单相全桥逆变电路讲解优秀课件
单相全桥逆变电路讲解
基础知识介绍 （电容）
常用电容器 铝电解电容器 、钽电解电容器 、薄膜电容器 、 瓷介电容器 、独石电容器 、纸质电容器、微 调电容器 、陶瓷电容器 、玻璃釉电容器 电容极性：引脚长的为正，引脚短的为负。或 标有“+”“—”
基础知识介绍 （电容）
电容器主要特性参数 1、标称电容量和允许偏差 标称电容量是标志在电容器上的电容量。 电容器实际电容量与标称电容量的偏差称误差，在允 许的偏差范围称精度。 精度等级与允许误差对应关系：00（01）-±1%、0 （02）-±2%、Ⅰ-±5%、Ⅱ-±10%、Ⅲ-±20%、 Ⅳ-（+20%-10%）、Ⅴ-（+50%-20%）、Ⅵ（+50%-30%） 一般电容器常用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，电解电容器用Ⅳ、Ⅴ、 Ⅵ级，根据用途选取。
主电路工作原理及设计
VSIN
50Hz
220V
Fuse
1
5
A
Bridge1
220u/450v
主电路工作原理及设计
Cin1
讲解原理时的单相全桥逆变电路图
MOSFET-N
VT2
MOSFET-N
VT1
MOSFET-N
VT4
MOSFET-N
VT3
10mH
Inductor
L
?
1
Res3
R
K
?
Jin
1
2
主电路工作原理及设计（滤波电容选择 ）
无极性电容Cin2 的确定：为了供给逆变平滑 的直流电压，必须在输入整流电路和逆变器之 间加入滤波电容，以减小整流输出后直流电的 交流成分。滤波电容一般采用电解电容器，因 其滤波电解电容器自身串联等效电阻(Res)和 串联等效电感(Les)的存在直接影响滤波效果， 所以在电解电容Cin1两端并联高频无极性电容 Cin2，使高频交流分量从Cin2中通过。
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
单相全桥逆变电路讲解
基础知识介绍 （MOSFET）
MOSFET的结构
基础知识介绍 （MOSFET）
MOSFET体内电容和二极管
基础知识介绍 （MOSFET）
为什么要在MOS管前串接一个电阻?有什么作 用? MOS导通瞬间,由于D、S近似短路,G、D间电 容可看作变成G、S间电容,G极驱动电路立刻 对其进行充电,这样就产生了驱动电压振荡现 象.为了防止MOSFET产生震荡而串接的,一般 情况下阻值较小, 过高的振荡有可能击穿G,S 间的氧化层.也可以接一个稳压管防止产生振 荡
基础知识介绍 （IGBT）
IGBT 的驱动方法和MOSFET 基本相同 IGBT的开关速度低于MOSFET，但明显高于 GTR。 非常适合应用于直流电压为600V及以上的变 流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明 电路、牵引传动等领域。 IGBT与MOSFET一样也是电压控制型器件
基础知识介绍 （电阻）
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。”
基础知识介绍 （IGBT）
IGBT:可控开，可控关
基础知识介绍 （IGBT）
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，（输入极为MOSFET，输出极为 PNP晶体管 ） 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，即： 驱动功率小和开关速度快,且饱和压降低和容量大的优 点。
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。”
基础知识介绍 （IGBT）
IGBT:可控开，可控关
基础知识介绍 （IGBT）
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，（输入极为MOSFET，输出极为 PNP晶体管 ） 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，即： 驱动功率小和开关速度快,且饱和压降低和容量大的优 点。
基础知识介绍 （电阻）
电阻器阻值标示方法 4、色标法：用不同颜色的带或点在电阻器表面 标出标称阻值和允许偏差。国外电阻大部分采 用色标法。 棕-1、红-2、橙-3、黄-4、绿-5、蓝-6、紫-7、 灰-8、白-9、黑-0、金-±5%、银-±10%、无 色-±20%
基础知识介绍 （电阻）
电阻器阻值标示方法 当电阻为四环时，最后一环必为金色或银色，前 两位为有效数字，第三位为乘方数，第四位为 偏差。 当电阻为五环时，最後一环与前面四环距离较大。 前三位为有效数字，第四位为乘方数，第五位 为偏差。
单相全桥逆变电路讲解.ppt
基础知识介绍 （电容）
电容容量标注方法 3）整数标注法
容量较小的无极性电容器常采用整数标注法， 单位为pF。若整数末位是0，如标“330”则表 示该电容器容量为330pF,若整数末位不是0， 如标“103”则表示容量为10*103pF。如“223” 表示22000pF.如果整数末尾是9，不是表示 109，而是表示10-1，如“339”表示3.3pF. 4)色码表示法。同电阻表示法。
