IGBT單相橋式無源逆變電路設計(純電阻負載)

1、湖北民族學院科技學院信息工程系課程設計報告書題目: igbt單相全橋無源逆變電路設計 課 程：電力電子技術課程設計專 業(yè)：電氣工程及其自動化 班 級：k0312417 學 號：k031241723 學生姓名：羅開元 指導教師：曾侖明 2015年 01月06日 信息工程系課程設計任務書學 號k031241723學生姓名羅開元專業(yè)（班級）k0312417設計題目igbt單相全橋無源逆變電路設計設計技術參數(shù)1、輸入直流電壓：ud=100v 2、輸出功率：300w 3、輸出電壓波形：1khz方波設計要求1. 教師確定方向，在教師的指導下，學生自立題目 注意事項： 所立題目必須是某一電力電子裝置或電路的

2、設計，題目難度和工作量要適應在一周內完成，題目要結合工程實際。學生也可以選擇規(guī)定題目方向外的其他電力電子裝置設計，如開關電源、調光燈、鎮(zhèn)流器、ups電源等，但不允許選擇其他班題目方向的內容設計（復合變換除外）。 通過圖書館和intel網(wǎng)廣泛檢索和閱讀自己要設計的題目方向的文獻資料，確定適應自己的課程設計題目。自立題目后，首先要明確自己課程設計的設計內容。要給出所要設計裝置（或電路）的主要技術數(shù)據(jù)（如輸入要求，輸出要達到的目標，裝置容量的大小以及裝置要具有哪些功能）。2. 在整個設計中要注意培養(yǎng)靈活運用所學的電力電子技術知識和創(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。具體電路元器件的選擇應有計算和說明。課程設計從確定方案到整個系統(tǒng)的設計，必須在檢索、閱讀及分析研究大量的相關文獻的基礎上，經(jīng)過刨析、提煉，設計出所要求的電路（或裝置）。課程設計中要不斷提出問題，并給出這些問題的解決方法和自己的研究體會。（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)；設計報告最后給出設計中所查閱的參考文獻最少不能少于5篇，且文中有引注，否則也不能得優(yōu)）。3. 在整個設計中要注意培養(yǎng)獨立分析和獨立解決問題的能力。要求學生在教師的指導下，獨力完成所設計的系統(tǒng)主電路和控制電路等詳細的設計（包括計算和器件選型）嚴禁抄襲。4. 課題設計的主要內容是主電路的設計

4、，主電路的分析說明，主電路元器件的計算和選型，以及控制電路設計。5. 課題設計報告要求圖表規(guī)范，文字通順，邏輯性強。參考資料1、李先允主編 電力電子技術 北京中國電力出版社2006 2、佟純厚主編 電力電子學 南京東南大學出版社2000 3、王兆安黃俊主編 電力電子技術第4版 北京機械工業(yè)出版社2004 4、黃俊 王兆安主編 電力電子交流技術第3版 北京機械工業(yè)出版社1994 5、石玉 王文郁主編 電力電子技術題解與電路設計指導 北京機械工業(yè)出版社2000 6、百度文庫。 2015年 01月 06日 學生姓名： 羅開元 學號：k031241723專業(yè)（班級）： k0312417 課程設計題目：

5、 igbt單相全橋無源逆變電路設計 成績： 指導教師： 年 月 日信息工程學院系設計成績評定表摘 要本次課程設計的主要目的是設計一個帶純電阻負載的單相全橋逆變電路，然后得到負載兩端的電壓電流波形。本次所設計的單相全橋逆變電路采用igbt作為開關器件，將直流電壓ud逆變?yōu)轭l率為1khz的方波電壓，并將它加到負載電路。負載電路是由純電阻構成的電路，通過電阻的電流波形也為方波。而igbt的導通，則由脈沖電路產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖來觸發(fā)其導通。在進行主電路的設計時，根據(jù)主電路的輸入、輸出參數(shù)來確定各個電力電子器件的參數(shù)，并進行器件的選擇，以使設計的主電路能夠達到要求的技術指標。關鍵詞：igbt單相全橋無源逆變

