IGBT单相桥式无源逆变电路设计(纯电阻负载)
IGBT单相桥式无源逆变电路设计
IGBT单相桥式无源逆变电路设计IGBT单相桥式无源逆变电路是一种常用于将直流电转换成交流电的电路。
在没有任何主动元件的控制下，通过合适的电路设计可以实现直流到交流的转换。
本文将详细介绍IGBT单相桥式无源逆变电路的设计原理、电路组成以及相关参数的计算。
一、IGBT单相桥式无源逆变电路的设计原理IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种常用的功率开关元件，同时结合了MOSFET和BJT的优点，具有低开关损耗、高开关速度等特点。
单相桥式无源逆变电路是由四个IGBT和四个二极管组成的桥式整流电路，它可以将直流电源的电压转换成交流电，供给交流电动机等负载使用。
桥式无源逆变电路的工作原理是通过控制IGBT的导通和关断时间来生成脉冲调制信号，进而控制IGBT的输出电压波形。
通过合理的波形控制，可以实现直流到交流的转换。
二、IGBT单相桥式无源逆变电路的电路组成1.IGBT模块：IGBT模块由四个IGBT和四个二极管组成，承担了整流和逆变的功能。
2.LC滤波网络：LC滤波网络由电感器和电容器组成，用于平滑逆变后的脉冲信号，使其更接近于纯正弦波。
3.电源：电源为IGBT单相桥式无源逆变电路提供直流信号，可以采用整流桥或直流电源等形式。
4.纯电阻负载：纯电阻负载是指无感性和无容性的负载，用于测试和验证逆变电路的输出波形。
三、IGBT单相桥式无源逆变电路参数的计算1.IGBT参数的计算：IGBT的参数包括额定电压、额定电流、功率损耗等。
根据所需的载波频率、输入电压和输出功率等参数进行计算。
2.LC滤波网络参数的计算：根据所需的输出频率和负载电流等参数，计算出电感器和电容器的数值。
3.电源参数的计算：根据所需的输入电压、输出功率和效率等参数，选择合适的电源。
四、总结IGBT单相桥式无源逆变电路是一种常用的电路，用于将直流电转换成交流电供给负载使用。
本文介绍了该电路的设计原理、电路组成以及相关参数的计算方法。
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。
IGBT单相桥式无源逆变电路设计资料
IGBT单相桥式无源逆变电路设计资料1.设计原理2.工作过程当输入电压正半周时，IGBT1和IGBT3导通，IGBT2和IGBT4截至，使得直流电源电压施加在纯电阻负载上，电流从A点流向B点。
当输入电压负半周时，IGBT2和IGBT4导通，IGBT1和IGBT3截至，电流从B点流向A点。
通过周期性地控制IGBT管的导通和截至，可以实现对输入电压的逆变转换。
3.性能分析在纯电阻负载情况下，IGBT单相桥式无源逆变电路具有以下特点：1)输出电压波形基本近似正弦波，谐波含量较低，可以满足很多电器设备对电源质量的要求。
2)输出电压最大值等于输入电压的峰值，输出电压最小值为0，可以满足正负半周的电压需求。
3)输出电压频率与输入电压频率相同，可以匹配大多数电器设备的工作频率。
4)可以通过改变IGBT管的导通时间和导通频率来调节输出电压的大小和频率。
5)由于使用了无源逆变，电路效率较高，损耗较小。
4.应用领域1)智能电网中的逆变器装置，用于将电网交流电转换为直流电，以供给电动汽车等设备使用。
2)变频空调、变频电机等设备的电源模块，用于将输入电源转换为合适的频率和电压，以满足设备的工作要求。
3)太阳能光伏逆变器，将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电，以供给电网使用或给其他设备充电。
4)离网系统中的逆变器，用于将微型风力发电机或小型水力发电机产生的直流电转换为交流电，以供给独立的电力系统使用。
总结：IGBT单相桥式无源逆变电路是一种常用的电力转换器，适用于各种领域的电源转换应用。
在纯电阻负载情况下，该电路具有输出电压近似正弦波、频率可调、效率高等特点，因此被广泛应用于智能电网、变频设备、太阳能光伏逆变器和离网系统等领域。
IGBT单相桥式无源逆变电路课程设计
IGBT单相桥式无源逆变电路是一种常见的电力电子变换器拓扑结构，广泛应用于各种领域的电力控制和调节中。
本文将详细介绍IGBT单相桥式无源逆变电路的设计原理、电路结构、控制策略以及性能评估等方面，并通过课程设计来深入理解和实践这一电路的工作机制。
