IGBT单相桥式无源逆变电路设计纯电阻负载
电力电子设计(单相全控桥式-纯电阻负载)
电力电子课程设计单相全控桥式晶闸管整流电路设计（纯电阻负载）院别：机械与电子工程学院专业班级：电气工程自动化0803姓名：徐浩学号：2008011251指导老师：施云2011年1 月6日电力电子课程设计一、设计课题目单相全控桥式晶闸管整流电路设计（纯电阻负载）二、设计要求1、单相全控桥式晶闸管整流电路的设计要求为：负载为阻性负载.2、技术要求:(1).电网供电电压：交流100V/50Hz；(2).输出功率：500W；(3).移相范围：0度—180度；三、课程设计的性质和目的1、性质：是电气信息专业的必修实践环节；2、目的：(1).培养学生综合运用知识解决问题的能力与实际动手能力；(2).加深理解《电力电子技术》课程的基本理论；(3).初步掌握电力电子电路的设计方法。
前言电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。
它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。
它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。
电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。
随着科学技术的日益发展,人们对电路的要求也越来越高,由于在生产实际中需要大小可调的直流电源,而相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳定,利用它可以方便地得到大中、小各种容量的直流电能,是目前获得直流电能的主要方法,得到了广泛应用。
在电能的生产和传输上，目前是以交流电为主。
电力网供给用户的是交流电，而在许多场合，例如电解、蓄电池的充电、直流电动机等，需要用直流电。
要得到直流电，除了直流发电机外，最普遍应用的是利用各种半导体元件产生直流电。
这个方法中，整流是最基础的一步。
整流，即利用具有单向导电特性的器件，把方向和大小交变的电流变换为直流电。
整流的基础是整流电路。
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：学生姓名：罗开元指导教师：曾仑明2015年 01月06日1、李先允主编电力电子技术北京中国电力出版社20062、佟纯厚主编电力电子学南京东南大学出版社20003、王兆安黄俊主编电力电子技术第4版北京机械工业出版社20044、黄俊王兆安主编电力电子交流技术第3版北京机械工业出版社19945、石玉王文郁主编电力电子技术题解与电路设计指导北京机械工业出版社20006、百度文库。
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。
单相桥式全控整流电路纯电阻性负载课程设计.
1绪论电力电子技术又称为功率电子技术，他是用于电能变换和功率控制的电子技术。
电力电子技术是弱电控制强电的方法和手段，是当代高新技术发展的重要内容，也是支持电力系统技术革命发展的重要基础，并节能降耗、增产节约提高生产效能的重要技术手段。
微电子技术、计算机技术以及大功率电力电子技术的快速发展，极大地推动了电工技术、电气工程和电力系统的技术发展和进步。
电力电子器件是电力电子技术发展的基础。
正是大功率晶闸管的发明，使得半导体变流技术从电子学中分离出来，发展成为电力电子技术这一专门的学科。
而二十世纪九十年代各种全控型大功率半导体器件的发明，进一步拓展了电力电子技术应用和覆盖的领域和范围。
电力电子技术的应用领域已经深入到国民经济的各个部门，包括钢铁、冶金、化工、电力、石油、汽车、运输以及人们的日常生活。
功率范围大到几千兆瓦的高压直流输电，小到一瓦的手机充电器，电力电子技术随处可见。
电力电子技术在电力系统中的应用中也有了长足的发展，电力电子装置与传统的机械式开关操作设备相比有动态响应快，控制方便，灵活的特点，能够显著地改善电力系统的特性，在提高系统稳定、降低运行风险、节约运行成本方面有很大潜力。
随着科学技术的日益发展,人们对电路的要求也越来越高, 由于在生产实际中需要大小可调的直流电源,而相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳定,利用它可以方便地得到大中、小各种容量的直流电能, 是目前获得直流电能的主要方法, 得到了广泛应用。
在电能的生产和传输上，目前是以交流电为主。
电力网供给用户的是交流电，而在许多场合，例如电解、蓄电池的充电、直流电动机等，需要用直流电。
要得到直流电，除了直流发电机外，最普遍应用的是利用各种半导体元件产生直流电。
这个方法中，整流是最基础的一步。
整流，即利用具有单向导电特性的器件，把方向和大小交变的电流变换为直流电，整流的基础是整流电路。
2设计任务2.1设计目的1．加深理解《电力电子技术》课程的基本理论。
单相桥式整流电路纯电阻负载课程设计
1引言什么是电力电子技术？顾名思义，可以认为，所谓电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术。
电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。
通常所说的模拟电子技术和数字电子技术都属于信息电子技术。
具体地说，电力电子技术就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。
