IGBT单相电压型全桥无源逆变电路设计要点
IGBT单相桥式无源逆变电路设计(纯电阻负载)资料
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°。
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。
单相全桥电压型逆变电路
单相全桥电压型逆变电路单相全桥电压型逆变电路是一种常用的电力电子变换器，它能将直流电源转换为交流电源，广泛应用于各种电力供应系统和电力调节系统中。
本文将对单相全桥电压型逆变电路的工作原理、优缺点以及应用领域进行详细介绍。
一、工作原理单相全桥电压型逆变电路由四个开关管和相应的控制电路组成。
开关管分别为Q1、Q2、Q3和Q4，通过适当的控制，可以实现对开关管的导通和关断。
在工作过程中，当Q1和Q4导通，Q2和Q3关断时，直流电源的正极连接到电路的A相，负极连接到电路的B 相，此时输出的是正半周的交流电压。
当Q1和Q4关断，Q2和Q3导通时，正负极的连接情况反转，输出的是负半周的交流电压。
通过不断交替导通和关断，可以在输出端获得一段完整的交流电压波形。
二、优缺点单相全桥电压型逆变电路具有以下优点：1. 输出电压稳定：由于采用全桥结构，能够有效地消除直流电源的波动和噪声，输出电压稳定可靠。
2. 输出功率大：全桥结构能够充分利用电源能量，输出功率相对较大。
3. 输出电压可调：通过控制开关管的导通和关断时间，可以实现对输出电压的调节，满足不同需求。
4. 抗干扰能力强：逆变电路可有效抑制外界干扰信号，提高系统的抗干扰能力。
然而，单相全桥电压型逆变电路也存在一些缺点：1. 成本较高：由于需要四个开关管，控制电路和保护电路等，相对于其他逆变电路而言，成本较高。
2. 效率较低：由于开关管的导通和关断需要一定的时间，逆变过程中会产生一定的开关损耗，导致转换效率有所降低。
三、应用领域单相全桥电压型逆变电路具有广泛的应用领域，包括但不限于以下几个方面：1. 电力供应系统：逆变电路可以将直流电源转换为交流电源，用于电力供应系统中的电压和频率调节，满足不同负载的需求。
2. 电动机控制：逆变电路可将直流电源转换为交流电源，用于电动机的控制和驱动，实现电机的速度调节和方向控制等功能。
3. 新能源应用：逆变电路可以将太阳能、风能等新能源转换为交流电源，供应给家庭、工厂等用电设备。
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单相电压型半桥无源逆变电路设计
igbt单相电压型半桥无源逆变电路设计本文介绍了一种IGBT单相电压型半桥无源逆变电路设计，该电路采用半桥拓扑结构，通过IGBT管控制开关实现正负半周期无源逆变，具有高效、可靠、稳定等优点。
同时，本文还介绍了电路的设计流程和注意事项。
一、电路拓扑结构IGBT单相电压型半桥无源逆变电路采用半桥拓扑结构，如图1所示。
电路中，IGBT1和IGBT2分别代表上管和下管，L1和L2为变压器的两个线圈，C为输出滤波电容。
该拓扑结构有以下优点：1、半桥结构可以避免直流电离子飘移问题，提高电路的可靠性。
2、IGBT管负责开关电流，电压由变压器自行绝缘，可以避免功率管受到高频电磁干扰而损坏的问题。
3、半桥拓扑结构使得电路的效率较高，能够满足高效、小型化的需求。
二、电路设计1、选择IGBT管根据电路的工作电压和电流，选择适合的IGBT管是很重要的。
可以根据功率、电压承受能力、开关速度、漏电流等因素进行选择。
2、选择变压器变压器是半桥无源逆变电路的关键元件之一，变压器的参数需要根据电路需求进行选择。
如果输出功率较大，则需选择大功率变压器；如果需要较小的体积，则可以选择小型化的变压器。
3、选择输出电容电容可以用来过滤输出端的噪声和杂波。
根据输出电压、输出电流等参数选择适合的电容，并确保电容的电压承受能力充足。
4、电路参数计算根据电路的拓扑结构和工作参数，进行电路参数的计算。
需要计算的参数包括变压器的线圈数、电感值、电容容值等。
这些参数的计算需要根据电路需求进行合理设置。
三、注意事项在使用IGBT管时，需要防止温度过高和静电干扰等问题。
建议在使用IGBT管时加装散热器，并采用静电保护措施，以保证管子的正常工作。
总之，IGBT单相电压型半桥无源逆变电路是一种高效、可靠、稳定的电路结构，在工业自动化控制等领域有着广泛的应用。
单相全桥逆变电路讲解.
