单相电压型全桥逆变电路工作原理

电力电子技术课程设计

单相电压型全桥逆变电路及其simulink仿真

电力电子技术课程设计

开题报告

课题名称：单相电压型全桥逆变电路及其simulink仿真

完成时间：2012.12.14 指导老师：刘彬

(一) 简要背景说明

随着电力电子技术的发展，逆变电路具有广泛的应用范围。交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置的核心部分都是逆变电路。由于电压型逆变电路具有直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动；输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同；阻感负载时需要提供无功功率，为了给交流侧向直流侧反馈的无功提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管等特点而具有广泛的应用范围。电压型逆变电路主要用于两方面：①笼式交流电动机变频调速系统。由于逆变电路只具有单方向传递电能的功能，故比较适用于稳态运行、无需频繁起制动和加、减速的场合。②不停电电源。该电源在逆变输入端并接蓄电池，类似于电压源。

图1 单相电压型全桥逆变电路

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电力电子技术课程设计

(二) 研究的目的及其意义

在教学及实验基础上，设计单相电压型全桥逆变电路及其控制与保护电路，并通过使用simulink

单相全桥型逆变电路原理

+

V1 VD1 R io uo VD2 V4 -

V3 VD3

L Ud C V2 VD4

电压型全桥逆变电路可看成由两个半桥电路组合而成，共4个桥臂，桥臂1和4为一对，桥臂2和3为另一对，成对桥臂同时导通，两对交替各导通180° 电压型全桥逆变电路输出电压uo的波形和半桥 电路的波形uo形状相同，也是矩型波，但幅值 高出一倍，Um=Ud

输出电流io波形和半桥电路的io形状相同，幅值增加一倍 VD1 、V1、VD2、V2相继导通的区间，分别对应VD1和VD4、V1和V4、VD2和VD3、V2和V3相继导通的区间

u o U m O t - U m o

i

t 3 t t 2 1 V 1 VD 1 VD

V 2 2

O

t 4 t t 5 6 V 1 VD

1

t V 2 ON

VD 2

单相半桥电压型逆变电路工作波形

全桥逆变电路是单相逆变电路中应用最多的， 对电压波形进行定量分析将幅值为Uo的矩形波 uo展开成傅里叶级数，得

4Ud?11??sin?t?sin3?t?sin5?t??? uo???35?其中基波幅值Uo1m和基波有效值Uo1分别为

Uo1m?4Ud??1.27UdUo1?22Ud??0.9Ud

上述

单相全桥逆变电路讲解

首先介绍学习硬件电路的重要性和必要性 重要性：找工作面试、考研面试和在以后工作 重要性 中都是很好的基础，起到良好的作用。 以此为基点，展开，引用李泽元 李泽元老师的话： 李泽元 “现在知识面很宽很大，不可能面面具到，且 搞的人很多，要找一个自已感兴趣的点，深入 研究，动手实践做实验，在实验中发现问题和 解决问题，然后再扩展。”

首先介绍学习硬件电路的重要性和必要性 必要性：这个电路的选取有代表性，由于桥式 必要性 逆变电源在选择功率开关器件耐压要求可以稍 低，并有较高的功率输出，现通常采用全桥式 逆变电路来实现较大功率输出。单相三相全桥 逆变电路应用范围广(各种开关电源如电源车 载电源、航空电源、电信电源等；各种电机调 速如空调、电焊机等；变频器；牵引传动等领 域)。

整体安排一、基础知识讲解(计划两至三个半天) 基础知识讲解(计划两至三个半天)

开关管(MOSFET和IGBT)知识、电阻 电容等基本知识、芯片 管脚功能(IR2110 、 SG3525、LM339、 MUR8100 、IRFP450 )

主电路、控制电路的工作原理、参数的 确定

整体安排二、PROTEL介绍 、原理图绘制(计划三个半天) 介绍 原理图绘制(计划三个

电力电子技术课程设计说明书

MOSFET单相桥式无源逆变电路设计

（纯电阻负载）

院 、 部： 电气与信息工程学院 学生姓名： 指导教师： 王翠 职称 副教授 专 业： 自动化 班 级： 自本1004班 完成时间： 2013-5-24

摘 要

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MOSFET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MOSFET作为开关器件，将直流电压Ud 逆变为频率为1KHZ的方波电压，并将它加到纯电阻负载两端。

本次课程设计的原理图仿真是基于MATLZB的SIMULINK，由于MATLAB软件中电源等器件均为理想器件，使得仿真电路相对较为简便，不影响结果输出。设计主要是对电阻负载输出电流、电压与器件MOSFET输出电压的波形仿真。

关键词：单相；全桥；无源；逆变；MOSFET;

目 录

1 MOSFET的介绍及工作原理 .......................................... 4 2 电压型无源逆变电路的特点及主要类型 .........

电力电子技术课程设计说明书

MOSFET单相桥式无源逆变电路设计

（纯电阻负载）

院 、 部： 电气与信息工程学院 学生姓名： 指导教师： 王翠 职称 副教授 专 业： 自动化 班 级： 自本1004班 完成时间： 2013-5-24

摘 要

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MOSFET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MOSFET作为开关器件，将直流电压Ud 逆变为频率为1KHZ的方波电压，并将它加到纯电阻负载两端。

本次课程设计的原理图仿真是基于MATLZB的SIMULINK，由于MATLAB软件中电源等器件均为理想器件，使得仿真电路相对较为简便，不影响结果输出。设计主要是对电阻负载输出电流、电压与器件MOSFET输出电压的波形仿真。

关键词：单相；全桥；无源；逆变；MOSFET;