目前所用的电力电子器件均由半导体制成，故也称“电力半导体器件”。
电力电子技术所变换的“电力”功率可以大到数百兆瓦甚至吉瓦，也可以小到数瓦甚至毫瓦级。
本文以单相桥式全控整流电路电阻性负载为研究对象，介绍了单相桥式全控整流电路的工作原理，并对MATLAB／SIMULINK模块中电力电子仿真所需要的电力系统模块做了简要的说明，介绍了单相桥式全控整流电路的主要环节及工作原理，并且分析了触发角为30°的情况，在此基础上运用MATLAB软件分别对电路的仿真进行了设计，实现了对单相桥式全控整流电路的仿真，并对仿真结果进行分析。
2 单相桥式全控整流电路纯电阻负载2.1 理论设计2.1.1 电路分析与工作原理单相桥式全控整流电路带电阻负载电路如图（1）：图（1）1）闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对桥臂。
2）在U2正半周（即a 点电位高于b 点电位）√若4个晶闸管均不导通，id=0,ud=0,VT1、VT4串联承受电压U2。
√在触发角α处给VT1和VT4加触发脉冲，VT1和VT4即导通，电流从电源a 端经VT1、R 、VT4流回电源b 端。
3）当U2过零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT1和VT4关断。
4）在U2负半周，仍在触发角α处触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，电流从电源b 端流出，经VT3、R 、VT2流回电源a 端。
5）到U2过零时，电流又降为零，VT2和VT3关断。
单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形如图（2）所示：图（2）2.1.2 参数计算1）晶闸管承受的最大正向电压和反向电压分别为和 。
2）整流电压平均值为：b)c)d)uVT222U 22U ⎰+=+==παααπωωπ2cos 19.02cos 122)(d sin 21222U U t t U U dα=0时，Ud= Ud0=0.9U2。
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。
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单相电压型半桥无源逆变电路设计
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，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。
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知识，独立完成查找资料、选择方案、设计电路、撰写报告的能力，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下坚实的基础。
2 工作原理概论2.1 IGBT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V 1和V2栅极信号各半周正偏、半周反偏，二者互补。
输出电压uo为矩形波，幅值为Um=Ud/2，输出电流io 波形随负载而异，感性负载时，V1或V2通时，io和uo同方向，直流侧向负载提供能量，VD1或VD2通时，io和uo反向，电感中贮能向直流侧反馈，VD1、VD2称为反馈二极管，还使io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：简单，使用器件少。
缺点：交流电压幅值U d/2，直流侧需两电容器串联，要控制两者电压均衡，用于几k W以下的小功率逆变电源。
2.1.2 IGBT绝缘栅双极型晶体管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，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MOSFET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。
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。
电力电子设计单相全控桥式纯电阻负载
电力电子课程设计单相全控桥式晶闸管整流电路设计（纯电阻负载）院别：机械与电子工程学院专业班级：电气工程自动化0803*名：**学号：**********指导老师：**2011年1 月6日电力电子课程设计一、设计课题目单相全控桥式晶闸管整流电路设计（纯电阻负载）二、设计要求1、单相全控桥式晶闸管整流电路的设计要求为：负载为阻性负载.2、技术要求:(1).电网供电电压：交流100V/50Hz；(2).输出功率：500W；(3).移相范围：0度—180度；三、课程设计的性质和目的1、性质：是电气信息专业的必修实践环节；2、目的：(1).培养学生综合运用知识解决问题的能力与实际动手能力；(2).加深理解《电力电子技术》课程的基本理论；(3).初步掌握电力电子电路的设计方法。
前言电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。
它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。
它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。