首先介绍学习硬件电路的重要性和必要性
重要性：找工作面试、考研面试和在以后工作 中都是很好的基础，起到良好的作用。 以此为基点，展开，引用李泽元老师的话： “现在知识面很宽很大，不可能面面具到，且 搞的人很多，要找一个自已感兴趣的点，深入 研究，动手实践做实验，在实验中发现问题和 解决问题，然后再扩展。”
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 ）
主电路、控制电路的工作原理、参数的 确定
整体安排
二、PROTEL介绍 、原理图绘制（计划三个半天） 两个图，主电路和控制电路（各1.5个半天） 初步认识元器件封装，画原理图尽量选正确的封 装 三、 生成PCB、手动布线（计划两个半天） 两个PCB图，主电路和控制电路（各一个半天） 认真核对元器件封装，检查PCB的各种规则
基础知识介绍 （MOSFET）
MOSFET:可控开，可控关 什么是MOSFET “MOSFET”是英文MetalOxide Semicoductor Field Effect Transistor的缩写，译成中文是“金属 氧化物半导体场效应管”。它是由金属、氧化物 (SiO2或SiN)及半导体三种材料制成的器件。所谓功 率MOSFET(Power MOSFET)是指它能输出较大的工 作电流(几安到几十安)，用于功率输出级的器件。
电阻：导电体对电流的阻碍作用称为电阻，用 符号R 表示，单位为欧姆、千欧、兆欧，分别 用Ω、kΩ、MΩ表示。 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
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。
学位论文-—单相桥式逆变电路
电力电子技术课程设计说明书单相桥式逆变电路的设计院、部学生姓名：指导教师：职称专业：班级：学号：完成时间：摘要随着电力电子技术的高速发展，逆变电路的应用非常广泛，蓄电池、干电池、太阳能电池等都是直流电源，当我们使用这些电源向交流负载供电时，就需要用到逆变电路了。
本次基于MOSFET的单相桥式无源逆变电路的课程设计，主要涉及IGBT的工作原理、全桥的工作特性和无源逆变的性能。
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 逆变为波形电压，并将它加到纯电阻负载两端。
首先分析了单项桥式逆变电路的设计要求。
确定了单项桥式逆变电路的总体方案，对主电路、保护电路、驱动电路等单元电路进行了设计和参数的计算，其中保护电路有过电压、过电流、电压上升率、电流上升率等，选择和校验了IGBT、SG3525等元器件，IGBT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MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。
最后利用MATLAB仿真软件建立了SIMULINK仿真模型，并进行了波形仿真，仿真的结果证明了完成设计任务要求，满足设计的技术参数要求。
关键词：单相；逆变；设计ABSTRACTWith the rapid development of power electronics technology, the inverter circuit is widely used, batteries, dry batteries, solar cells are DC power supply, when we use these power supply power to the AC load, you need to use the inverter circuit. This time based on MOSFET single phase bridge inverter circuit design, mainly related to the work principle of IGBT, the full bridge of the working characteristics and the performance of passive inverter. The single-phase full bridge inverter circuit designed by IGBT as the switching device, the DC voltage Ud inverter as the waveform voltage, and will be added to the pure resistance load at both ends.Firstly, the design requirements of