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1、目录1主电路的设计21.1逆变电路的分类22.1主电路的选定23.1主电路原理图64.1主电路原理分析65.1参数计算62.控制电路设计72.1控制电路图72.2控制电路原理83.心得体会8参考文献91主电路的设计1.1逆变电路的分类主要内容：换流方式，电压型逆变电路，电流型逆变电路，重逆变电路和多电平逆变电路。2.1主电路的选定逆变电路按其直流电源性质不同分为两种：（1）电压型逆变电路或电压源型逆变电路，（2）电流型逆变电路或电流源型逆变电路。电路的具体实现：图2.1 电压型逆变电路举例（全桥逆变电路）电压型逆变电路的特点(1) 直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动(2) 输出电
2、压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同(3) 阻感负载时需提供无功。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单相电压型逆变电路（1）半桥逆变电路电路结构及工作原理：V1和V2栅极信号各半周正偏、半周反偏，互补。uo为矩形波，幅值为Um=Ud/2，io波形随负载而异，感性负载时，图2.2b，V1或V2通时，io和uo同方向，直流侧向负载提供能量，VD1或VD2通时，io和uo反向，电感中贮能向直流侧反馈，VD1、VD2称为反馈二极管，还使io连续，又称续流二极管。 图2.2单相半桥电压型逆变电路及其工作波形优点：简单，使用器件少缺点：交流电压幅值Ud/2，直流侧需两电容
3、器串联，要控制两者电压均衡，用于几kW以下的小功率逆变电源。单相全桥、三相桥式都可看成若干个半桥逆变电路的组合。（2）全桥逆变电路电路结构及工作情况：图2.3，两个半桥电路的组合。1和4一对，2和3另一对，成对桥臂同时导通，交替各导通180。uo波形同下图。半桥电路的uo，幅值高出一倍Um=Ud。io波形和下图中的io相同，幅值增加一倍，单相逆变电路中应用最多的。输出电压定量分析uo成傅里叶级数 基波幅值 基波有效值 uo为正负各180时，要改变输出电压有效值只能改变Ud来实现。移相调压方式。可采用移相方式调节逆变电路的输出电压，称为移相调压。各栅极信号为180正偏，180反偏，且V1和V2互
4、补，V3和V4互补关系不变。V3的基极信号只比V1落后q ( 0q 180)，V3、V4的栅极信号分别比V2、V1的前移180-q，uo成为正负各为q 的脉冲，改变q 即可调节输出电压有效值。图2.3 单相全桥逆变电路的移相调压方式3、带中心抽头变压器的逆变电路交替驱动两个IGBT，经变压器耦合给负载加上矩形波交流电压。两个二极管的作用也是提供无功能量的反馈通道，Ud和负载相同，变压器匝比为1:1:1时，uo和io波形及幅值与全桥逆变电路完全相同。图2.4带中心抽头变压器的逆变电路与全桥电路的比较，比全桥电路少用一半开关器件，器件承受的电压为2Ud，比全桥电路高一倍。必须有一个变压器。根据以上
5、，我们选择单相全桥逆变电路。3.1主电路原理图 图3.1单相桥式PWM逆变电路4.1主电路原理分析图3.1是采用电力晶体管作为开关器件的电压型单相桥式逆变电路，设负载为电感性，对各晶体管的控制按下面的规律进行：在正半周期，让晶体管V1一直保持导通，而让晶体管V4交替通断。当天V1和V4导通时，负载上所加的电压为直流电源电压Ud 。当V1导通而使V4关断后，由于电感性负载中的电流不能突变，负载电流将通过二极管VD3续流，负载上所加电压为零。如负载电流较大，那么，直到使V4再一次导通之前，VD3一直持续导通。如负载电流较快地衰减到零，在V4再一次导通之前，负载电压也一直为零。这样，负载上的输出电压
