單相橋式逆變電路的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-26 22:13 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 、保護(hù)容易、不用緩沖電路和開關(guān)頻率高等特點(diǎn)，為了達(dá)到這些高性能，采用了許多用于集成電路的工藝技術(shù)，如外延技術(shù)、離子注入、精細(xì)光刻等。IGBT最大的優(yōu)點(diǎn)是無論在導(dǎo)通狀態(tài)還是短路狀態(tài)都可以承受電流沖擊。它的并聯(lián)不成問題，由于本身的關(guān)斷延遲很短，其串聯(lián)也容易。盡管IGBT模塊在大功率應(yīng)用中非常廣泛，但其有限的負(fù)載循環(huán)次數(shù)使其可靠性成了問題，其主要失效機(jī)理是陰極引線焊點(diǎn)開路和焊點(diǎn)較低的疲勞強(qiáng)度，另外絕緣材料的缺陷也是一個(gè)問題。在現(xiàn)有的正弦波輸出變壓變頻電源產(chǎn)品中，為了得到SPWM波，一般都采用雙極性調(diào)制技術(shù)。該調(diào)制方法的最大缺點(diǎn)是它的4個(gè)功率管都工作在較高頻率(載波頻率)，從而產(chǎn)生了較大的開關(guān)損耗，開關(guān)頻率越高，損耗越大。本次課程設(shè)計(jì)研究單相橋式PWM逆變電路，通過該電路實(shí)現(xiàn)逆變電源變壓、變頻輸出。二 單相橋式逆變電路特點(diǎn)及主要類型 電壓型與電流型的區(qū)別根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)的不同可分為兩種：直流側(cè)是電壓源的稱為電壓型逆變電路；直流側(cè)是電流源的則稱為電流型逆變電路。電壓型逆變電路有以下特點(diǎn)：直流側(cè)為電壓源，或并聯(lián)有大電容，相當(dāng)于電壓源。直流側(cè)電壓基本無脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)低阻抗。由于直流電壓源的鉗位作用，交流側(cè)輸出電壓波形為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無關(guān)。而交流側(cè)輸出電流波形和相位因?yàn)樨?fù)載阻抗的情況不同而不同。當(dāng)交流側(cè)為阻感負(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)想直流側(cè)反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。又稱為續(xù)流二極管。 電壓型逆變電路 電壓型逆變電路的特點(diǎn)：(1)根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)的不同可分為兩種：直流側(cè)是電壓源的稱為電壓型逆變電路；直流側(cè)是電流源的則稱為電流型逆變電路。電壓型逆變電路有以下特點(diǎn)：(2)直流側(cè)為電壓源，或并聯(lián)有大電容，相當(dāng)于電壓源。直流側(cè)電壓基本無脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)低阻抗。(3)由于直流電壓源的鉗位作用，交流側(cè)輸出電壓波形為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無關(guān)。而交流側(cè)輸出電流波形和相位因?yàn)樨?fù)載阻抗的情況不同而不同。(4)當(dāng)交流側(cè)為阻感負(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)想直流側(cè)反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。又稱為續(xù)流二極管。(5) 逆變電路分為三相和單相兩大類。其中，單相逆變電路主要采用橋式接法。主要有：單相半橋和單相全橋逆變電路。而三相電壓型逆變電路則是由三個(gè)單相逆變電路組成。 單相全橋逆變電路的移相調(diào)壓方式：共四個(gè)橋臂，可看成兩個(gè)半橋電路組合而成。兩對(duì)橋臂交替導(dǎo)通180176。輸出電壓和電流波形與半橋電路形狀相同，幅值高出一倍。改變輸出交流電壓的有效值只能通過改變直流電壓Ud來實(shí)現(xiàn)。阻感負(fù)載時(shí)，還可采用移相的方式來調(diào)節(jié)輸出電壓 ——移相調(diào)壓。圖一電壓型全橋無源逆變電路的電路圖V3的基極信號(hào)比V1落后q （0＜ q ＜180 176。）。VV4的柵極信號(hào)分別比VV1前移180176。－q。輸出電壓是正負(fù)各為q 的脈沖。改變q 就可調(diào)節(jié)輸出電壓。故移相調(diào)壓就是調(diào)節(jié)輸出電壓的脈寬。三 單相橋式逆變主電路設(shè)計(jì) 逆變控制電路的設(shè)計(jì)單相逆變電路主要采用橋式接法。它的電路結(jié)構(gòu)主要由四個(gè)橋臂組成，其中每個(gè)橋臂都有一個(gè)全控器件IGBT和一個(gè)反向并接的續(xù)流二極管，在直流側(cè)并聯(lián)有大電容而負(fù)載接在橋臂之間。其中橋臂1,4為一對(duì)，橋臂2，3為一對(duì)?？梢钥闯捎蓛蓚€(gè)半橋電路組合而成。其基本電路連接圖如下所示：由于采用絕緣柵晶體管（IGBT）來設(shè)計(jì),如圖2的單相橋式電壓型無源逆變電路，此課程設(shè)計(jì)為電阻負(fù)載，故應(yīng)將RLC負(fù)載中電感、電容的值設(shè)為零。此電路由兩對(duì)橋臂組成，V1和V4與V2和V3兩對(duì)橋臂各導(dǎo)通180度。再加上采用了移相調(diào)壓法，所以VT3的基極信號(hào)落后于VT1的90度，VT4的基極信號(hào)落后于VT2的90度。因?yàn)槭请娮柝?fù)載，故晶體管均沒有續(xù)流作用。輸出電壓和電流的波形相同，均為90度正值、90度零、90度負(fù)值、90度零… …這樣一直循環(huán)下去。 主電路仿真圖的設(shè)計(jì) 在本次設(shè)計(jì)中，主要采用單相全橋式無源逆變電路(電阻負(fù)載)作為設(shè)計(jì)的主電路。由于軟件上的電源等器件都是理想器件，故可將直流側(cè)并聯(lián)的大電容直接去掉。由以上工作原理概論的分析可得其主電路仿真圖如下所示：圖3單相全橋無源逆變電路（電阻負(fù)載）電路
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