the single bridge inverter circuit are analyzed. To determine the overall scheme of single bridge inverter circuit, of the main circuit, protection circuit, driving circuit unit circuit design and parameter calculation, the protection circuit have voltage, current and voltage rate of rise, the current rate of rise, selection and validation of the IGBT and SG3525 components, IGBT is by BJT (bipolar transistor) and MOS (insulated gate field effect transistor) composed of full control type voltage driven type power semiconductor devices, both MOSFET's high input impedance and GTR low conductance through the advantages of pressure drop. At last, the MATLAB simulation software is used to build the SIMULINK model, and the simulation results are carried out. The results prove that the design task is required to meet the design requirements.Keywords: single phase; inverter; design目录1 绪论 (1)1.1 逆变电路的背景与意义 (1)1.2 逆变器技术的发展现状 (2)1.3 本设计主要内容 (2)2 单相桥式逆变电路主电路设计 (3)2.1 方案设计 (3)2.1.1 系统框图 (3)2.1.2 主电路框图 (3)2.2 逆变电路分类及特点 (3)2.2.1 电压型逆变电路的特点 (3)2.2.2 单项全桥逆变电路的移相调压方式 (4)2.3 主电路的设计 (4)2.4 相关参数的计算 (5)3 辅助电路设计 (7)3.1 保护电路的设计 (7)3.1.1 保护电路的种类 (7)3.1.2 保护电路的作用 (7)3.1.3 过电流保护电路 (8)3.2 驱动电路的设计 (8)3.2.1 驱动电路的种类及作用 (8)3.2.2 驱动电路的设计 (8)3.2.3 驱动电路的原理 (9)3.3 控制电路的设计 (9)3.3.1 控制电路的作用 (9)3.3.2 控制电路原理分析 (9)4 仿真分析 (11)4.1 仿真软件MATLAB介绍 (11)4.2 主电路仿真图及参数计算 (13)4.3 仿真所得波形 (16)4.4 波形分析 (17)结束语 (18)参考文献 (19)附录 (21)1 绪论1.1 逆变电路的背景与意义随着电力电子技术的高速发展，逆变电路的应用非常广泛，蓄电池、干电池、太阳能电池等都是直流电源，当我们使用这些电源向交流负载供电时，就需要用到逆变电路了。
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。
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单相电压型半桥无源逆变电路设计
IGBT单相电压型半桥无源逆变电路设计引言：无源逆变器是一种将直流电源转换为交流电源的电力电子装置。
在工业和家庭中，无源逆变器被广泛应用于交流电源的供应，如电机驱动、照明系统和电力供应等。
本文将介绍IGBT单相电压型半桥无源逆变电路的设计原理和方法。
一、无源逆变器原理：无源逆变器的基本原理是通过DC电源，经过电容滤波以及交流输出变压器等，将直流电源转换为交流电源。
在半桥无源逆变器中，瞬时电流流经其两个输出电容之一，从而实现交流输出。
二、电路设计：1.IGBT选择：由于半桥无源逆变器所需承受较高的电压和电流，因此需要选择耐压能力强的IGBT。
根据要求，选择耐压大于输入电压和输出电压的IGBT装置。
2.控制电路设计：半桥无源逆变器需要一个合适的控制电路来控制IGBT的开关状态。
一种常见的控制方法是采用PWM（脉冲宽度调制）技术。
PWM技术可通过控制转换器的开关时间，来实现输出电压的调节。
