电力电子课程设计-IGBT单相电压型全桥无源逆变电路

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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ABSTRACTThe 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。

单相全桥无源逆变电路

无源逆变器的应用：无源逆变器的应用目前几乎所有的电力电子变换电路都包含有无源逆变电路，是电力电子技术中的最核心部分。 1. 变频调速（交流电机驱动） 2. 感应加热 3. 隔离型开关电源 4. 高频直流焊机 5. 脉冲电源 6. 节能照明
4.2 无源逆变器的分类
电压型和电流型逆变器单相和三相半桥、全桥、推挽式换流方式：换流方式：在电力电子变换电路中，电流从一个支路向另一个支路转移的过程称为换流。 1. 器件换流（全控型器件）； 2. 电网换流（有源逆变，晶闸管构成的AC－AC）； 3. 负载换流（谐振电路－－串联谐振和并联谐振）； 4. 强迫换流（半控器件＋辅助换流电路）。
调节不方便、谐波含量大，开关器件损耗小。应用较少。
2. 脉冲移相（单脉冲方波逆变器）
调节方便、谐波含量大，开关器件损耗小。应用较多。
3. PWM（pulse width modulation）调制
调节方便、谐波含量小，开关器件损耗较大。应用领域最广泛（整流，逆变，直流变换，APF等）
逆变器输出频率的调节改变逆变器开关器件的触发频率。
电压型单相全桥无源逆变电路
课件4
4.1 无源逆变电路
无源逆变电路：无源逆变电路：将直流电转换为频率、幅值可调的交流电，并直接供给负载的逆变电路。有源逆变电路：有源逆变电路：将直流电转换为交流电并馈送到交流电网的逆变电路。区别和联系：区别和联系：
1. 二者都是DC-AC电路； 2. 有源逆变电路的输出和电网的交流电有直接关系，即逆变器的输出和电网电压同频同相；无源逆变的输出直接联接负载，和电网电压无关。
4.3 电压型单相全桥无源逆变电路
电路结构
图1 电压型单相全桥无源逆变电路

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。

单相全桥逆变电路毕业设计

2008级应用电子技术毕业设计报告设计题目单相电压型全桥逆变电路设计姓名及学号学院专业应用电子技术班级2008级3班指导教师老师2011年05月1日题目：单相电压型全桥逆变电路设计目录第一章绪论1.1整流技术的发展概况 (4)第二章设计方案及其原理2.1电压型逆变器的原理图 (5)2.2电压型单相全桥逆变电路 (6)第三章仿真概念及其原理简述3.1 系统仿真概述 (6)3.2 整流电路的概述 (8)3.3 有源逆变的概述 (8)3.4逆变失败原因及消除方法 (9)第四章参数计算4.1实验电路原理及结果图 (10)第五章心得与总结 (14)参考文献 (15)第一章绪论1.1整流技术的发展概况正电路广泛应用于工业中。

整流与逆变一直都是电力电子技术的热点之一。

桥式整流是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路。

常用来将交流电转化为直流电。

从整流状态变到有源逆变状态，对于特定的实验电路需要恰到好处的时机和条件。

基本原理和方法已成熟十几年了，随着我国交直流变换器市场迅猛发展，与之相应的核型技术应用于发展比较将成为业内企业关注的焦点。

目前，整流设备的发展具有下列特点：传统的相控整流设备已经被先进的高频开关整流设备所取代。

系统的设计已经由固定式演化成模块化，以适应各种等级、各种模块通信设备的要求。

加上阀控式密封铅酸蓄电池的广泛应用，为分散供电创造了条件。

从而大大提高了通信网运行可靠和通信质量。

高频开关整流器采用模块化设计、N1配置和热插拨技术，方便了系统的扩展，有利于设备的维护。

由于整流设备和配电设备等配备了微机监控器，使系统设备具有了智能化管理功能和故障保护及自保护功能。

新旗舰、新技术、新材料的应用，使高频开关整流器跃上了一个新台阶。

第二章设计方案及其原理2.1电压型逆变器的原理图原理框图等效图及其输出波形当开关S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压u o 为正；当开关S1、S4断开，S2、S3闭合时，u o 为负，如此交替进行下去，就在负载上得到了由直流电变换的交流电，u o 的波形如上图 (b)所示。