电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。
随着科学技术的日益发展,人们对电路的要求也越来越高,由于在生产实际中需要大小可调的直流电源,而相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳定,利用它可以方便地得到大中、小各种容量的直流电能,是目前获得直流电能的主要方法,得到了广泛应用。
在电能的生产和传输上，目前是以交流电为主。
电力网供给用户的是交流电，而在许多场合，例如电解、蓄电池的充电、直流电动机等，需要用直流电。
要得到直流电，除了直流发电机外，最普遍应用的是利用各种半导体元件产生直流电。
这个方法中，整流是最基础的一步。
整流，即利用具有单向导电特性的器件，把方向和大小交变的电流变换为直流电。
整流的基础是整流电路。
单相全控桥式晶闸管整流电路的设计(纯电阻负载)
1 绪论晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前期或黎明时期。
晶闸管由于其优越的电气性能和控制性能，使之很快就取代了水银整流器和旋转变流机组。
并且，其应用范围也迅速扩大。
电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管及晶闸管变流技术的发展而确立的。
晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件，属于半控型器件。
对晶闸管电路的控制方式主要是相位控制式，简称相控方式。
晶闸管的关断通常依靠电网电压等外部条件来实现。
这就使得晶闸管的应用受到了很大的局限。
70年代后期，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极型晶体管（BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）为代表的全控型器件迅速发展。
全控型器件的特点是，通过对门极（基极、栅极）的控制既可使其开通又可使其关断。
在80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为表的复合型器件异军突起。
它是MOSFET和BJT的复合，综合了两者的优点。
与此相对，MOS控制晶闸管（MCT）和集成门极换流晶闸管（IGCT）复合了MOSFET和GTO。
电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。
它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。
它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。
电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。
在电气自动化专业中已成为一门专业基础性强且与生产紧密联系的不可缺少的专业基础课。
本课程体现了弱电对强电的控制，又具有很强的实践性。
能够理论联系实际，在培养自动化专业人才中占有重要地位。
它包括了晶闸管的结构和分类、晶闸管的过电压和过电流保护方法、可控整流电路、晶闸管有源逆变电路、晶闸管无源逆变电路、PWM控制技术、交流调压、直流斩波以及变频电路的工作原理。
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：。
单相桥式全控整流电路设计_(纯电阻负载)
单相桥式全控整流电路的设计一、1. 设计方案及原理 1.1 原理方框图1.2 主电路的设计电阻负载主电路主电路原理图如下：Rid1.3主电路原理说明1.3.1电阻负载主电路原理（1）在u2正半波的（０～α）区间，晶闸管VT1、VT4承受正向电压，但无触发脉冲，晶闸管VT2、VT3承受反向电压。
因此在0～α区间，4个晶闸管都不导通。
假如4个晶闸管的漏电阻相等，则Ut1.4= Ut2.3=1/2u2。
（2）在u2正半波的（α～π）区间，在ωｔ＝α时刻，触发晶闸管VT1、VT4使其导通。
（3）在u2负半波的（π～π＋α）区间，在π～π＋α区间，晶闸管VT2、VT3承受正向电压，因无触发脉冲而处于关断状态，晶闸管VT1、VT4承受反向电压也不导通。
（4）在u2负半波的（π＋α～２π）区间，在ωｔ＝π＋α时刻，触发晶闸管VT2、VT3使其元件导通，负载电流沿b→VT3→R→VT2→α→T的二次绕组→b流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载电阻上，负载上有输出电压（ud=-u2）和电流，且波形相位相同。
1.4整流电路参数的计算电阻负载的参数计算如下：（1）整流输出电压的平均值可按下式计算U d=0.45U2（1+cos错误!未找到引用源。
）（1-1）当α=0时，U取得最大值，即d U= 0.9 2U，取2U=100V则U d =90V，dα=180o 时，d U =0。
α角的移相范围为180o 。
（2） 负载电流平均值为I d =U d /R=0.45U 2（1+cos 错误!未找到引用源。
）/R (1-2)(3)负载电流有效值，即变压器二次侧绕组电流的有效值为 I2=U2/R )sin 21(παπαπ-+ (1-3) (4)流过晶闸管电流有效值为IVT= I2/2 （1-4）二、元器件的选择晶闸管的选取晶闸管的主要参数如下： ①额定电压U TN通常取DRM U 和RRM U 中较小的，再取靠近标准的电压等级作为晶闸管型的额定电压。