3.输出滤波电路设计：在半桥无源逆变器中，输出的交流电压通常需要通过滤波电路进行过滤，以消除输出中的谐波和噪音。
滤波电路通常由电感和电容组成，可根据需求选择适当的参数。
4.保护电路设计：为了确保无源逆变器的安全运行，需要设计相应的保护电路。
保护电路可以包括过压保护、过流保护、温度保护等功能，以防止电路过载、过热等情况发生。
三、实际应用：1.交流电机驱动：无源逆变器常用于交流电机驱动中，通过将直流电源逆变成交流电源，实现电机的控制和调速。
逆变器可以根据需要变换频率和电压，以满足不同负载的要求。
2.照明系统：无源逆变器也可以应用于照明系统中，通过逆变电路将直流电源转换成交流电源，供给照明设备。
逆变器可以实现对照明的调亮调暗和调色调温等功能，提高照明系统的灵活性。
3.电力供应：无源逆变器可以将直流电源转换为交流电源，用于电力供应。
逆变器可以应用于太阳能和风能等可再生能源系统中，将直流电源转换为交流电源，供给家庭和工业用电等。
电压型单相全桥逆变电路
电压型单相全桥逆变电路(1) 介绍单相全桥逆变电路，也称为半桥逆变电路，是一种基于一个正弦波源和一种特定的桥接结构，以及装有晶体管或管器的电路，用来将电动机或机器的交流电源驱动至输出。
该电路通过控制其中的电流，可以改变功率、频率、电压这些特征。
(2) 电路原理单相全桥逆变电路具有一个正弦波源和一种特定的桥接结构。
该桥接结构是由4 个MOSFET晶体管或管器组成的，它们可以在30°的激励周期内在正常工作时交替开启，这将会使输出的单相桥路上的电压发生切换，因此可以得到一个正弦波脉冲输出，从而能够驱动负载的电机。
(3) 优点1. 单相全桥逆变电路具有低成本、易于维护以及精度高的优点，能够根据需要快速调节输出电压，可以超调电压使功率达到最高；2. 此类电路可以存储有限的能量，在整个操作中基本没有损失；3. 其具有灵敏控制功能，可以有效控制输入电压频率和电压；4. 它可以允许电压和电流在负载范围内自由切换，可以在有限的时间内进行快速调整；5. 此类电路结构简单，对交叉导体的影响小，能够有效抗干扰。
1. 单相全桥逆变电路的控制精度不是很高，受到电源供应和负载的影响较大；2. 结构复杂，由于其中使用的介质晶体管的开关特性，在工作过程中有时会发生失控现象；3. 高压噪声也会影响电路性能；4. 高压及电压脉宽比较窄，且控制精度不如高压直流调节电路高。
(5) 结论单相全桥逆变电路相对于传统单相变换电路，友好的结构，低成本，易于维护以及高能量转换效率的优点在很多应用中备受青睐。
但其较窄的脉冲宽度和较低的控制精度也被忽视不计。
因此，对于不同的应用，要充分考虑单相全桥逆变电路的优点和缺点，以便选择最合适的解决方案。
IGBT单相电压型全桥无源逆变电路设计
IGBT单相电压型全桥无源逆变电路设计无源逆变器是一种将直流电能转换为交流电能的装置。
在无源逆变器中，使用单相电压型全桥拓扑结构，其中IGBT是指绝缘栅双极型晶体管，具有高电压和高电流开关特性。
本文将详细设计IGBT单相电压型全桥无源逆变电路。
设计要求：1. 输入电压：直流电压为Vin。
2. 输出电压：交流电压为Vout，频率为f。
3.负载：纯电阻性负载。
电路原理：1. 在每个IGBT导通期间的2/3时间内，两个IGBT之一导通，直流电压Vin流过负载。
2.在导通的另外1/3时间内，两个IGBT同时导通，负载两端电压降为零。
电路结构：1.两个开关电路串联：IGBT1和IGBT4、IGBT3和IGBT22.两个共享电压元件：一个直流电源和一个电感。
电路设计：1.选择IGBT：根据输入电压和负载电流选择IGBT，确保IGBT的电流和电压额定值工作在安全范围内。
2.选择电感：根据电压和电流需求选取合适的电感，它能平滑电路的工作并提供稳定的电流输出。
3.选择电容：选取合适的电容来平滑输出电压。
4.选择二极管：选择合适的二极管防止反向电流损坏电路。
参数计算：1. 选择输入电压Vin。
2. 根据输出电压Vout和负载电流计算负载电阻Rload。
3. 根据输出电压Vout和负载电流计算功率P。
4.根据频率f和功率P计算电感L和电容C的值。
原理图设计：根据电路设计和参数计算结果，绘制原理图。
确保各个组件的连接正确并保证整个电路的工作稳定。
电路实现：将电路原理图转换为实际的电路板。
在实际实施中，要注意电路的布局合理性、组件之间的联接可靠性，以确保电路能够正常工作。
性能测试：测试电路的性能，包括输出电压和电流的波形、频率和效率。
如果有必要，可以进行调整和改进。
总结：。
单相桥式无源逆变电路
黄石理工学院课程设计绪论电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科，就是使用电力电子器件（如晶闸管，GTO，IGBT 等）对电能进行变换和控制的技术。