一、设计原理IGBT单相桥式无源逆变电路是一种将直流电压转换为交流电压的电力电子变换器。
其基本工作原理是通过控制IGBT管的导通和关断，调节输出电压的大小和频率，实现对负载端的功率调节。
在正半周和负半周分别通过两个IGBT管来实现电压的逆变，从而产生交流输出。
二、电路结构IGBT单相桥式无源逆变电路主要由四个IGBT管和四个二极管组成，其中两个IGBT管和两个二极管串联构成半桥，两个半桥串联形成全桥结构。
通过PWM控制方法，控制IGBT管的导通和关断，实现对输出电压的调节。
三、控制策略1. PWM控制：采用脉冲宽度调制（PWM）控制方法，通过改变PWM信号的占空比来调节输出电压的大小。
2. 电压闭环控制：通过采集输出电压信号，与设定的参考电压进行比较，控制PWM信号的占空比，实现稳定的输出电压控制。
3. 过流保护：设计合适的过流保护电路，当负载过大时及时切断IGBT 管的导通，以保护设备和负载不受损坏。
四、性能评估1. 效率评估：通过测量输入功率和输出功率，计算电路的效率，评估电路的能量转换效率。
2. 谐波分析：通过示波器等工具对输出波形进行谐波分析，评估谐波含量，检查输出波形的质量。
3. 动态响应：测试电路的动态响应特性，如瞬态响应时间、稳定性等，评估电路的动态性能。
五、课程设计内容1. 电路仿真：使用仿真软件搭建IGBT单相桥式无源逆变电路模型，进行电路仿真分析。
2. 硬件设计：根据电路原理图设计PCB电路板，选取合适的元器件进行电路搭建。
3. 控制程序编写：编写微控制器控制程序，实现对IGBT管的PWM 控制和电压闭环控制。
4. 性能测试与优化：进行电路性能测试，如效率测试、谐波分析、动态响应测试等，根据测试结果进行电路性能优化。
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; d2)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; d2)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。
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。
IGBT单相桥式无源逆变电路设计
IGBT单相桥式无源逆变电路设计IGBT单相桥式无源逆变电路是一种将直流电能转换为交流电能的电路，广泛应用于电力电子领域中。
无源逆变电路由于不需要任何外部能源，使得其工作更加简单和可靠。
本文将介绍IGBT单相桥式无源逆变电路的设计原理、主要组成部分以及其工作原理等内容。
在设计IGBT单相桥式无源逆变电路时，需要考虑以下几个关键因素：1.选择合适的IGBT管：IGBT管是无源逆变电路的关键部件，应选择具有适当的功率、电压和电流特性的IGBT管。
同时需要考虑其导通和关断速度，以确保电路的稳定性和工作效率。
2.设计适当的驱动电路：由于IGBT管需要在高频环境下工作，需要设计适当的驱动电路，以提供恰当的电压和电流波形，确保IGBT的正常工作。
3.控制策略设计：无源逆变电路的控制策略是确保电路能够实现所需输出的重要因素。
可以采用脉宽调制（PWM）控制策略，通过控制开关的导通和关断时间，来实现电压和频率的调节。
4.滤波电路设计：逆变电路产生的输出电压可能存在较高的谐波成分，需要设计适当的滤波电路来消除这些谐波，从而获得稳定的交流输出。
1.当输入直流电源施加在桥式电路的直流侧时，根据控制策略，对四个IGBT管进行相应的开通和关断操作。
2.当Q1和Q4管开通，Q2和Q3管关断时，输入直流电源通过Q1管和Q4管流入负载电阻RL，形成正向电压。
3.反之，当Q1和Q4管关断，Q2和Q3管开通时，输入直流电源通过Q2管和Q3管流入负载电阻RL，形成反向电压。
通过适当控制IGBT管的导通和关断时间，可以调节输出的电压和频率，从而实现不同的应用需求。
在设计IGBT单相桥式无源逆变电路时，需要进行合理的元件选择、电路设计和控制策略设计，以确保电路的性能和稳定性。
此外，还需要考虑保护电路的设计，以确保电路和负载的安全性。
IGBT单相桥式无源逆变电路设计(纯电阻负载)
