学位论文单相桥式逆变电路Word文档格式.docx

1、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，

2、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 circuit is widely used, batterie

3、s, 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 characteri

4、stics 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

5、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, s

6、election 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 MOSFETs high input impedance and GTR low conductance through the advanta

7、ges 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1 绪论1 1.1 逆变电路的背景与意义1 1.2 逆变器技术

8、的发展现状2 1.3 本设计主要内容22 单相桥式逆变电路主电路设计3 2.1 方案设计3 2.1.1 系统框图3 2.1.2 主电路框图3 2.2 逆变电路分类及特点3 2.2.1 电压型逆变电路的特点3 2.2.2 单项全桥逆变电路的移相调压方式4 2.3 主电路的设计4 2.4 相关参数的计算53 辅助电路设计7 3.1 保护电路的设计7 3.1.1 保护电路的种类7 3.1.2 保护电路的作用7 3.1.3 过电流保护电路8 3.2 驱动电路的设计8 3.2.1 驱动电路的种类及作用8 3.2.2 驱动电路的设计8 3.2.3 驱动电路的原理9 3.3 控制电路的设计9 3.3.1 控

9、制电路的作用9 3.3.2 控制电路原理分析94 仿真分析11 4.1 仿真软件MATLAB介绍11 4.2 主电路仿真图及参数计算13 4.3 仿真所得波形16 4.4 波形分析17结束语18参考文献19附录21 1 绪论1.1 逆变电路的背景与意义另外，交流电动机调速用变频器，不间断电源，感应加热电源等电力电子设备使用非常广泛，其电路的核心部分都是逆变电路。有人甚至说，电力电子技术早起曾处于整流器时代，后来则进入逆变器时代。随着各行各业对电气设备控制性能要求的提高，逆变电路在许多领域获得了越来越广泛的应用。下面例举的是其几个方面的主要应用。（1）光伏发电能源危机和环境污染是目前全世界面临的

10、重大问题，开发利用新能源和可再生能源是21世纪经济发展中最具有决定性影响的技术之一，充分开发利用太阳能世界各国可持续发展的能源战略决策，其中光伏发电最受瞩目。太阳能光伏发电就是将由太阳电池阵列产生的直流电，通过逆变电路变换为交流电供给负载或并入电网，供用户使用。（2）不间断电源系统在通信设备、医疗设备等对电源持续供电要求高的设备中都需要采用不间断电源UPS。UPS的主要构件有充电器和逆变器。在电网有电时，充电器为蓄电池充电，负载由电网供电；在电网停电时，逆变器将蓄电池提供的直流电逆变成交流电供给用电设备。（3）交流电动机变频调速采用逆变技术将普通交流电网电压变化成电压、频率都可调的交流电，供给

11、交流电动机，以便调节电动机的转速。（4）直流输电由于交流输电架线复杂、损耗大、电磁波污染环境，所以直流输电是一个发展方向，首先把交流电整流成高压直流电，再进行远距离输送，然后再逆变成交流电供给用电设备。（5）风力发电风力发动机因受风力变化的影响，发出的交流电很不稳定，并网或供给用电设备都不安全，可以将其整成直流，然后再逆变成比较稳定的交流，就能安全的并到交流电网上或直接供给用电设备。1.2 逆变器技术的发展现状逆变器技术的发展始终与功率器件及其控制技术的发展紧密结合，从开始发展至今经历了五个阶段。第一阶段：20世纪50-60年代，晶闸管SCR的诞生为正弦波逆变器的发展创造了条件。第二阶段：20

12、世纪70年代，可关断晶闸管GTO及双极型晶体管BJT的问世，使得逆变技术得到发展和应用。 第三阶段：20世纪80年代，功率场效应管、绝缘栅型晶体管、MOS控制晶闸管等功率器件的诞生为逆变器向大容量方向发展奠定了基础。 第四阶段：20世纪90年代，微电子技术的发展使新近的控制技术如矢量控制技术、多电平变换技术、重复控制、模糊控制等技术在逆变领域得到了较好的应用，极大的促进了逆变器技术的发展。 第五阶段：21世纪初，逆变技术的发展随着电力电子技术、微电子技术和现代控制理论的进步不断改进，逆变技术正朝着高频化、高效率、高功率密度、高可靠性、智能化的方向发展。现在的逆变技术可达到低至48伏的工作电压，并且性能稳定。逆变器可用在电脑、电视、应急灯、电扇、手机充电器、录音机等各种电器上。1.3 本设计主要内容本设计说明书共分为四章。第1章绪论介绍了逆变电路的意义及发展。第2章介绍了单相桥式逆变电路的主