反之为负温度系数。
基础知识介绍 （电阻）
5.额定功率 ：在正常的大气压力90-106.6KPa 及环境 温度为－55℃～＋70℃的条件下，电阻器长期工作所 允许耗散的最大功率。
线绕电阻器额定功率系列为（W）：1/20、1/8、1/4、 1/2、1、2、4、8、10、16、25、40、50、75、100、 150、250、500
基础知识介绍 （电阻）
电阻器阻值标示方法 4、色标法：用不同颜色的带或点在电阻器表面
标出标称阻值和允许偏差。国外电阻大部分采 用色标法。 棕-1、红-2、橙-3、黄-4、绿-5、蓝-6、紫-7、 灰-8、白-9、黑-0、金-±5%、银-±10%、无 色-±20%
基础知识介绍 （电阻）
电阻器阻值标示方法 当电阻为四环源自，最后一环必为金色或银色，前主电路工作原理及设计
? K 1RRes3 ? 10mHLInductor VT4MOSFET-NVT3MOSFET-N VT2MOSFET-NVT1MOSFET-N Cin1 220u/450v Bridge1 A 5Fuse1 50Hz220VVSIN
主电路工作原理及设计
讲解原理时的单相全桥逆变电路图
非线绕电阻器额定功率系列为（W）：1/20、1/8、 1/4、1/2、1、2、5、10、25、50、100
单相全桥逆变电路讲解共72页PPT
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
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。
电压型单相全桥逆变电路
1. 引言逆变电路所谓逆变,就就是与整流相反,把直流电转换成某一固定频率或可变频率得交流电(DC/AC) 得过程。
当把转换后得交流电直接回送电网,即交流侧接入交流电源时,称为有源逆变;而当把转换后得交流电直接供给负载时,则称为无源逆变。
通常所讲得逆变电路,若不加说明,一般都就是指无源逆变电路。
1 、电压型逆变器得原理图当开关S1、S4闭合,S2、S3断开时负载电压uo为正;当开关S1、S4 断开 ,S2、 S3 闭合时 ,uo 为负 ,如此交替进行下去 ,就在负载上得到了由直流电变换得交流电，uo得波形如图7、4(b)所示。
输出交流电得频率与两组开关得切换频率成正比。
这样就实现了直流电到交流电得逆变。
2、电压型单相全桥逆变电路它共有 4 个桥臂 ,可以瞧成由两个半桥电路组合而成。
两对桥臂交替导通180°。
输出电压与电流波形与半桥电路形状相同 ,幅值高出一倍。
改变输出交流电压得有效值只能通过改变直流电压Ud 来实现。
输出电压定量分析基波幅值基波有效值当uo 为正负各180°时，要改变输出电压有效值只能改变Ud 来实现可采用移相方式调节逆变电路得输出电压 ，称为移相调压。
各 栅极信号为1800正偏,1800反偏，且T1与T2互补,T3与T4互 补关系不变。
T3得基极信号只比T1落后q ( Ovq v180o),T3、 T4得栅极信号分别比T2、T1得前移180oq,uo 成为正负各为 q 得脉冲，改变q 即可调节输出电压有效值。
3 MATLAB 仿真Simulink 组建电路模型及实验结果 电压型全桥逆变电路结构图:[mJI —b 一 ■ ■ j/怜—* 帽 H ■Ci'n-rt llMTJHn ■-■I*Fir>*iFU阻感性质下得仿真:T1 T4得脉冲信号I匝， ■辽H■DC [WVMnnrTr*~J'MHMl£呂nrls-bfcs❷4 is foj u呂老with < fiitd st老p aoLvtJ fri mthin i discrel e portion of a m&dtl UKinc a varikbl* it«p lolvex.Pt.r*[natTime Ct) : \A IDE I i tude :P e.ri o d (s eus):T TI I se Ri&th (y cf period):Phase delay (leczj :T2 T3得脉冲信号:discrete pcftion of a modjel 口sine a vaiiahle st ep sollfer.Params tersPulse t jpt:Pulse Width 仞of r eriodj :带电阻情况下la Vab波形Pulse Tims圈就OK Cu<c*I Help AkplyOK Cancftl H^lp toly Inf arD^rat vector p^rim at sr s is 1-DMui itude：Period (secs);Tim* (t) : I Vs* slmulAt ion. UneSO£ lutemret vtc-t&r 壮metets is 1-EPhase delay [sec5)zIQ1U-n电感负载下得la波形Vab波形阻感负载时Loc^ Taraxeters::ferLe：ff KLLUcancI —ImDltments a series SLCKe^istance (Oluns):IsInductance (fO :Cinaci tancf fF):H E宜stir 电EeiL*M I tfojieRL负载电流波形OE Carte*! H*1Phranck分析:在直流电源电压Vd 一定时，输出电压得基波大小不可控，且输出电压中谐波频率低、数值大，直流电源电流Id脉动频率低且脉动数值大。