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。

IGBT单相桥式无源逆变仿真

在阻感负载时，还可以采用移相的方式来调节逆变电路的输出电压，这种方式称为移相调压。移相调压实际上就是调节输出电压脉冲的宽度。在单相桥式逆变电路中，个 IGBT 的栅极信号仍为 180 度正偏，180 度反偏，并且 V1 和 V2 的栅极信号互补，V3 和 V4 的栅极信号互补，但 V3 的基极信号不是比 V1 落后 180
图 2-7
6 本系统选择的仿真算法为 ode23tb，仿真 Start time 设为 0，Stop time 设为 0.08s。
三、仿真结果与分析
波形图分别代表输入电压波形、IGBT1.IGBT3 触发脉冲、IGBT2.IGBT4 触发脉冲、负载输出波形上的电压。下列波形分别是延迟角 a 为 30、40、50 时的波形变化。
3
Simulink 仿真实验报告
Subsystem 参数设定如下：
IGBT1 增补的触发脉冲：

图 2-4
4 RLC 支路参数设定：
图 2-5
图 2-6
4
Simulink 仿真实验报告
5 示波器相关参数的设定：“Number of axes”设置为 4，“Time range” 设置为 auto，“Tick labels”设置为 bottom axis only，“sampling”设置为 Decimation1。
图 1-2.移向调压理论波形
二、单相桥式无源逆变电路（阻感性负载）建模
1）.单相桥式无源逆变电路（电阻性负载）仿真电路图如图 2-1.所示：
图 2-1.单相桥式无源逆变仿真电路图
2
Simulink 仿真实验报告
2).仿真参数设定 1 IGBT 参数 Rn=0.001Ω，Lon=1e-6H，Vf=1V，Rs=1e5Ω，Cs=250e-6F；负载参数 R=1Ω，L=1e-3H； 2 直流电压源参数 U=100V；

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。

《电力电子技术》电子课件(高职高专第5版) 4.3 电压型逆变电路

0 2
2
(4.3.1)
输出电压瞬时值为:
uo
n 1, 3 , 5 ,
2U d n
s in nt
(4.3.2)
其中， 2f s 为输出电压角频率。
当 n=1时其基波分量的有效
值为:
U O1
2U d
2
0.45U d
(4.3.3)
图4.3.1 电压型半桥逆变电路及其电压电流波形
4.3.1 电压型单相半桥逆变电路
图4.3.1 电压型半桥逆变电路及其电压电流波形
4.3.1 电压型单相半桥逆变电路
2、工作原理：
在一个周期内，电力晶体管周正T1和偏T，2的半基周极反信偏号，各且有互半补。
若负载为纯电阻，在[0,π] 期 T2通π2截间，]期止，T间1，T截1，则有止T驱，u20有动则=U驱信ud0动。号=-信在导Ud号[通π。导，, 动信信号若号，负截由载止于为，感纯尽性电管负感载T，1有中T驱的2无动电驱流i。不能立即改变方向，于是 D1导通续流，u0=－Ud /2 。
3、特点：优点：简单，使用器件少；
缺点：
1）交流电压幅值仅为Ud/2； 2）直流侧需分压电容器； 3）为了使负载电压接近正弦波通常在输出端要接LC 滤波器，输出滤波器LC滤除逆变器输出电压中的高次谐波。 4、应用：用于几kW以下的小功率逆变电源；
4.3.2 电压型单相全桥逆变电路
电路工作原理：
(4.3.7)
图4.3.2 电压型单相全桥逆变电路和电压、电流波形图
4.3.2 电压型单相全桥逆变电路
3）阻感负载RL
0≤ ωt ≤ θ期间，T1和T4有驱动信号，由于电流i0为负值，T1和T4不导通，D1、

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。

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。

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。