IGBT單相橋式無源逆變電路設(shè)計(jì)(純電阻負(fù)載)

1、湖北民族學(xué)院科技學(xué)院信息工程系課程設(shè)計(jì)報(bào)告書題目: IGBT單相全橋無源逆變電路設(shè)計(jì) 課 程：電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)：K0312417 學(xué) 號(hào)：K031241723 學(xué)生姓名：羅開元 指導(dǎo)教師：曾侖明 2015年 01月06日 信息工程系課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué) 號(hào)K031241723學(xué)生姓名羅開元專業(yè)（班級(jí)）K0312417設(shè)計(jì)題目IGBT單相全橋無源逆變電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)1、輸入直流電壓：Ud=100V 2、輸出功率：300W 3、輸出電壓波形：1KHz方波設(shè)計(jì)要求1. 教師確定方向，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生自立題目 注意事項(xiàng)： 所立題目必須是某一電力電子裝置或電路的

2、設(shè)計(jì)，題目難度和工作量要適應(yīng)在一周內(nèi)完成，題目要結(jié)合工程實(shí)際。學(xué)生也可以選擇規(guī)定題目方向外的其他電力電子裝置設(shè)計(jì)，如開關(guān)電源、調(diào)光燈、鎮(zhèn)流器、UPS電源等，但不允許選擇其他班題目方向的內(nèi)容設(shè)計(jì)（復(fù)合變換除外）。 通過圖書館和Intel網(wǎng)廣泛檢索和閱讀自己要設(shè)計(jì)的題目方向的文獻(xiàn)資料，確定適應(yīng)自己的課程設(shè)計(jì)題目。自立題目后，首先要明確自己課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容。要給出所要設(shè)計(jì)裝置（或電路）的主要技術(shù)數(shù)據(jù)（如輸入要求，輸出要達(dá)到的目標(biāo)，裝置容量的大小以及裝置要具有哪些功能）。2. 在整個(gè)設(shè)計(jì)中要注意培養(yǎng)靈活運(yùn)用所學(xué)的電力電子技術(shù)知識(shí)和創(chuàng)造性的思維方式以及創(chuàng)造能力。要求具體電路方案的選擇必須有論證說明，要

3、說明其有哪些特點(diǎn)。具體電路元器件的選擇應(yīng)有計(jì)算和說明。課程設(shè)計(jì)從確定方案到整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，必須在檢索、閱讀及分析研究大量的相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過刨析、提煉，設(shè)計(jì)出所要求的電路（或裝置）。課程設(shè)計(jì)中要不斷提出問題，并給出這些問題的解決方法和自己的研究體會(huì)。（注意：所確定的主電路方案如果沒有論證說明，成績不能得優(yōu)；設(shè)計(jì)報(bào)告最后給出設(shè)計(jì)中所查閱的參考文獻(xiàn)最少不能少于5篇，且文中有引注，否則也不能得優(yōu)）。3. 在整個(gè)設(shè)計(jì)中要注意培養(yǎng)獨(dú)立分析和獨(dú)立解決問題的能力。要求學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，獨(dú)力完成所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主電路和控制電路等詳細(xì)的設(shè)計(jì)（包括計(jì)算和器件選型）嚴(yán)禁抄襲。4. 課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是主電路的設(shè)計(jì)

4、，主電路的分析說明，主電路元器件的計(jì)算和選型，以及控制電路設(shè)計(jì)。5. 課題設(shè)計(jì)報(bào)告要求圖表規(guī)范，文字通順，邏輯性強(qiáng)。參考資料1、李先允主編 電力電子技術(shù) 北京中國電力出版社2006 2、佟純厚主編 電力電子學(xué) 南京東南大學(xué)出版社2000 3、王兆安黃俊主編 電力電子技術(shù)第4版 北京機(jī)械工業(yè)出版社2004 4、黃俊 王兆安主編 電力電子交流技術(shù)第3版 北京機(jī)械工業(yè)出版社1994 5、石玉 王文郁主編 電力電子技術(shù)題解與電路設(shè)計(jì)指導(dǎo) 北京機(jī)械工業(yè)出版社2000 6、百度文庫。 2015年 01月 06日 學(xué)生姓名： 羅開元 學(xué)號(hào)：K031241723專業(yè)（班級(jí)）： K0312417 課程設(shè)計(jì)題目：

5、 IGBT單相全橋無源逆變電路設(shè)計(jì) 成績： 指導(dǎo)教師： 年 月 日信息工程學(xué)院系設(shè)計(jì)成績?cè)u(píng)定表摘 要本次課程設(shè)計(jì)的主要目的是設(shè)計(jì)一個(gè)帶純電阻負(fù)載的單相全橋逆變電路，然后得到負(fù)載兩端的電壓電流波形。本次所設(shè)計(jì)的單相全橋逆變電路采用IGBT作為開關(guān)器件，將直流電壓Ud逆變?yōu)轭l率為1KHZ的方波電壓，并將它加到負(fù)載電路。負(fù)載電路是由純電阻構(gòu)成的電路，通過電阻的電流波形也為方波。而IGBT的導(dǎo)通，則由脈沖電路產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖來觸發(fā)其導(dǎo)通。在進(jìn)行主電路的設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)主電路的輸入、輸出參數(shù)來確定各個(gè)電力電子器件的參數(shù)，并進(jìn)行器件的選擇，以使設(shè)計(jì)的主電路能夠達(dá)到要求的技術(shù)指標(biāo)。關(guān)鍵詞：IGBT單相全橋無源逆變

