IGBT单相电压型半桥无源逆变电路设计.docx

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1、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，依据电力电子技术的相关学问，单相桥式逆变电路是一种常见的逆变电路，及整流电路相比较，把直流电变成沟通电的电路成为逆变电路。当沟通侧接在电网上，称为有源逆变；当沟通侧干脆和负载相接时，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学问，独立完成查找资料、选择方案、设计电路、撰写报告的实力，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卜.坚实的基础。2工作原理概论2.1IGB

2、T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明和匕栅极信号各半周正偏、半周反偏，二者互补。输出电压U.为矩形波，幅值为Um=Ud/2,输出电流1.波形随负载而异，感性负载时，%或1.通时，k和U“同方向，直流侧向负载供应能量，VDl或VB通时，1.和U.反向，电感中贮能向直流侧反馈，VDl.VD?称为反馈.极管，还使。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：简洁，运用器件少。缺点：沟通电压幅值UJ2,宜流侧需两电容器串联，要限制两者电压均衡，用于儿1.以下的小功率逆变电源。2. 1.2IGBT绝缘栅双极型晶体管IGBTdnsu

3、latedGateBipolarTransistor）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MOSl-ET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。特别适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如沟通电机、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依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

4、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卜.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，沟通侧输出电压波形为矩形波，并且及负载阻抗ffj无关。而沟通侧输出电流波形和相位因为负载阻抗的状况不同而不同。当沟通侧为阻感负载时须要供应无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给沟通侧想电流侧反馈的无功能量供应通道，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纳桥式接法。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

5、单相逆变电路组成。2.3 依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：1.电源电压:直流Ud=100V2 .输出功率：300W3 .输出电压波行IKHZ方波，脉宽e=8y4 .阻感负载计算内容：1.有效电压:Ud=U/22. R=Ud7P=25/33. 1.为3h设计原理图3主电路设计3.1 MAT1.AB仿真软件绘制主电路结构模型图在本次设计中，主要采纳单相半桥式无源逆变电路（阻感负载）作为设计的主电路。由于软件上的电源等器件都是志向器件，故可将直流侧并联的大电容干脆去掉。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:仿真电路图输入

6、电压第一个脉冲负载3.2 示波器视察电源电压、限制信号、负载电压的波形图电源电压、限制信号、负载电压的波形图4仿真电路结果的分析波形图分别为负载电压、电源电压、限制信号的波形图。打开新建模型窗口，将所需元件模块从模块库中拖入新建模型窗口并改名，设定有关参数后将各模块库连接组成仿真模型，设置好各模块参数，点击下拉菜单仿真(Simulation)按钮，仿真参数(SinIUlalionParameters)吩咐设定有关仿真参数，设定停止时间(StoPTime)为0.1秒，仿真算法选择可变步长(VariHble-StCP)积分算法函数其，他参数用默认值。然后点击启动仿真按钮，则起先仿真，双击显示模块(

7、SCOPe)就能显示其信号波形。总结通过IGBT单相半桥无源逆变电路设计，使我加深了对整流，逆变电路的理解，让我对电力电子该课程产生了浓烈的爱好。整流电路的设计方法多种多样，且依据负载的不同，又可以设计出很多不同的电路。其中单相半桥无源逆变电路设计其负载我们用的多的主要是电阻型、带大电感型，它们各自有自己的优点。对于一个电路的设计，首先应当对它的理论学问很了解，这样才能设计出性能好的电路。整流电路中，开关器件的选择和触发电路的选择是最关键的，开关器件和触发电路选择的好，对整流电路的性能指标影响很大。要想完成一个电力电子课程设计，要想自己做是不行能的，要有团队合作意识，同时，你也要对各种工程软件

8、进行学习，不然无法进行电路的仿真。在这次课程设计过程中，遇到的难题就是爱护电路和触发电路的设计。在课程设计过程中，自己对电力电子这门课程有了更进一步的了解，尤其是单相半桥无源逆变这部分极为深刻，对这个电路的工作原理，电压电流的波形有了更深一步的相识，通过设计，对它的内部结构以及其它方面了解了很多，很多学问课堂上是学不到的。一些东西教材上提到的很少，必需自己找些课外书，这使我常去上网及去图书馆查资料。在这次设计中，使我r解和学习到了很多书本所没有的学问，扩充了自一的学问面，开发了自己的思索实力，提高了自一在制作实物过程中的动手实力。我将以这次实践为契机，在学专业课的过程中多运用软件操作，深层次学习。在这里感谢老师对我的指导及帮助，我将踏踏实实的学好这门课。参考文献1王兆安刘进军.电力电子技术.北京：机械工业出版社.第五版，2009.5.100-1032洪乃刚.电力电子、电机限制系统的建模和仿真.北京:机械工业出版社.2019.1.100-1073李传琦.电力电子技术计算机仿真试验.电子工业出版社.20194钟炎平.电力电子电路设计.华中科技高校出版社.2019