湖北民族学院科技学院信息工程系课程设计报告书题目: IGBT单相全桥无源逆变电路设计课程：电力电子技术课程设计专业：电气工程及其自动化班级：K0312417学号：K031241723学生姓名：罗开元指导教师：曾仑明2015年 01月06日信息工程系课程设计任务书1、李先允主编电力电子技术20062、佟纯厚主编电力电子学2000342004 4、黄俊王兆安主编319945、石玉王文郁主编电力电子技术题解与电路设计指导20006、百度文库。
2015年 01月 06日信息工程学院系设计成绩评定表摘要本次课程设计的主要目的是设计一个带纯电阻负载的单相全桥逆变电路，然后得到负载两端的电压电流波形。
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逆变为频率为1KHZ的方波电压，并将它加到负载电路。
负载电路是由纯电阻构成的电路，通过电阻的电流波形也为方波。
而IGBT的导通，则由脉冲电路产生的触发脉冲来触发其导通。
在进行主电路的设计时，根据主电路的输入、输出参数来确定各个电力电子器件的参数，并进行器件的选择，以使设计的主电路能够达到要求的技术指标。
关键词：IGBT单相全桥无源逆变电路设计MATLAB仿真目录1.单相全桥逆变电路的设计 (1)2.MATLAB仿真 (4)3.总结 (6)4.参考文献 (7)1单相全桥逆变电路的设计1.1主电路及工作原理单相桥式逆变电路由4个全控型开关器件（本实验采用IGBT）、电阻构成，直流侧采用一个电容器即可，其电路图如下图所示：全控型开关器件T1和T4构成一对桥臂，T2和T3构成一对桥臂, T1和T4同时通、断，T2和T3同时通、断。
当T1、T4闭合，T2、T3断开时，负载电压为正，当T1、T4 断开，T2、T3闭合时，负载电压为负，其波形如图a所示，因为是纯电阻负载，所以，电压电流波形相同，如图b所示。
实验时T1与T2，T3与T4的驱动信号需要互补，即当T1和T4有驱动信号时，T2，和T3无驱动信号，T2和T3有驱动信号时，T1和T4无驱动信号，两对桥臂各交替导通180°。
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学号
K031241723
学生姓名
罗开元
设计题目 IGBT 单相全桥无源逆变电路设计
1、输入直流电压： Ud=100V 2、输出功率： 300W 设 3、输出电压波形： 1KHz方波 计 技 术 参 数
专业（班级）
K0312417
1. 教师确定方向，在教师的指导下，学生自立题目
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逆变为频率为 1KHZ 的方波电压，并将它加到负载电路。负载电路是由纯电阻构成的电路，通过电阻的电 流波形也为方波。而 IGBT的导通，则由脉冲电路产生的触发脉冲来触发其导通。
在进行主电路的设计时，根据主电路的输入、输出参数来确定各个电力电子器件的参 数，并进行器件的选择，以使设计的主电路能够达到要求的技术指标。
2004
2015 年 01 月 06 日
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信息工程学院系设计成绩评定表
学生姓名： 罗开元 学号： K031241723专业（班级）： K0312417
课程设计题目： IGBT 单相全桥无源逆变电路设计
成绩：
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指导教师： 年 月日
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摘要
本次课程设计的主要目的是设计一个带纯电阻负载的单相全桥逆变电路，然后得到负 载两端的电压电流波形。
实验时 T1 与 T2， T3 与 T4 的驱动信号需要互补，即当 T1 和 T4 有驱动信号时， T2，和 T3 无驱动信号， T2 和 T3 有驱动信号时， T1 和 T4 无驱动信号， 两对桥臂各交替导通 180°。
这样， 就把直流电变成了交流电， 改变两组开关的切换频率， 就可以改变输出交流电的 频率。
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1 单相全桥逆变电路的设计
1.1 主电路及工作原理
单相桥式逆变电路由 4 个全控型开关器件（本实验采用 用一个电容器即可，其电路图如下图所示：
IGBT）、电阻构成，直流侧采