北京交通大学电力电子IGBT无源单项半桥逆变(电阻负载)课程设计IGBT无源单项半桥逆变(电阻负载)
电气工程学院电力电子课程设计设计题目：IGBT单相半桥无源逆变电路设计专业班级：学号：姓名：同组人：指导教师：设计时间：设计地点：课程设计任务书学生姓名：专业班级指导教师：一、课程设计题目：IGBT单相半桥无源逆变电路设计（纯电阻负载）设计条件：1、输入直流电压：U d=100V2、输出功率：300W3、输出电压波形：1KHz方波二、课程设计要求1. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件，能独立而正确地进行方案论证和电路设计，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整；2. 查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数，对设计方案进行仿真；3. 完成预习报告，报告中要有设计方案，还要有仿真结果；4. 进实验室进行电路调试，边调试边修正方案；5. 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、选择元器件参数，说明控制电路的工作原理、绘出主电路典型波形（比较实际波形与理论波形），绘出触发信号（驱动信号）波形，说明调试过程中遇到的问题和解决问题的方法。
三、进度安排第一章系统方案设计1、系统方案在电路原理框图中，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。
其中交流电源，整流和滤波三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逆变电路由半桥电路和缓冲电路构成，而驱动电路和驱动电源则根据实验要求进行搭建。
2、系统工作原理在一个周期内，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 。
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。
IGBT单相半桥无源逆变电路设计说明
《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。
(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。
单相桥式无源逆变电路
区，因而增加了一段延缓时间，使集- 射电压 U CE 波形分成两段
和
t fv 2
。
IGBT 的关断过程是从正向导通状态转换到正向阻断状态过程。关断过程所 需要的时间为关断时间 分， 在
tf t off
。
t off
包括关断延迟时间
t fi1
t d ( off )
和电流下降时间
tf
两部
内， 集电极电流的波形分为两段
t fi 2
和
t fi 2
对应 IGBT 内部 MOSFET 的关
断过程，两段时间内 Ic 下降较快；
对应于 IGBT 内 PNP 晶体管的关断过程，
由于 MOSFET 关断后，PNP 晶体管中的储存电荷难以迅速消除，所以这段时间 内 Ic 下降较慢， 造成集电极电流较长的尾部时间。 通常关断时间为 0.55～1.5 s 。
8
黄石理工学院 课程设计
IGBT 的开通时间 t on 由开通延迟时间
t d on
和电流上升时间 t r 两部分组成。通常开
通时间为 0.5～1.2 s 。IGBT 在开通过程中大部分时间是作为 MOSFET 工作的。 只是在集- 射极电压 U CE 下降过程后期（
t fv 2
） ，PNP 晶体管才由放大区转到饱和
图 1-1 单相桥式无源逆变电路的工作原理
3
黄石理工学院 课程设计
2 主电路的设计
采用全控型器件——绝缘栅晶体管 （IGBT） 取代上图的 T1 ， 得到如下图 2-1 所示的单相桥式无源逆变电路。从图中可看出，它由两对桥臂组合而成，VT1 和 VT4 构成一对导电臂，VT2 和 VT3 构成另一对导电臂，两对导电臂交替导通 180 ，其输出电压、输出负载波形如下所示。工作过程如下： t=0 时刻以前，VT2、VT3 导通， VT1、VT4 关断，电源电压反向加在负载 上， u0 =-Ud。 在 t=0 时刻，负载电流上升到负的最大值，此时关断 VT2、VT3，同时驱动 VT1 、 VT4， 由于感性负载电流不能立即改变方向， 负载电流经 VD1、 VD4 续流， 此时，由于 VD1 、VD4 导通，VT1 、VT4 受反压而不能导通。负载电压 u0 =+Ud
单相桥式整流电路纯电阻负载课程设计
1引言电力电子技术又称为功率电子技术，他是用于电能变换和功率控制的电子技术。
电力电子技术是弱电控制强电的方法和手段，是当代高新技术发展的重要内容，也是支持电力系统技术革命发展的重要基础，并节能降耗、增产节约提高生产效能的重要技术手段。
微电子技术、计算机技术以及大功率电力电子技术的快速发展，极大地推动了电工技术、电气工程和电力系统的技术发展和进步。
电力电子器件是电力电子技术发展的基础。
正是大功率晶闸管的发明，使得半导体变流技术从电子学中分离出来，发展成为电力电子技术这一专门的学科。
而二十世纪九十年代各种全控型大功率半导体器件的发明，进一步拓展了电力电子技术应用和覆盖的领域和范围。
