选择滤波电感的电感值和滤波电容的电容值是相当重要的。
此外输出滤波器L f及C f两个原件的选定与逆变器的开关频率，输出基波的频率及输出电压谐波失真有关，较小电感值的L f与较大电容值的C f会产生较低的冲击阻抗值，也就是说，在负载阶跃的变化情况下，逆变器会有较好的暂态响应。
1.谐振频率的选择
为了滤除开关频率所产生的高频噪声，一般L1与C1的谐振频率大多设计在小于系统开关频率的1/10，且截至频率至少大于十倍的基波频率如下式所示：
10·f
其中，f为电网基波频率,f为系统开关频率。
2.电感器的设计
电感器L1值得大小与输出电流的纹波大小及逆变器的动态特性有关。
滤波电感值越小，虽然输出电流的动态调节越好，但却会产生较大的电感纹波电流，从而增加开关元件损耗，而滤波电感值太大则会降低逆变器的动态响应，
在非线性负载如整流性负载）时的影响更是明显，因此电感的选取十分重要。
由基本电路理论可知，在电感上的电压为
V L(t)=L1·
其中，V L(t)=V dc-V s(t)，因为采用单极性正弦脉宽调制（Unipolar SPWM）,所以开关频率变为两倍，即
t max=Ts/2,此处建议电感纹波电流值I u不可超过
0.25I Lf-peak,可得I Lf0.25*(p0/V s,fm)
3.电容器的选取
电容器C1值的选择由其最大操作电流及开关频率固定。
此处假设电感所产生的纹波电流均由电容器所吸收，则
V0=
在一个开关周期内电感纹波最大电流为0.25I Lf-peak,最小的输出电容值为
C
若要求输出纹波电压需要小于5%的输出电压，则由式可得C。