电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW 甚至GW，也可以小到数W 甚至1W 以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力变换。
此技术的应用已深入到国家经济建设，交通运输，空间技术，国防现代化，医疗，环保和人们日常生活的各个领域。
进入新世纪后电力电子技术的应用更加广泛。
以计算机为核心的信息科学将是21 世纪起主导作用的科学技术之一，有人预言，电力电子技术和运动控制一起，将和计算机技术共同成为未来科学的两大支柱。
电力电子技术是应用于电力领域的电子技术。
具体地说，就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。
通常把电力电子技术分为电力电子制造技术和变流技术（整流，逆变，斩波，变频，变相等）两个分支。
其中，变流技术也称为电力电子器件的应用技术，它包括用电力电子器件构成各种电力变换电路和对这些电路进行控制的技术，以及由这些电路构成电路电子装置和电力电子系统的技术。
“变流”不仅指交直流之间的交换，也包括直流变直流和交流变交流的变换。
将直流电转换为交流电的电路称为逆变电路，本课程设计主要介绍单相桥式无源逆变电路。
1 逆变器的性能指标与分类1.1 有源逆变的基本定义及其应用如果将逆变电路的交流侧接到交流电网上，把直流电逆变成同频率的交流电反送到电网去。
它用于直流电机的可逆调速、绕线型异步电机的串级调速、高压直流输电和太阳能发电等方面。
1.2 无源逆变电路的基本定义及应用无源逆变是指逆变器的交流侧不与电网连接，而是直接接到负载，即将直流电逆变为某一频率或可变频率的交流电供给负载。
它在交流电机变频调速、感应加热、不停电电源等方面应用十分广泛，是构成电力电子技术的重要内容。
1.3 逆变器的性能指标1.3.1 谐波系数HF谐波系数HF 定义为谐波分量有效值同基波分量有致值之比，即U HF =nU1（1-1）式中n=1、2、3…，表示谐波次数，n=1 时为基波。
电压型单相全桥逆变电路工作原理
电压型单相全桥逆变电路工作原理引言电压型单相全桥逆变电路是一种常见的电力电子器件，广泛应用于交流电源、UP S电源和电力传输等领域。
本文将介绍该电路的工作原理及其相关知识。
1.电压型单相全桥逆变电路概述电压型单相全桥逆变电路是一种将直流电源转换为交流电源的电路，其主要由四个功率开关管（IG B T或MO S FET）、变压器和滤波电容组成。
它通过逆变操作，将直流电压转换为交流电压，并通过滤波电容将输出电压平滑化。
该电路能够提供高质量的交流电源输出，并且具有较高的效率。
2.电路结构电压型单相全桥逆变电路的基本结构如下图所示：+------------++-----------+|逆变桥|||+------------++-----------+其中，V in为输入直流电压，Vo ut为输出交流电压，逆变电路为四个功率开关管构成的全桥电路。
3.工作原理电压型单相全桥逆变电路的工作原理如下：正半波过程-：当Vi n为正电压时，I GB T1和IG BT4导通，IG B T2和I G BT3关闭，电路呈现如下情况：+------------++-----------+|正半桥|||+------------++-----------+V i n通过二极管D1和D3将正半边电源分配给滤波电容，使V ou t为正交流电压。
负半波过程-：当Vi n为负电压时，I GB T1和IG BT4关闭，IG B T2和I G BT3导通，电路呈现如下情况：+------------++-----------+|负半桥|||+------------++-----------+V i n通过二极管D2和D4将负半边电源分配给滤波电容，使V ou t为负交流电压。
通过正负半波过程的交替工作，电压型单相全桥逆变电路能够稳定地输出交流电压。
4.特点与应用电压型单相全桥逆变电路具有以下特点和应用：特点-：-稳定的输出：通过滤波电容的作用，输出电压纹波较小，电压稳定。
全桥逆变电路IGBT模块的实用驱动设计
全桥逆变电路IGBT模块的实用驱动设计一、本文概述《全桥逆变电路IGBT模块的实用驱动设计》一文旨在深入探讨全桥逆变电路中IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）模块的高效、可靠驱动技术。
该文以工程实践为导向，结合理论基础与现代电力电子技术的发展趋势，系统地阐述了IGBT模块驱动设计的关键要素、设计原则、常见挑战以及应对策略，旨在为相关领域的工程师和研究人员提供一套全面且实用的驱动设计方案参考。
文章将对全桥逆变电路的工作原理及IGBT模块在其中的核心作用进行简要回顾，强调其作为功率开关器件在电能转换过程中的高效性和可控性。