电力电子技术的应用领域已经深入到国民经济的各个部门，包括钢铁、冶金、化工、电力、石油、汽车、运输以及人们的日常生活。
功率范围大到几千兆瓦的高压直流输电，小到一瓦的手机充电器，电力电子技术随处可见。
电力电子技术在电力系统中的应用中也有了长足的发展，电力电子装置与传统的机械式开关操作设备相比有动态响应快，控制方便，灵活的特点，能够显著地改善电力系统的特性，在提高系统稳定、降低运行风险、节约运行成本方面有很大潜力。
随着科学技术的日益发展,人们对电路的要求也越来越高,由于在生产实际中需要大小可调的直流电源,而相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳定,利用它可以方便地得到大中、小各种容量的直流电能,是目前获得直流电能的主要方法,得到了广泛应用。
在电能的生产和传输上，目前是以交流电为主。
电力网供给用户的是交流电，而在许多场合，例如电解、蓄电池的充电、直流电动机等，需要用直流电。
要得到直流电，除了直流发电机外，最普遍应用的是利用各种半导体元件产生直流电。
这个方法中，整流是最基础的一步。
整流，即利用具有单向导电特性的器件，把方向和大小交变的电流变换为直流电，整流的基础是整流电路。
本文以单相桥式全控整流电路电阻性负载为研究对象，介绍了单相桥式全控整流电路的工作原理，并对MATLAB／SIMULINK模块中电力电子仿真所需要的电力系统模块做了简要的说明，介绍了单相桥式全控整流电路的主要环节及工作原理，并且分析了触发角为30°的情况，在此基础上运用MATLAB软件分别对电路的仿真进行了设计，实现了对单相桥式全控整流电路的仿真，并对仿真结果进行分析。
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I G B T单相桥式无源逆变
电路设计纯电阻负载Newly compiled on November 23, 2020
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：
学生姓名：罗开元
指导教师：曾仑明
2015年 01月06日
1、李先允主编电力电子技术北京中国电力出版社2006
2、佟纯厚主编电力电子学南京东南大学出版社2000
3、王兆安黄俊主编电力电子技术第4版北京机械工业出版社2004
4、黄俊王兆安主编电力电子交流技术第3版北京机械工业出版社1994
5、石玉王文郁主编电力电子技术题解与电路设计指导北京机械工业出版社2000
6、百度文库。
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。
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:
输出方波电压瞬时值：
式中：w=2πf0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
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为单相半桥逆变电路的两倍。
、换流方式
利用全控型器件自身所具有的自关断能力进行换流称为器件换流。
本实验采用的是IGBT，所以采用的换流方式即为器件换流。
、逆变电路的主要特点
1直流侧为电压源，或接有大电容，相当于电压源。
电流测电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。
2由于直流电压源的钳位作用，交流侧电压波形为矩行波，并且与阻抗角无关。
而交流侧电压波形和相位因负载阻抗角而异。
3当交流侧为阻感性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。
为了给交流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联反馈二极管。
2 MATLAB仿真
运用Matlab仿真软件设计出电路图
为了能够满足条件，对IGBT提供的脉冲，周期为，而且2个脉冲之间需要延迟，不能同时提供脉冲。
脉冲设置
第一个脉冲
第二个脉冲
负载两端电压电流波形如下图：
3 总结
本次课程设计的内容是IGBT单相全桥逆变电路，了解了逆变电路的工作原理，对单相全桥逆变电路在纯负载时做了详细的分析。
该单相全桥逆变电路最大的特点是：在原有的单相全桥逆变电路的基础上，通过改变驱动IGBT的脉冲，将直流电压Ud逆变成频率为1KHZ的方波电压，并将它加到负载电路两端。
而负载电路则由纯电阻电路构成。
另外，为了使IGBT开关管能够两两工作，驱动其工作的两个脉冲之间必须要有延迟。
通过本次课程设计，加深了我对课程《电力电子技术》理论知识的理解，特别是有关逆变电路方面的知识。
同时也培养了以下几点能力：第一：提高了自己完成课程设计报告水平，提高了自己的书面表达能力。
具备了文献检索的能力，特别是如何利用Intel网检索需要的文献资料。
第二：提高了运用所学的各门知识解决问题的能力，在本次课程设计中，涉及到很多学科，包括：电力电子技术、电路原理等，学会了如何整合自己所学的知识去解决实际问题。
第三：深刻理解了单相全桥逆变电路的原理及应用。
4 参考文献
1、李先允主编电力电子技术北京中国电力出版社2006
2、佟纯厚主编电力电子学南京东南大学出版社2000
3、王兆安黄俊主编电力电子技术第4版北京机械工业出版社2004
4、黄俊王兆安主编电力电子交流技术第3版北京机械工业出版社1994
5、石玉王文郁主编电力电子技术题解与电路设计指导北京机械工业出版社2000
6、百度文库。