目 录

1 MOSFET的介绍及工作原理 .......................................... 4 2 电压型无源逆变电路的特点及主要类型 .........

单双极性SPWM单相桥电压型逆变电路课程设计单极性

单极性PWM控制方式

调制信号ur为正弦波，载波uc在ur的正半周为正极性的三角波，在ur的负半周为负极性的三角波。

在ur的正半周，V1保持通态，V2保持断态。 当ur>uc时使V4导通，V3关断，uo=Ud。 当ur<uc时使V4关断，V3导通， uo=0。 在ur的负半周，V1保持断态，V2保持通态。

当ur<uc时使V3导通，V4关断uo=-Ud。

当ur>uc时使V3关断，V4导通， uo=0。

主电路在每个开关周期内输出电压在正和零（或负和零）间跳变，正、负两种电平不会同时出现在一个开关周期内，故称为单极性SPWM。

七、单极性SPWM调制分析

载波比和调制深度的定义与双极性SPWM相同。它不适于半桥电路，而双极性SPWM在半桥、全桥电路中都可以使用。

与双极性SPWM相同，在m<=1和fc>>f的条件下，单极性SPWM逆变电路输出的基波电压u1的幅值U1m满足如下关系：

U1m=mUd 即输出电压的基波幅值随调制深度m线性变化，故其直流电压利用率与双极性时也相同。

就基波性能而言，单极性SPWM和双极性SPWM完全一致，但在线性调制情况下它的谐波性能优

单相桥式有源逆变电路设计

长江职业学院

电力电子技术课程设计报告

学 院： 机电学院

学生姓名： 余鸿 指导教师： 李莎 专 业： 电气自动化 班 级： 电气1401

日 期： 2015.12

单相桥式有源逆变电路设计

摘要：整流与逆变一直都是电力电子技术的热点之一。桥式整流是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路。常用来将交流电转化为直流电。从整流状态变到有源逆变状态，对于特定的实验电路需要恰到好处的时机和条和方法已成熟十几年了，随件。基本原理着我国交直流变换器市

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单相桥式有源逆变电路设计

场迅猛发展，与之相应的核型技术应用于发展比较将成为业内企业关注的焦点。在逆变电路中，把直流电能经过直交变换，向交流电源反馈能量的

变换电路称之为有源逆变电路，相应

单相全桥逆变电路双极性SPWM调制电路 1逆变主电路设计

1.1逆变电路原理及相关概念

逆变与整流（Rectifier）是相对应的，把直流电变为交流电的过程称为逆变。根据交流侧是否与交流电网相连可将逆变电路分为有源逆变和无源逆变，在不加说明时，逆变一般指无源逆变，本文针对的就是无源逆变的情况；根据直流侧是恒流源还是恒压源又将逆变电路分为电压型逆变电路和电流型逆变电路，电压型逆变电路输出电压的波形为方波而电流型逆变电路输出电流波形为方波，由于题目要求对输出电压进行调节，所以本文只讨论电压型逆变电路；根据输出电压电流的相数又将逆变电路分为单相逆变电路和三相逆变电路，由于题目要求输出单相交流电，所以本文只讨论单相全桥逆变电路。

1.2单相全桥逆变电路设计

单相全桥逆变电路，如下图所示：其特点是有四个桥臂，相当于两个半桥电路的组合，其中桥臂1和4作为一对，桥臂2和3作为一对，成对的两个桥臂同时导通，两对交替各导通180，其输出矩形波的幅值是半桥电路的两倍。全桥电路在带阻感负载时还可以采用移相调压的方式输出脉冲宽度可调的矩形波。

图 1单相全桥逆变电路

1.3建立单项全桥逆变电路的Simulink的仿真模型

1.3.1模型假设

1)所有开关器件都是理想

实验六 单相桥式全控整流及有源逆变电路实验

一、实验目的

(1)加深理解单相桥式全控整流及逆变电路的工作原理。 (2)研究单相桥式变流电路整流的全过程。

(3)研究单相桥式变流电路逆变的全过程，掌握实现有源逆变的条件。

(4)掌握产生逆变颠覆的原因及预防方法。 二、实验所需挂件及附件 序号 1 型 号 DJK01 电源控制屏 备 注 该控制屏包含“三相电源输出”，“励磁电源”等几个模块。 2 DJK02 三相变流桥路 该挂件包含“晶闸管”以及“电感”等几个模块。 3 DJK03 晶闸管触发电路实验 该挂件包含“锯齿波同步触发电路”模块。 4 DJK10 变压器实验 该挂件包含“逆变变压器”以及“三相不控整流” 等模块。 5 6 7 DK04 滑线变阻器 双踪示波器 万用表 串联形式：0.65A，2kΩ 并联形式：1.3A，500Ω 自备 自备 三、实验线路及原理

图3-5为单相桥式整流带电阻电感性负载，其输出负载R用滑线变阻

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器，接成并联形式，电抗Ld用DJK02面板上的700mH，直流电压、电流表均在DJK02面板上。触发电路采用DJK03组件挂箱上的“锯齿波同步移相触发电路Ⅰ”和“Ⅱ”。

图3-6为单相桥式有源逆变原理图

全桥逆变电路抗偏磁应用研究

维普资讯

‘电力电子技木) 98年第 3期 19

1 9 . 98 8

/, 全桥逆变电路抗偏磁应用研究一l, .西工大奎室.堕李典 (安 7 0 ) T北业学 兰冶西 1 1 02摘要：采用对变压器原边电流脉冲逐十检测，将该电流信号作为反馈信号参与 P WM信号生成的方法，从根本上消除了偏磁现象Al - t Th rmay￣ a: epi r c rn f l饵m e, i etee n y∞ e i u e蛆 fe b c e to缸a f r whc i d cetd o eb hs,s sd ed a k￣z a O n lt p o u eP M ina. o f x i am c v ie o lt y rd o W s g 1S u mb l aei aod d c mped l s

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