逆变电路课程设计

本科电力电子技术课程设计说明书

题目：基于SG3524芯片的逆变电源设计

与MATLAB仿真

(控制电路）

学院：机电工程学院

专业：农业电气化与自动化

姓名：王德昭

学号：120514891

指导教师：洪宝棣

职称：副教授

设计完成日期：二Ο一五年一月

1.1 电力电子简介 (3)

1.2课设的目的 (3)

1.3课程设计要求 (3)

1.4课程设计的主要内容与技术参数 (4)

二、单相电压型逆变电路 (6)

2.1全桥逆变电路 (6)

三、器件的选择 (7)

3.1SG3524内部结构图

3.2 SG3524引脚功能

3.3 SG3524引脚图

四、控制电路.......................................................................................... 错误!未定义书签。

五、心得体会错误!未定义书签。

一、前言

1.1电力电子简介

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恐控制的电子技术。电力电子技术示弱电控制强电的方法和手段，是当代高兴技术发展的重要内容，也是支持电力系统技术革命和技术革命的发展的重要基础，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。而二十时间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。

1.2课设的目的

1）通过对单相桥式PWM逆变电路的设计，掌握单相桥式PWM逆变电路的工作原理，综合运用所学知识，进行单项桥式全控整流电路和系统设计的能力。

2）了解与熟悉单相桥式PWM逆变电路的控制方法。

3）理解和掌握单相桥式PWM逆变电路及系统的主电路、控制电路、保护电路的设计方法，掌握元器件的选择计算方法。

1.3课程设计要求

1、输入直流电源：24V±10%；

2、输出交流电压：220V±10%；

3、控制电路芯片为SG3524；

4、过流保护电路。

1.4课程设计的主要内容与技术参数

1、主电路设计。

2、通过计算选择全控器件的具体型号。

3、确定变压器变比及容量。

4、控制电路芯片分析及接线使用。

5、绘制相关电路图。

6、MATLAB电路仿真，获得输出电压波形；

7、完成设计说明书。

二、单相电压型逆变电路

2.1全桥逆变电路

电压型全桥逆变电路的原理图如图2-1 a所示，它共有四个桥臂，可以看成由两个半桥电路组合而成。把桥臂1和4作为一对，桥臂2和3作为另一对，成对的两个桥臂同时导通，两对交替各导通180度。其输出电压u0的波形和图2-1b 的半桥电路的波形u0形状相同，也会矩形波，但其幅值高出一倍，U m=U d。在直流电压和负载都相同的情况下，其输出电流i0的波形当然也和图2-1b中的i0形状相同，仅幅值增加一倍。图一中的VD1、V1、VD2、V2相继导通的区间，分别对应于图一种的VD1和VD4,、V1和V4、VD2和VD3、V2和V3相继导通的区间。关于无功能量的交换，对于半桥逆变电路的分析也完全适用于全桥逆变电路。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。在图2-1a的单相全桥逆变电路中，各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度，而是只落后θ（0<θ<180度）。也就是说，V3、V4的栅极信号不是分别和V2、V1的栅极信号同相位，而是前移了180度—θ。这样，输出电压u0就不再是正负各为180度的脉冲，而是正负各为θ脉冲，各IGBT的栅极信号u G1~u G4及输出电压u0、输出电流i0的波形如图2-1b所示。下面对其工作过程进行具体分析。

设在t1时刻前V1和V4导通，输出电压u0为U d，t1时刻V3和V4栅极信号反向，V4截止，而因负载电感中的电流i0不能突变，V3不能立刻导通，VD3导通徐

柳。因为V1和VD3同时导通，所以输出电压为零。到t2时刻V1和VD2栅极信号反向，V1截止，而V2不能立刻导通，VD2导通续流，和VD3构成电流通道，输出电压为—U d。到负载电流过零并开始反向时，VD2和VD3截止，V2和V3开始导通，u0仍为—U d。t3时刻V3和V4栅极信号再次反向，V3截止，而V4不能立刻导通，VD4导通续流，u0再次为零。以后的过程和前面类似。这样，输出电压u0的正负脉冲宽度就各位θ。改变θ，就可以调节输出电压。

在纯电阻负载时，采用上述移相方法也可以得到相同的结果，只是VD1~VD4不再导通，不起续流作用。在u0为零期间，四个桥臂均不导通，负载也没有电流。

显然，上述移相调压方式并不适用于半桥逆变电路。不过在纯电阻负载时，仍可采用改变正负脉冲宽度的方法来调节半桥逆变电路的输出电压。这是，上下两桥臂的栅极信号不再是各180度正偏、180度反偏并且互补，而是正偏的宽度为θ、反偏的宽度为180度—θ，二者相位差为180度。这是输出电压u0也是振幅脉冲的宽度各为θ。

图2-1：单项全桥逆变电路的移相调压方式

三、器件的选择

3.1SG3524内部结构图