6、uo就可得到零和Ud交替的两种电平。同样，在负半周期，让晶体管V2保持导通。当V3导通时，负载被加上负电压 Ud，当V3关断时，VD4续流，负载电压为零，负载电压uo可得到 Ud 和零两种电平。这样，在一个周期内，逆变器输出的PWM波形就由 Ud 、0三种电平组成。5.1参数计算单相桥式PWM逆变电路所包含的谐波角频率为式中，n=1,3,5,时，k=0,2,4, ；n=2,4,6,时，k=1,3,5, 其PWM波中不含有低次谐波，只含有角频率为wc及其附近的谐波，以及2wc、3wc等及其附近的谐波。幅值最高影响最大的是角频率为wc的谐波分量。 设正弦调制信号波为 式中，a称为调制度，0a1；w
7、r为正弦信号波角频率，从图5.1中可以得出如下关系式 可以得出 脉冲两边的间隙宽度d为 图5.1规则采样法2.控制电路设计2.1控制电路图图6.1 横幅三角波产生电路图2.2控制电路原理在电源Vs和Vs之间串接电阻R1、R2、R1组成分压电路，分压点分别为VTH和VTH，作为三角波正峰值和负峰值的转折（阈值）电压。CT和RT为定时电容和定时电阻。VTH还通过内部缓冲电路与RT共同作用产生CT的恒值充电电流Is。CP，CN构成窗口比较器，当CT以恒流Is线性充电到VCT=VTH时，CP翻转，触发器S端置1，Q为高电平，S1关断；同时S2接通，CT以Is线性放电，到VCT=VTH时，CN翻转触发器
8、R端复位，Q为高电平，S2关断，S1接通；则三角波新的一周开始。RT设置Is的大小，一般不大于2mA。振荡频率由RT、CT及VTH，VTH共同决定。由于是恒流充放电，三角波的正负斜率对称，线性优良，调节频率时三角波为恒幅。3.心得体会经过这次的电力电子课程设计后，我从中学到了很多东西。在我们学了电路、电力电子技术基础之后，对专业课程基础知识已经有了最基本的掌握和接触。在经过独立设计，我成功的完成了本次设计。对于我个人而言，我熟练的掌握了设计三相电压型逆变电路的一般方法，还进一步熟悉了其原理。开始拿到课题难免会感到陌生，不过经过自己亲手实践后才发现，只有经过实践运用得来的知识，才是真正属于自己的
9、东西。这其中还尤为深刻的就是要养成科学严谨的实验习惯，这样做起来才会更有条理性。要把所学的知识灵活运用，必须要翻阅大量的资料并且要多多请教同学和老师，有很多的知识是平时不会注意的，但到了实际操作时就会因为那么一点小欠缺而不能完成。我们需要有扎实的知识基础，要熟练地掌握课本上的知识，这样才能对试验中出现的问题进行分析解决。要有耐心和毅力。理论只有与实践结合才能把所学知识灵活运用，本次课程设计我收获很大，既把课本上的理论知识给巩固了，也在实际操作中把所学知识与实际的电路很好的联系起来，并且从客观上理解所学知识。本论文基本是按照实际工作而作的，也记录了我在这期间进行探索的每一步。从开始的稚嫩到现在的
10、自信，这都是经过本次课设之后带给我的最大的改变。这很大程度上提高了我对专业的兴趣和掌握能力，也为以后的专业学习夯实了基础。参考文献【1】 王兆安 刘进军 电力电子技术 北京：机械工业出版社 2009【2】 康华光 电子技术基础数字部分 北京：高等教育出版社 2005【3】 刘凤君 现代逆变技术及应用 北京：电子工业出版社 2006【4】 李宏 王崇武 现代电力电子技术基础 北京：机械工业出版社 【5】 陈国呈 PWM逆变技术及应用 北京：中国电力出版社 2007【6】 陈国呈 PWM电力电子变换技术 北京：中国电力出版社 2007【7】 洪乃刚 电力电子技术基础 北京：清华大学出版社 2008
