IGBT单相桥式无源逆变电路设计(纯电阻负载)资料
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。
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单相桥式无源逆变仿真
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；
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。
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。
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。
单相桥式全控整流电路(纯电阻_阻感_续流二极管_反电动势)
电力电子技术实验报告实验名称：单相桥式全控整流电路的仿真与分析班级：自动化091组别： 08 成员：金华职业技术学院信息工程学院年月日一. 单相桥式全控整流电路(电阻性负载) .............................................. 错误！未定义书签。
1. 电路的结构与工作原理 (1)2. 单相桥式全波整流电路建模 (2)3. 仿真结果与分析 (4)4. 小结 (6)二. 单相桥式全控整流电路(阻-感性负载) ............................................. 错误！未定义书签。
1. 电路的结构与工作原理................................................................. 错误！未定义书签。
2. 建模................................................................................................. 错误！未定义书签。
3. 仿真结果与分析............................................................................. 错误！未定义书签。
4. 小结................................................................................................. 错误！未定义书签。
三. 单相桥式全控整流电路（反电势负载）......................................... 错误！未定义书签。
1. 电路的结构与工作原理................................................................. 错误！未定义书签。
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。
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 。
附录一电力电子技术课程论文选题
附录1：电力电子技术课程论文备选题目：1、单相桥式相控整流的设计：设计要求：①负载为感性负载,L=700mH,R=500欧姆；②电网供电电压为单相AC 220V；③电网电压波动为 5%－-10%；④输出电压为0～100V.2、AC/DC 转换电路设计：设计要求：①输入电压： AC220V；②输出电压： DC5V；③输出纹波电压：小于等于5V；3、三相桥式全控整流电路设计：设计要求：①交流测为三相工频电源②负载为220V、305A的直流电机4、基于IGBT降压斩波电路设计（纯电阻负载）设计要求：①输入直流电压：Ud=100V②输出功率：300W③开关频率5KHz④占空比10%~90%⑤输出电压脉率：小于10%5、基于IGBT升压斩波电路设计（纯电阻负载）设计要求：①输入直流电压：Ud=50V②输出功率：300W③开关频率5KHz④占空比10%~50%⑤输出电压脉率：小于10%6、基于IGBT单相桥式无源逆变电路设计（纯电阻负载）设计要求：①输入直流电压：Ud=100V②输出功率：300W③输出电压波形：1KHz方波7、单相交流调压电路（反并联）设计（纯电阻负载）设计要求：①电源电压：交流100V/50Hz②输出功率：500W③移相范围0º~180º8、升压DC-DC变换电路设计：设计要求：①设计DC5V输入，输出+6V~+15V可调的DC-DC升压变换电路，电路设计采用MC34063集成电源控制芯片为核心进行设计；②输出电压调节范围：+6V~+15V，电流：500mA~100mA范围9、晶闸管光控电子开关电路设计设计要求：①设计用于220V/60W白炽灯控制的光控电子开关电路，要求在亮环境下白炽灯灭，暗环境下白炽灯亮，白炽灯控制主电路采用BT151作为控制元件，感光元件采用光敏二极管。
②光控开关动作可靠，具有良好的节能效果10、单相交流调压电路（混合反并联）设计（纯电阻负载）设计要求：①电源电压：交流100V/50Hz②输出功率：500W③移相范围0º~180º11、MOSFET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：Ud=100V②输出功率：300W③输出电压波形：1KHz方波12、题目自拟设计条件：选题范围为本课程所涉及的知识与技术为主。
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。
单相桥式逆变电路课程设计
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 circuitis 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11 1.11 1.22 1.32 23 2.132.1.132.1.23 2.232.2.132.2.24 2.34 2.45 373.173.1.173.1.273.1.38 3.283.2.183.2.283.2.39 3.393.3.193.3.29 4114.1MATLAB11 4.213 4.31618 19 211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
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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。
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。
1.4、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。
1.5、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0.001s，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。