課程設(shè)計--igbt單相橋式無源逆變電路設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計報告書</b></p><p>　　題目: IGBT單相全橋無源逆變電路設(shè)計 </p><p>　　課 程：電力電子技術(shù)課程設(shè)計</p><p>　　專 業(yè)：電氣工程及其自動化 </p><p>　　班 級： </p>

2、;<p>　　學(xué) 號： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2015年 01月06日 </p><p>　　信息工程系課程設(shè)計任務(wù)書</p><p>　　20

3、15年 01月 06日 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本次課程設(shè)計的主要目的是設(shè)計一個帶純電阻負(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。</p><p>　　本次所設(shè)計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

4、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。</p><p>　　在進行主電路的設(shè)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(shè)計的主電路能夠達(dá)到要求的技術(shù)指標(biāo)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：IGBT單相全橋無源逆變電路設(shè)計 MATLAB仿真</p>

5、;<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　單相全橋逆變電路的設(shè)計……………………………………1 </p><p>　　MATLAB仿真……………………………………………………4</p><p>　　總結(jié)……………………………………………………………6</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………

6、…………………………………………7</p><p>　　1單相全橋逆變電路的設(shè)計</p><p>　　主電路及工作原理 </p><p>　　單相橋式逆變電路由4個全控型開關(guān)器件（本實驗采用IGBT）、電阻構(gòu)成，直流側(cè)采用一個電容器即可，其電路圖如下圖所示：</p><p>　　全控型開關(guān)器件T1和T4構(gòu)成一對橋臂，T2和T3構(gòu)成一對橋臂,

7、 T1和T4同時通、斷，T2和T3同時通、斷。當(dāng)T1、T4閉合，T2、T3斷開時，負(fù)載電壓為正，當(dāng)T1、T4斷開，T2、T3閉合時，負(fù)載電壓為負(fù)，其波形如圖a所示，因為是純電阻負(fù)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(qū)動信號需要互補，即當(dāng)T1和T4有驅(qū)動信號時，T2，和T3無驅(qū)動信號，T2和T3有驅(qū)動信號時，T1和T4無驅(qū)動信號，兩對橋臂各交替導(dǎo)通180°。 這樣，就把

8、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。</p><p>　　負(fù)載端輸出電壓電流波形圖 </p><p><b>　　當(dāng)負(fù)載為純電阻時：</b></p><p>　　（1）.負(fù)載端電壓波形分析：</p><p>　　當(dāng)/2Tt00?期間，T1、T4導(dǎo)通，T2、T3關(guān)斷，這時U0=Ud&l

9、t;/p><p>　　當(dāng)00Tt/2T期間,T2、T3導(dǎo)通，T1、T4關(guān)斷，這時U0=-Ud </p><p>　　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。</p><p>　　將0U用傅里葉級數(shù)展開得:</p><p>　　輸出方波電壓瞬時值：</p><p>　

10、　式中：w=2πf0為輸出電壓基波角頻率；f0=1/T0為輸出電壓基波頻率。</p><p><b>　　輸出方波電壓有效值</b></p><p><b>　　基波分量的有效值</b></p><p>　　（2）負(fù)載端電流分析 </p><p>　　該電路為純電阻負(fù)載，所以負(fù)載電流的波形與電壓波

11、形一樣也是方波。如圖（b）所示</p><p>　　電阻阻值的確定： </p><p>　　電阻R的取值可以根據(jù)公式</p><p>　　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。</p><p>　　1.4、換流方式 </p><p>　　利用全控型器件自

12、身所具有的自關(guān)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。</p><p>　　1.5、逆變電路的主要特點 ??</p><p>　　1直流側(cè)為電壓源，或接有大電容，相當(dāng)于電壓源。電流測電壓基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)低阻抗。 ??</p><p>　　2由于直流電壓源的鉗位作用，交流側(cè)電壓波形為矩行波，并且與阻抗角無關(guān)。而交

13、流側(cè)電壓波形和相位因負(fù)載阻抗角而異。 ??</p><p>　　3當(dāng)交流側(cè)為阻感性負(fù)載時需要提供無功功率，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。</p><p>　　2 MATLAB仿真</p><p>　　運用Matlab仿真軟件設(shè)計出電路圖</p><p>　　為了能夠滿足條件，

14、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。</p><p><b>　　脈沖設(shè)置 </b></p><p><b>　　第一個脈沖</b></p><p><b>　　第二個脈沖</b></p><p>　　負(fù)載兩端電壓電流波形如下圖

15、：</p><p><b>　　3 總結(jié)</b></p><p>　　本次課程設(shè)計的內(nèi)容是IGBT單相全橋逆變電路，了解了逆變電路的工作原理，對單相全橋逆變電路在純負(fù)載時做了詳細(xì)的分析。 </p><p>　　該單相全橋逆變電路最大的特點是：在原有的單相全橋逆變電路的基礎(chǔ)上，通過改變驅(qū)動IGBT的脈沖，將直流電壓Ud 逆變成

16、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。 </p><p>　　另外，為了使IGBT開關(guān)管能夠兩兩工作，驅(qū)動其工作的兩個脈沖之間必須要有延遲。</p><p>　　通過本次課程設(shè)計，加深了我對課程《電力電子技術(shù)》理論知識的理解，特別是有關(guān)逆變電路方面的知識。同時也培養(yǎng)了以下幾點能力： </p><p>　　

17、第一：提高了自己完成課程設(shè)計報告水平，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。 </p><p>　　第二：提高了運用所學(xué)的各門知識解決問題的能力，在本次課程設(shè)計中，涉及到很多學(xué)科，包括：電力電子技術(shù)、電路原理等，學(xué)會了如何整合自己所學(xué)的知識去解決實際問題。 </p><p>　　第三：深刻理解了單相全橋逆變電路的原

18、理及應(yīng)用。</p><p><b>　　4 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　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機械工業(yè)出版社1994