在此基础上，详述IGBT模块的结构特性、电气性能参数及其对驱动电路的具体要求，包括但不限于阈值电压、开关速度、安全工作区、栅极电荷等关键指标，为后续驱动设计的合理选择与优化奠定理论基础。
本文将聚焦于实用驱动设计的各个环节，从驱动电路拓扑的选择与设计开始，剖析隔离技术、驱动电源、缓冲电路、保护机制等关键组件的设计原则与实现细节。
将特别讨论驱动信号的形成与传输、栅极电阻的计算与选取、dvdt与didt抑制措施、过流与短路保护、过热与欠压保护等关键技术点，旨在确保IGBT模块在各种工况下能够稳定、快速、无损地开关，并有效延长其使用寿命。
进一步地，文中将结合实际应用案例，探讨驱动设计在不同应用场景下的适应性与优化策略，如工业变频器、新能源汽车、不间断电源（UPS）等领域的特定需求与挑战。
通过实例分析，读者将了解到如何根据具体应用条件，如负载特性、工作频率、环境温度、系统效率要求等，灵活调整和优化驱动方案，以实现最佳的系统性能与可靠性。
本文还将探讨驱动技术的最新进展与未来发展趋势，包括智能驱动、集成化驱动解决方案、基于新型半导体材料的驱动技术等前沿研究方向，以启发读者关注并跟进领域内的技术创新，不断提升全桥逆变电路中IGBT模块驱动设计的先进性与竞争力。
(完整word版)电力电子课程设计_IGBT单相电压型全桥无源逆变电路(阻感负载)
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（阻感负载），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2-1 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。
为了给交流侧向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。
电力电子课程设计_IGBT单相电压型全桥无源逆变电路(阻感负载)
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（阻感负载），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，和整流电路相比较，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使用。
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和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2-1 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。
当山脊和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，并且和负载阻抗角无关。
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。
为了给交流侧向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。
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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。
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错误!未找到引用源。
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，使得电阻错误!未找到引用源。
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。
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用桥式接法。
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单相逆变电路组成。
2.3 IGBT单相电压型全桥无源逆变电路原理分析单相逆变电路主要采用桥式接法。
它的电路结构主要由四个桥臂组成，其中每个桥臂都有一个全控器件IGBT和一个反向并接的续流二极管，在直流侧并联有大电容而负载接在桥臂之间。
其中桥臂1,4为一对，桥臂2，3为一对。
可以看成由两个半桥电路组合而成。
其基本电路连接图如下所示：图2 电压型全桥无源逆变电路的电路图由于采用绝缘栅晶体管（IGBT）来设计,如图2的单相桥式电压型无源逆变电路，此课程设计为阻感负载，故应将RLC负载中电容的值设为零。