全控型开关器件 T1 和 T4 构成一对桥臂， T2 和 T3 构成一对桥臂 , T1 和 T4 同时通、 断， T2 和 T3 同时通、断。当 T1、 T4 闭合， T2、 T3 断开时，负载电压为正，当 T1、 T4 断开， T2、T3 闭合时，负载电压为负，其波形如图 a 所示，因为是纯电阻负载，所以，电 压电流波形相同，如图 b 所示。
1.2 负载端输出电压电流波形图
当负载为纯电阻时： （ 1） . 负载端电压波形分析：
当/2Tt00 期间， T1、 T4 导通， T2、 T3 关断，这时 U0=Ud 当 00Tt/2T 期间 ,T2 、T3 导通， T1、 T4 关断，这时 U0=-Ud 则逆变电路输出的电压 U0 为 180°宽（ T0/2 ）的方波，方波幅值为 Ud，如图（ a） 所示。 将 0U 用傅里叶级数展开得 :
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输出方波电压瞬时值： 式中： w=2π f0 为输出电压基波角频率； f0=1/T0 为输出电压基波频率。 输出方波电压有效值 基波分量的有效值
（2）负载端电流分析
该电路为纯电阻负载，所以负载电流的波形与电压波形一样也是方波。
如图 （ b）所示
电阻阻值的确定： 电阻 R的取值可以根据公式
注意事项：
① 所立题目必须是某一电力电子装置或电路的设计， 题目难度和工作量要适
应在一周内完成，题目要结合工程实际。学生也、调光灯、镇流器、
UPS 电源等，但不允许选择
其他班题目方向的内容设计（复合变换除外） 。
② 通过图书馆和 Intel 网广泛检索和阅读自己要设计的题目方向的文献资料，
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湖北民族学院科技学院 信息工程系
课程设计报告书
题目 : IGBT 单相全桥无源逆变电路设计
课 程：电力电子技术课程设计 专 业：电气工程及其自动化 班 级： K0312417 学 号： K031241723 学生姓名：罗开元 指导教师：曾仑明
2015
年 01 月 06 日
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明，成绩不能得优；设计报告最后给出设计中所查阅的参考文献最少不能少于
5
篇，且文中有引注，否则也不能得优） 。 3. 在整个设计中要注意培养独立分析和独立解决问题的能力。要求学生在
教师的指导下，独力完成所设计的系统主电路和控制电路等详细的设计（包括计
算和器件选型）严禁抄袭。
4. 课题设计的主要内容是主电路的设计，主电路的分析说明，主电路元器
计 哪些特点。具体电路元器件的选择应有计算和说明。课程设计从确定方案到整个
要 系统的设计，必须在检索、阅读及分析研究大量的相关文献的基础上，
经过刨析、
求 提炼，设计出所要求的电路（或装置） 。课程设计中要不断提出问题，并给出这些
问题的解决方法和自己的研究体会。 （注意： 所确定的主电路方案如果没有论证说
关键词： IGBT 单相全桥无源逆变电路设计
MATLAB仿真
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目录 1. 单相全桥逆变电路的设计…………………………………… 1 2. MATLAB仿真…………………………………………………… 4 3. 总结…………………………………………………………… 6 4. 参考文献……………………………………………………… 7
与单相半桥逆变电路相比， 在相同负载的情况下， 其输出电压和输出电流的幅值 半桥逆变电路的两倍。
为单相
件的计算和选型，以及控制电路设计。
5. 课题设计报告要求图表规范，文字通顺，逻辑性强。
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1、李先允主编 电力电子技术 2、佟纯厚主编 电力电子学
3 4、黄俊 王兆安主编
4 3
1994
5、石玉 王文郁主编 电力电子技术参 考 资 料
确
定适应自己的课程设计题目。 自立题目后， 首先要明确自己课程设计的设计内容。
要给出所要设计装置（或电路）的主要技术数据（如输入要求，输出要达到的目
标，装置容量的大小以及装置要具有哪些功能） 。
2. 在整个设计中要注意培养灵活运用所学的电力电子技术知识和创造性的 设 思维方式以及创造能力。要求具体电路方案的选择必须有论证说明，要说明其有