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基础知识介绍 （电阻）
另一种分类如下： 1、线绕电阻器：通用线绕电阻器、精密线绕电阻器、大
功率线绕电阻器、高频线绕电阻器。 2、薄膜电阻器：碳膜电阻器、合成碳膜电阻器、金属膜
电阻器、金属氧化膜电阻器、化学沉积膜电阻器、玻 璃釉膜电阻器、金属氮化膜电阻器。 3、实心电阻器：无机合成实心碳质电阻器、有机合成实 心碳质电阻器。 4、敏感电阻器：压敏电阻器、热敏电阻器、光敏电阻器、 力敏电阻器、气敏电阻器、湿敏电阻器。
成后将自已的作品带走。 以上时间可随工作进展情况调节
基础知识介绍 （晶闸管）
晶闸管:只能控制开，不能控制关
基础知识介绍 （晶闸管）
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。
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。”
基础知识介绍 （MOSFET）
MOSFET的结构
基础知识介绍 （MOSFET）
MOSFET体内电容和二极管
基础知识介绍 （MOSFET）
为什么要在MOS管前串接一个电阻?有什么作 用? MOS导通瞬间,由于D、S近似短路,G、D间电 容可看作变成G、S间电容,G极驱动电路立刻 对其进行充电,这样就产生了驱动电压振荡现 象.为了防止MOSFET产生震荡而串接的,一般 情况下阻值较小, 过高的振荡有可能击穿G,S 间的氧化层.也可以接一个稳压管防止产生振 荡
首先介绍学习硬件电路的重要性和必要性
必要性：这个电路的选取有代表性，由于桥式 逆变电源在选择功率开关器件耐压要求可以稍 低，并有较高的功率输出，现通常采用全桥式 逆变电路来实现较大功率输出。单相三相全桥 逆变电路应用范围广（各种开关电源如电源车 载电源、航空电源、电信电源等；各种电机调 速如空调、电焊机等；变频器；牵引传动等领 域）。
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
整体安排
四、焊板调试 （计划两个半天）
PCB画好后，制板需要一周左右的时间，可休 息）
在同学画的板当中选一个PCB去腐蚀 调试需要识介绍 （电阻）
电阻主要特性参数：标称阻值 、允许误差 、额定功 率、额定电压 、最高工作电压、温度系数 、老化系 数、电压系数 、噪声 等。
1、标称阻值：电阻器上面所标示的阻值。 2、额定电压：由阻值和额定功率换算出的电压。 3、最高工作电压：允许的最大连续工作电压。在低气压
工作时，最高工作电压较低。 4、温度系数 ：阻值随温度升高而增大的为正温度系数，
反之为负温度系数。
基础知识介绍 （电阻）
5.额定功率 ：在正常的大气压力90-106.6KPa 及环境 温度为－55℃～＋70℃的条件下，电阻器长期工作所 允许耗散的最大功率。
线绕电阻器额定功率系列为（W）：1/20、1/8、1/4、 1/2、1、2、4、8、10、16、25、40、50、75、100、 150、250、500
一般情况，取个10k或5.1K已能适应大部分情况
基础知识介绍 （IGBT）
IGBT:可控开，可控关
基础知识介绍 （IGBT）
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，（输入极为MOSFET，输出极为 PNP晶体管 ）
GTR。 非常适合应用于直流电压为600V及以上的变
流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明 电路、牵引传动等领域。 IGBT与MOSFET一样也是电压控制型器件
基础知识介绍 （电阻）
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。
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，即： 驱动功率小和开关速度快,且饱和压降低和容量大的优 点。
基础知识介绍 （IGBT）
IGBT 的驱动方法和MOSFET 基本相同 IGBT的开关速度低于MOSFET，但明显高于
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
基础知识介绍 （MOSFET）
为什么MOSFET G-S之间往往并联一个电阻, 这个电阻选择依据什么?
这个电阻的主要作用是防止静电损坏MOS，静电 损伤是因为GS之间结电容太小导致(U=Q/C)也就是即 使有很小的静电电荷就有可能产生很大的电压, 使的 MOSFET损坏，这个电阻提供寄生电容电荷泻放通道 ， 这个电阻是需要的，并且很重要 。