igbt單相半橋無源逆變電路設(shè)計(jì)-課程設(shè)計(jì)-資料下載頁
2025-10-25 14:04本頁面
【導(dǎo)讀】根據(jù)電力電子技術(shù)的相關(guān)知識，單相橋式逆變電路是一種常見的逆。變電路，與整流電路相比較，把直流電變成交流電的電路成為逆變電路。變電路在現(xiàn)實(shí)生活中有很廣泛的應(yīng)用。的主電路，驅(qū)動電路和驅(qū)動電源構(gòu)成指揮主電路中逆變橋正確工作的控制電路。它是一種典型的全控器件。它綜合了GTR和MOSFET的優(yōu)點(diǎn)，因而具有良好的特性。現(xiàn)已成為中、大功率電力電子設(shè)備的主導(dǎo)器件。用的IGBT單相半橋無源逆變電路進(jìn)行了波形的仿真和分析。以圖2的單相橋式逆變電路說明逆變電路最基本的工作原理。S4是橋式電路的4個(gè)臂，它們由電力電子器件及其輔助電路組成。在一個(gè)周期內(nèi)，電力晶體管T1和T2的基極信號各有半周正偏，半周反偏，t2時(shí)刻關(guān)斷的T1，同時(shí)給T2發(fā)出導(dǎo)通信號。降至零，D2截止，T2導(dǎo)通，i。由于是純電阻負(fù)載，當(dāng)V1開通時(shí)V2關(guān)斷，則負(fù)載兩端的電壓。MOSFET的柵極高輸入阻抗的特點(diǎn)。如圖5所示為一個(gè)N溝道增強(qiáng)型絕緣柵雙極晶體管結(jié)構(gòu)，N+區(qū)稱為源區(qū)，
【正文】 峰電壓，保證 IGBT 的安全。 驅(qū)動電路 IGBT 的驅(qū)動電路如圖 9所示 ，此 IGBT 門極驅(qū)動電路采用了光耦合器使信號電路與門極驅(qū)動電路相隔離。當(dāng)光電耦合器導(dǎo)通時(shí)， V 截止， V1 導(dǎo)通， IGBT 導(dǎo)通。光電耦合器截止， V導(dǎo)通， V2 導(dǎo)通， IGBT 截止。 圖 9 IGBT 驅(qū)動電路圖 10 觸發(fā)電 路設(shè)計(jì)方案 控制電路需要實(shí)現(xiàn)的功能是產(chǎn)生 PWM 信號，用于可控制電路中主功率器件的通斷，通過對占空比α的調(diào)節(jié)，達(dá)到控制輸出電壓大小的目的。此外，控制電路還具有一定的保護(hù)功能。 被實(shí)驗(yàn)裝置的控制電路采用控制芯片 SG3525 為核心組成。芯片的輸入電壓為 8V 到 35V。它的振蕩頻率可在 100HZ 到 500KHZ 的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。在芯片的 CT端和放電端間串聯(lián)一個(gè)電阻可以在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)死區(qū)時(shí)間。此外此外，其軟起動電路非常容易設(shè)計(jì)，只需外部接一個(gè)軟起動電容即可。 圖 10 觸發(fā)電路圖 第三章 系統(tǒng)仿真 SIMULINK仿真軟件介紹 Simulink 是 MATLAB 最重要的組件之一，它提供一個(gè)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。 Simulink 具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn) Simulink 已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號處理的復(fù)雜仿真和設(shè) 計(jì)。同時(shí)有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用 Simulink。 11 建立仿真模型 建立仿真模型的步驟： ① 打開 MATLAB，進(jìn)入 Simulink 命令窗口建立主電路的仿真模型。 ② 構(gòu)造控制部分進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，把電源設(shè)置為直流 100V,脈沖信號周期設(shè)置為，脈寬為 50，相位相差 180。 ③ 運(yùn)行程序，打開示波器觀察完成波形觀測及分析部分。 最終完成仿真模型如圖 11 所示： 圖 11 單相 半橋無源逆變電路仿真模型 圖 12 電源參數(shù)設(shè)置 12 圖 13 驅(qū)動脈沖信號參數(shù)設(shè)置 13 仿真結(jié)果分析 將仿真時(shí)間設(shè)為 ，選擇 ode113 的仿真算法，將絕對誤差設(shè)為 1e5，運(yùn)行后可得仿真結(jié)果。 如圖 14 所示自上而下分別為直流輸入電壓、逆變器輸出的負(fù) 載交流電壓、負(fù)載電流和 V V2 的脈沖波形。交流電壓為 50 v的方波電壓，周期與驅(qū)動信號同為 1kHz。由于選取的參考電壓方向?yàn)樨?fù)方向，則 V1 開通 V2 關(guān)斷時(shí)負(fù)載電壓方向?yàn)?50V。 圖 14 單相半橋無源逆變電路仿真波形 14 第四章 小結(jié) 電力電子技術(shù)是一門技術(shù)基本課程，也是實(shí)用性很強(qiáng)的一門課程。 通過此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān) 電力電 子 方面的知識， 能夠很好的把課堂上所學(xué)的知識運(yùn)用到實(shí)際中解決實(shí)際問題。雖然 在設(shè)計(jì)過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過 自己 一次又一次的思考，一遍又一遍的 仔細(xì) 檢查終于找出了原因所在，同時(shí) 也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐 是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)志，只有 通過親自動手制作， 找出問題所在才能更好的 掌握的 理論 知識 。 總結(jié)本次設(shè)計(jì)的工作過程，主要做了下面幾點(diǎn)較突出的工作： 一、拿到課題后由于知識點(diǎn)比較疏散不知道從何下手，通過查閱大量的相關(guān)資料，詳細(xì)了解了逆變電路的工作原理和 IGBT 的原理及其使用方法，清楚地了解了逆 變電路與 IGBT 的優(yōu)點(diǎn)，明確了研究目標(biāo)，結(jié)合系統(tǒng)的特點(diǎn)按模塊化設(shè)計(jì)各個(gè)模塊的相關(guān)電路結(jié)構(gòu)。 二，本文設(shè)計(jì)的 IGBT 單相半橋無源逆變電路設(shè)計(jì)（純電阻負(fù)載）輸入直流電壓： Ud=100V，輸出功率： 300W，輸出電壓波形： 1KHz 方波。 三，文章給出了系統(tǒng)具體的硬件設(shè)計(jì)方案 ,硬件結(jié)構(gòu)電路圖，各模塊的詳細(xì)介紹，軟件流程圖和具體匯編語言程序設(shè)計(jì)。 四，在這次課程設(shè)計(jì)的過程中學(xué)會了 MATLAB 的基本使用，利用 MATLAB仿真感到 MATLAB是一個(gè)實(shí)用性的強(qiáng)的軟件。 15 參考文獻(xiàn) ［ 1］王兆安，劉進(jìn)軍 ，電力電子技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社， ［ 2］王興貴，陳偉，現(xiàn)代電力電子技術(shù)（ M） , 機(jī)械工業(yè)出版社 2020 ［ 3］黃忠霖、黃京，電力電子技術(shù)的 MATLAB 實(shí)踐，國防工業(yè)出版社， 2020 ［ 4］李維波， MATLAB 在電氣工程中的應(yīng)用，中國電力出版社， 2020 ［ 5］王文郁 .電力電子技術(shù)應(yīng)用電路 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 ［ 6］ 李宏 .電力電子設(shè)備用器件與集成電路應(yīng)用指南 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 ［ 7］ 石玉、栗書賢、王文郁 .電力電子技術(shù)題例與電路設(shè)計(jì)指導(dǎo) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1999
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