6、電路設(shè)計(jì) MATLAB仿真目 錄1. 單相全橋逆變電路的設(shè)計(jì)1 2. MATLAB仿真43. 總結(jié)64. 參考文獻(xiàn)71單相全橋逆變電路的設(shè)計(jì)1.1 主電路及工作原理 單相橋式逆變電路由4個(gè)全控型開關(guān)器件（本實(shí)驗(yàn)采用IGBT）、電阻構(gòu)成，直流側(cè)采用一個(gè)電容器即可，其電路圖如下圖所示： 全控型開關(guān)器件T1和T4構(gòu)成一對(duì)橋臂，T2和T3構(gòu)成一對(duì)橋臂, T1和T4同時(shí)通、斷，T2和T3同時(shí)通、斷。當(dāng)T1、T4閉合，T2、T3斷開時(shí)，負(fù)載電壓為正，當(dāng)T1、T4斷開，T2、T3閉合時(shí)，負(fù)載電壓為負(fù)，其波形如圖a所示，因?yàn)槭羌冸娮柝?fù)載，所以，電壓電流波形相同，如圖b所示。 實(shí)驗(yàn)時(shí)T1與T2，T3與T4的驅(qū)動(dòng)

7、信號(hào)需要互補(bǔ)，即當(dāng)T1和T4有驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，T2，和T3無驅(qū)動(dòng)信號(hào)，T2和T3有驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，T1和T4無驅(qū)動(dòng)信號(hào)，兩對(duì)橋臂各交替導(dǎo)通180。 這樣，就把直流電變成了交流電，改變兩組開關(guān)的切換頻率，就可以改變輸出交流電的頻率。1.2 負(fù)載端輸出電壓電流波形圖 當(dāng)負(fù)載為純電阻時(shí)：（1）.負(fù)載端電壓波形分析：當(dāng)/2Tt00期間，T1、T4導(dǎo)通，T2、T3關(guān)斷，這時(shí)U0=Ud當(dāng)00Tt/2T期間,T2、T3導(dǎo)通，T1、T4關(guān)斷，這時(shí)U0=-Ud 則逆變電路輸出的電壓U0為180寬（T0/2）的方波，方波幅值為Ud，如圖（a）所示。將0U用傅里葉級(jí)數(shù)展開得:1輸出方波電壓瞬時(shí)值：式中：w=2f0為輸出電壓

8、基波角頻率；f0=1/T0為輸出電壓基波頻率。輸出方波電壓有效值基波分量的有效值（2）負(fù)載端電流分析 該電路為純電阻負(fù)載，所以負(fù)載電流的波形與電壓波形一樣也是方波。如圖（b）所示電阻阻值的確定： 電阻R的取值可以根據(jù)公式與單相半橋逆變電路相比，在相同負(fù)載的情況下，其輸出電壓和輸出電流的幅值 為單相半橋逆變電路的兩倍。1.4、換流方式 利用全控型器件自身所具有的自關(guān)斷能力進(jìn)行換流稱為器件換流。本實(shí)驗(yàn)采用的是IGBT，所以采用的換流方式即為器件換流。21.5、逆變電路的主要特點(diǎn) ()1直流側(cè)為電壓源，或接有大電容，相當(dāng)于電壓源。電流測(cè)電壓基本無脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)低阻抗。 ()2由于直流電壓源的鉗位

9、作用，交流側(cè)電壓波形為矩行波，并且與阻抗角無關(guān)。而交流側(cè)電壓波形和相位因負(fù)載阻抗角而異。 ()3當(dāng)交流側(cè)為阻感性負(fù)載時(shí)需要提供無功功率，直流側(cè)電容起緩沖無功能量的作用。為了給交流側(cè)反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)反饋二極管。32 MATLAB仿真4運(yùn)用Matlab仿真軟件設(shè)計(jì)出電路圖為了能夠滿足條件，對(duì)IGBT提供的脈沖，周期為0.001s，而且2個(gè)脈沖之間需要延遲，不能同時(shí)提供脈沖。脈沖設(shè)置 第一個(gè)脈沖第二個(gè)脈沖負(fù)載兩端電壓電流波形如下圖：53 總結(jié)6本次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容是IGBT單相全橋逆變電路，了解了逆變電路的工作原理，對(duì)單相全橋逆變電路在純負(fù)載時(shí)做了詳細(xì)的分析。該單相全橋逆變電路

10、最大的特點(diǎn)是：在原有的單相全橋逆變電路的基礎(chǔ)上，通過改變驅(qū)動(dòng)IGBT的脈沖，將直流電壓Ud逆變成頻率為1KHZ的方波電壓，并將它加到負(fù)載電路兩端。而負(fù)載電路則由純電阻電路構(gòu)成。另外，為了使IGBT開關(guān)管能夠兩兩工作，驅(qū)動(dòng)其工作的兩個(gè)脈沖之間必須要有延遲。通過本次課程設(shè)計(jì)，加深了我對(duì)課程電力電子技術(shù)理論知識(shí)的理解，特別是有關(guān)逆變電路方面的知識(shí)。同時(shí)也培養(yǎng)了以下幾點(diǎn)能力：第一：提高了自己完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告水平，提高了自己的書面表達(dá)能力。具備了文獻(xiàn)檢索的能力，特別是如何利用Intel網(wǎng)檢索需要的文獻(xiàn)資料。第二：提高了運(yùn)用所學(xué)的各門知識(shí)解決問題的能力，在本次課程設(shè)計(jì)中，涉及到很多學(xué)科，包括：電力電子技術(shù)、電路原理等，學(xué)會(huì)了如何整合自己所學(xué)的知識(shí)去解決實(shí)際問題。第三：深刻理解了單相全橋逆變電路的原理及應(yīng)用。4 參考文獻(xiàn)1、李先允主編 電力電子技術(shù) 北