单相半桥电压型逆变课程设计.docx

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单相半桥电压型逆变课程设计

摘要

本次课程设计的题目是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。

 根据交流电的用途可分为有源逆变和无源逆变。

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。

关键词：

无源逆变，晶闸管

Abstract

Thetopicofthecoursedesignissinglephasevoltagetypepassivehalfbridgeinvertercircuitisdesigned,accordingtothepowerelectronictechnologyknowledge,singlephasebridgeinvertercircuitisacommoninvertercircuit,comparedwiththerectifiercircuit,directcurrentintoalternatingcurrent（ac）circuitsbecometheinvertercircuit.Basedonthepurposesofalternatingcurrent（ac）canbedividedintoactiveandpassiveinverterinverter.Whentheacsidejointonthegrid,calledactiveinverter;Whentheacdirectlockandload,knownaspassiveinverter,invertercircuitinreallifehaveawiderangeofapplications.

Keywords:

passiveinverter,thyristor

目录

摘要I

AbstractII

目录II

1系统方案设计1

1.1系统方案1

 1.2工作原理概论  1

1.2.1单相电压型逆变电路 1

1.2.2  电压型逆变电路的特点及主要类型 3

2硬件电路设计与参数计算4

2.1系统硬件连接图4

2.2参数计算5

3  电路仿真 6

3.1仿真软件绘制主电路结构 6

3.2 仿真电路结果的分析 7

4.心得体会10

参考文献 11

致谢12

1系统方案设计

1.1系统方案

系统方案如下图1.1，由直流电源，滤波电路，触发电源一起作用于半桥逆变电路。

由于是直流电源，又都是理想元件，所以滤波电路可以省略。

触发电路

半桥逆变电路

直流电源

滤波

 1.2工作原理概论  

1.2.1单相电压型逆变电路 

（1）半桥逆变电路结构及其工作原理 

V1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Ud/2，直流侧需两电容器串联，要控制两者电压均衡，用于几kW以下的小功率逆变电源。

关于GBT:

GBT（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。

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。

1.2.2  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。

又称为续流二极管。

    逆变电路分为三相和单相两大类。

其中，单相逆变电路主要采用桥式接法。

主要有：

单相半桥和单相全桥逆变电路。

而三相电压型逆变电路则是由三个单相逆变电路组成。

2硬件电路设计与参数计算

2.1系统硬件连接图

单相半桥无源逆变电路图

2.2参数计算

根据设计题目要求的指标，通过查阅有关资料分析其工作原理，确定各器件参数， 设计条件：

1.电源电压：

直流Uc=100V=U3

2. 输出功率：

300W 

3.输出电压波形1KHZ方波，脉宽θ=180度

4..阻感负载 

计算内容：

 1.有效电压：

Ud=U/2

 2.R=Ud²/P = 25/3Ω 取10Ω

3.L为20H

5.C1，C2的选择

直流侧两个相互串联足够大的电容，C1,C2为820uF电解电容。

3  电路仿真 

3.1仿真软件绘制主电路结构 

由以上工作原理概论的分析可得其主电路仿真图如下所示：

3.2 仿真电路结果的分析 

晶闸管1和2门极触发电源参数

示波器观察的波形图 ：

1.V1，V2触发信号的输出波形

2.U0输出电压波形

4.心得体会

通过单相半桥无源逆变电路设计，使我加深了逆变电路的理解，单相半桥无源逆变电路设计其负载我们用的多的主要是电阻型、带大电感型，它们各自有自己的优点。

    对于一个电路的设计，首先应该对它的理论知识很了解，这样才能设计出性能好的电路。

要想完成一个电力电子课程设计，要想自己做是不可能的，要有团队合作意识，同时，你也要对各种工程软件进行学习，不然无法进行电路的仿真。

在课程设计过程中，自己对电力电子这门课程有了更进一步的了解，尤其是单相半桥无源逆变这部分极为深刻，对这个电路的工作原理，电压电流的波形有了更深一步的认识，通过设计，对它的内部结构以及其它方面了解了很多，很多知识课堂上是学不到。

在这次设计中，使我了解和学习到了许多书本所没有的知识，扩充了自己的知识面，开发了自己的思考能力，提高了自己在制作实物过程中的动手能力。

我将以这次实践为契机，在学专业课的过程中多使用软件操作，深层次学习。

在这里感谢老师对我的指导与帮助。

参考文献 

[1] 王兆安 刘进军.电力电子技术.北京:

机械工业出版社.第五版，2009.5﹒100-103 

[2] 洪乃刚.电力电子、电机控制系统的建模和仿真.北京:

机械工业出版社.2010.1.100-107 

[3] 李传琦.电力电子技术计算机仿真实验.电子工业出版社.2005 [4] 钟炎平.电力电子电路设计.华中科技大学出版社.

致谢

这两天通过课程设计的学习，让自己懂得了很多新的知识。

对电力电子技术里的逆变电路，毕业设计里的文本格式，以及电路的仿真软件都有了新的突破和认识。

这两天过得很充实。

感谢同组成员李静红，何麟的帮助，感谢陈宇老师的悉心讲解。