6、電路設計 matlab仿真目 錄1. 單相全橋逆變電路的設計1 2. matlab仿真43. 總結64. 參考文獻71單相全橋逆變電路的設計1.1 主電路及工作原理 單相橋式逆變電路由4個全控型開關器件（本實驗采用igbt）、電阻構成，直流側采用一個電容器即可，其電路圖如下圖所示： 全控型開關器件t1和t4構成一對橋臂，t2和t3構成一對橋臂, t1和t4同時通、斷，t2和t3同時通、斷。當t1、t4閉合，t2、t3斷開時，負載電壓為正，當t1、t4斷開，t2、t3閉合時，負載電壓為負，其波形如圖a所示，因為是純電阻負載，所以，電壓電流波形相同，如圖b所示。 實驗時t1與t2，t3與t4的驅動

7、信號需要互補，即當t1和t4有驅動信號時，t2，和t3無驅動信號，t2和t3有驅動信號時，t1和t4無驅動信號，兩對橋臂各交替導通180。 這樣，就把直流電變成了交流電，改變兩組開關的切換頻率，就可以改變輸出交流電的頻率。1.2 負載端輸出電壓電流波形圖 當負載為純電阻時：（1）.負載端電壓波形分析：當/2tt00期間，t1、t4導通，t2、t3關斷，這時u0=ud當00tt/2t期間,t2、t3導通，t1、t4關斷，這時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用傅里葉級數(shù)展開得:輸出方波電壓瞬時值：式中：w=2f0為輸出電壓基

8、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）負載端電流分析 該電路為純電阻負載，所以負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斷能力進行換流稱為器件換流。本實驗采用的是igbt，所以采用的換流方式即為器件換流。1.5、逆變電路的主要特點 ()1直流側為電壓源，或接有大電容，相當于電壓源。電流測電壓基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)低阻抗。 ()2由于直流電壓源的鉗位作用

9、，交流側電壓波形為矩行波，并且與阻抗角無關。而交流側電壓波形和相位因負載阻抗角而異。 ()3當交流側為阻感性負載時需要提供無功功率，直流側電容起緩沖無功能量的作用。為了給交流側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。2 matlab仿真運用matlab仿真軟件設計出電路圖為了能夠滿足條件，對igbt提供的脈沖，周期為0.001s，而且2個脈沖之間需要延遲，不能同時提供脈沖。脈沖設置 第一個脈沖第二個脈沖負載兩端電壓電流波形如下圖：3 總結本次課程設計的內容是igbt單相全橋逆變電路，了解了逆變電路的工作原理，對單相全橋逆變電路在純負載時做了詳細的分析。該單相全橋逆變電路最大的特點是

10、：在原有的單相全橋逆變電路的基礎上，通過改變驅動igbt的脈沖，將直流電壓ud逆變成頻率為1khz的方波電壓，并將它加到負載電路兩端。而負載電路則由純電阻電路構成。另外，為了使igbt開關管能夠兩兩工作，驅動其工作的兩個脈沖之間必須要有延遲。通過本次課程設計，加深了我對課程電力電子技術理論知識的理解，特別是有關逆變電路方面的知識。同時也培養(yǎng)了以下幾點能力：第一：提高了自己完成課程設計報告水平，提高了自己的書面表達能力。具備了文獻檢索的能力，特別是如何利用intel網(wǎng)檢索需要的文獻資料。第二：提高了運用所學的各門知識解決問題的能力，在本次課程設計中，涉及到很多學科，包括：電力電子技術、電路原理等，學會了如何整合自己所學的知識去解決實際問題。第三：深刻理解了單相全橋逆變電路的原理及應用。4 參考文獻1、李先允主編 電力電子技術