IGBT单相半桥无源逆变电路设计

《单片机技术》课程设计说明书模板IGBT单相半桥无源逆变电路设计

院、部：电子与信息工程学院

学生姓名：

指导教师：职称：博士

专业：自动化

班级：

完成时间：2013年5月20日

摘要

本次课程设计的题目是IGBT单相半桥无源逆变电路设计，同时设计相应的触发电路。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。

本次设计中主要由交流电源，整流，滤波和半桥逆变电路四部分构成电路的主电路，驱动电路和驱动电源构成指挥主电路中逆变桥正确工作的控制电路。设计中使用到的绝缘栅双极晶体管（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。本文对使用的IGBT单相半桥无源逆变电路进行了波形的仿真和分析。

关键词：IGBT;单相半桥；无源逆变

ABSTRACT

The course design is the subject of IGBT single-phase half-bridge passive inverter circuit design, while the design of trigger circuit corresponding. According to the related knowledge of power electronics technology, single-phase bridge inverter circuit is a circuit common, compared with the rectifier circuit, the DC to AC inverter circuit become. When the AC side is connected to the power grid, called active inverter; when the AC side directly and load connected, called passive inverter, the inverter circuit is widely applied in real life.

This design is mainly composed of AC power, rectifier, filter and half-bridge inverter circuit four parts of the main circuit circuit, driving circuit and power supply control circuit in the main circuit of inverter bridge command work properly. Insulated gate bipolar transistor to use in design (Insulated-gate Bipolar Transistor), the English abbreviation for IGBT. It is a typical control device. It combines the advantages of GTR and MOSFET, which has a good characteristic. Has now become the leading device, high power electronic equipment. This paper analyzed and simulated waveforms of IGBT single-phase half-bridge inverter circuit using passive.

Keywords:IGBT; single-phase half-bridge; passive inverter

第一章 系统方案设计及原理

1.1 系统方案

系统方案如图1所示，在电路原理框图中，交流电源、整流、滤波和半桥逆变电路四个部分构成电路的主电路，驱动电源和驱动电路两部分构成指挥主电路中逆变桥正确工作的控制电路。其中，交流电源、整流、滤波三个部分的功能分别由交流变压器、全桥整流模块和两个串联的电解电容实现;半桥逆变电路由半桥逆变和缓冲电路构成; 而驱动电源和驱动电路则需要根据实际电路的要求进行搭建。

图1 电路原理图

1.2 系统工作原理

1.2.1 逆变电路的基本工作原理

以图2的单相桥式逆变电路说明逆变电路最基本的工作原理。图2中S1～S4是桥式电路的4个臂，它们由电力电子器件及其辅助电路组成。当开关S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压U0为正；当开关S1、S4断开，S2、S3闭合时，U0为负。这样，就把直流电变成了交流电，改变两组开关的切换频率，即可改变输出交流电的频率。

图2 逆变电路原理图

交流 电源 整 流 滤 波 IGBT 半桥逆变电 路 驱动 电路 驱动 电源

1.2.2 单相半桥阻感负载逆变电路

图3 电压型半桥逆变电路及其电压电流波形

在一个周期内，电力晶体管 T1 和 T2 的基极信号各有半周正偏，半周反偏，且互补。

若负载为阻感负载， t2 时刻以前， T1有驱动信号导通，T2 截止， U0 =Ud/2。

t2 时刻关断的 T1，同时给 T2 发出导通信号。由于感性负载中的电流 i。不能立即改变方向，于是 D2 导通续流， U0=-Ud/2。

T3 时刻 i。降至零，D2 截止，T2 导通，i。开始反向增大，此时仍然有U0=-Ud/2 。

在 t4 时刻关断 T2，同时给 T1 发出导通信号，由于感性负载中的电流 i。不能立即改变方向，D1 先导通续流，此时仍然有 U0=Ud/2 ；

t5 时刻 i。降至零， T1 导通， U0=Ud/2 。

1.2.3 单相半桥纯电阻负载逆变电路

如图4所示在一个周期内，电力晶体管V1和V2的基极信号各有半周正偏，半周反偏且互补。由于是纯电阻负载，当V1开通时V2关断，则负载两端的电压为：Uo=Ud/2 ；当V1关断时V2开通，则负载两端的电压为：U0=-Ud/2。