此电路由两对桥臂组成，V1和V4与V2和V3两对桥臂各导通180度。
再加上采用了移相调压法，所以VT3的基极信号落后于VT1的90度，VT4的基极信号落后于VT2的90度。
因为是电阻负载，故晶体管均没有续流作用。
输出电压和电流的波形相同，均为90度正值、90度零、90度负值、90度零……这样一直循环下去。
4主电路设计及参数选择4.1主电路仿真图在本次设计中，主要采用单相全桥式无源逆变电路(电阻负载)作为设计的主电路。
由于软件上的电源等器件都是理想器件，故可将直流侧并联的大电容直接去掉。
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：图3 单相电压型全桥无源逆变电路（阻感负载）的主电路3.2参数设计及计算3.2.1参数设置电阻负载，直流侧输入电压错误!未找到引用源。
=100V, 脉宽为θ=90°的方波，输出功率为300W，电容设置为理想零状态。
频率为1000Hz。
3.2.2计算由频率为1000Hz即可得出周期为T=0.001s，由于V3的基波信号比V1的落后了90度（即相当1/4个周期）。
通过换算得：t3=0.001/4=0.00025s，而t1=0s。
同理得：t2=0.001/2=0.0005S, 而t4=0.00075S。
由理论情况有效值：Uo=Ud/2=50V。
又因为P=300W 所以有电阻：R=Uo*Uo/P=8.333Ω电感：1.414Ud=Ldi/dt+IdR，得L=0.0002H则输出电流有效值：Io= Uo /R=6A则可得电流幅值为Imax=12A，Imin=-12A电压幅值为Umax=100V,Umin=-100V晶闸管额定值计算，电流有效值：Ivt=Imax/4=3A。
额定电流In额定值：In=（1.5-2）*3=（4.5-6）A。
最大反向电压：Uvt=100V则额定电压：Un=（2—3）*100V=（200-300）V3.2.3设置主电路VT2的触发电平参数设置：幅值：5V，周期：0.001s，占空比50%，延迟0；VT2的触发电平参数设置：幅值：5V，周期：0.001s，占空比50%，延迟0.0005；VT3的触发电平参数设置：幅值：5V，周期：0.001s，占空比50%，延迟0.00025；VT4的触发电平参数设置：幅值：5V，周期：0.001s，占空比50%，延迟0.00075。
5仿真电路结果的分析5.1仿真电路图5.1.1触发电平与负载输出波的波形图如下图从上到下（1到4栏）依次为VT1,VT2,VT3,VT4的触发电压，幅值为5V。
从上到下（5到6栏）依次为输出电流（最大值为12A），输出电压波形（最大值为100V）。
触发电平与负载输出的波形图4.1.2 IGBT电流电压波形图如下图从上到下依次为VT1,VT2,VT3,VT4输出电流（最大值为12A），输出电压波形（最大值为100V）。
IGBT输出波形图4.2 仿真波形分析在接电阻负载时，采用移相的方式来调节逆变电路的输出电压。
移相调压实际上就是调节输出电压脉冲的宽度。
通过对触发脉冲的控制得到如负载输出波形图和IGBT输出波形图，由于有电感负载，在波形图中可看出，对于电流，并非为方波输出，对于电流，一个周期内的两个半个周期的输出电压值大小相等，幅值的正负相反，则输出平均电压为0。
VT1电压波形和VT2的互补，VT3电压波形和VT4的互补，但VT3的基极信号不是比VT1落后180°，而是只落后θ。
即VT3、VT4的栅极信号不是分别和VT2、VT1的栅极信号同相位，而是前移了90°。
输出的电压就不再是正负各为180°的的脉冲，而是正负各为90°的脉冲。
由于有电感负载，故电流情形与电压不相同，正负最大值之间有一段时间受电感影响，不可突变。
VT1,VT2,VT3,VT4输出电流受电感影响减小到0。
5 总结IGBT单相电压型全桥无源逆变电路共有4个桥臂，可以看成两个半桥电路组合而成，采用移相调压方式后，输出交流电压有效值即可通过改变直流电压Ud 来实现，也可通过改变θ来调节输出电压的脉冲宽度来改变其有效值。
相比于半桥逆变电路而言，全桥逆变电路克服了半桥逆变电路输出交流电压幅值仅为1/2Ud的缺点，且不需要有两个电容串联，就不需要控制电容电压的均衡，因此可用于相对较大功率的逆变电源。
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，2009.5﹒100~103[2].李传琦.电力电子技术计算机仿真实验.电子工业出版社.2005[3].洪乃刚.电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真.机械工业出版社.2006[4].钟炎平.电力电子电路设计.华中科技大学出版社.2010。