IGBT单相电压型全桥无源逆变电路设计要点.pdf
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1、中北大学电子技术课程设计 电子技术课程设计 说明书 IGBT单相电压型全桥无源逆变电路 设计 学生姓名:学号: 学院: 专业: 指导教师: 2013 年 01 月 XXX 1005044245 信息与通讯工程学院 电气工程及其自动化 XXX 中北大学电子技术课程设计 中北大学 电子技术课程设计任务书 2012/2013 学年第一学期 学院: 信息与通讯工程学院 专业:电气工程及其自动化 学 生姓 名:胡定章学号 : 1005044245 课程设计题目 :IGBT 单相电压型全桥无源逆变电路设计 起迄日期 : 12月 24 日 01 月 4 日 课程设计地点:电气工程系软件实验室 指导教师 :石
2、喜玲 系主任:王忠庆 下达任务书日期: 2012 年 12 月 24 日 中北大学电子技术课程设计 课 程 设 计 任 务 书 1设计目的: 1. 加深理解电力电子技术课程的基本理论 2. 掌握电力电子电路的一般设计方法,具备初步的独立设计能力 3. 学习 MATLAB 仿真软件及各模块参数的确定 2设计内容和要求(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等): 设计条件: 1.电源电压:直流 Ud=100V 2.输出功率: 300W 3.输出电压波行 1KHz 方波,脉宽90 4.阻感负载 根据课程设计题目和设计条件,说明主电路的工作原理、计算选择元器件参数。设 计内容包括: 1.IGBT 电
3、流、电压额定参数选择 2.IGBT 控制电路的设计 3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、 实物样品等: 1.根据设计题目要求的指标,通过查阅有关资料分析其工作原理,确定各器件参数, 设计电路原理图; 2.利用 MATLAB 仿真软件绘制主电路结构模型图,设置相应的参数。 3.用示波器模块观察和记录电源电压、控制信号、负载电压的波形图。 中北大学电子技术课程设计 课 程 设 计 任 务 书 4主要参考文献: 1. 王兆安 . 电力电子技术 . 机械工业出版社 .2009 2. 李传琦 . 电力电子技术计算机仿真实验. 电子工业出版社 .2005 3. 洪乃刚 . 电
4、力电子和电力拖动控制系统的MATLAB 仿真. 机械工业出版社 .2006 4. 钟炎平 . 电力电子电路设计 . 华中科技大学出版社 .2010 5设计成果形式及要求: 1.电路原理图及各器件参数计算 2. MATLAB 仿真 3.编写课程设计报告。 6工作计划及进度: 2012 年 12 月 24 日 12月 25日设计电路,计算参数 12 月 26 日 12月 31日对设计的电路进行MATLAB 仿真 2013 年 01 月 01 日 01月 04日编写课程设计说明书,答辩或成绩考核 系主任审查意见: 签字: 年月日 中北大学电子技术课程设计 目录 1 引言 1 2 工作原理概论 1 2
5、.1 IGBT 的简述 1 2.2 电压型逆变电路的特点及主要类型 2 2.3 IGBT 单相电压型全桥无源逆变电路原理分析 2 3 主电路设计及参数选择 3 3.1 主电路仿真图 3 3.2 参数设置及计算 3 3.2.1 参数设置 3 3.2.2 计算 3 3.2.3 设置主电路 4 4 仿真电路结果的分析 5 4.1 仿真电路图5 1.1.14.1.1 触发电平与负载输出波的波形图5 4.1.2 IGBT 电流电压波形图6 4.2 仿真波形分析 6 5 总结7 参考文献 7 中北大学电子技术课程设计 1 2引言 本次课程设计的题目是IGBT单相电压型全桥无源逆变电路设计,根据电 力电子技
6、术的相关知识, 单相桥式逆变电路是一种常见的逆变电路,与整流电 路相比较,把直流电变成交流电的电路成为逆变电路。当交流侧接在电网上, 称为有源逆变; 当交流侧直接和负载相接时, 称为无源逆变, 逆变电路在现实 生活中有很广泛的应用。 3工作原理概论 2. 1 IGBT的简述 绝缘栅双极晶体管( Insulated-gate Bipolar Transistor), 英文简写为 IGBT。 它是一种典型的全控器件。它综合了GTR和 MOSFET 的优点,因而具有良好的特性。现 已成为中、大功率电力电子设备的主导器件。IGBT是三端器件,具有栅极G 、集电极 C 和发射极 E。它可以看成是一个晶体
7、管的基极通过电阻与MOSFET 相连接所构成的一种 器件。其等效电路和电气符号如下: 图 1 IGBT 等效电路和电气图形符号 它的开通和关断是由栅极和发射极间的电压错误!未找到引用源。所决定的。当 UGE 为正且大于开启电压UGE 时,MOSFET 内形成沟道,并为晶体管提供基极电流进而 是 IGBT导通。由于前面提到的电导调制效应,使得电阻错误!未找到引用源。 减小, 这样高耐压的 IGBT也具有很小的通态压降。 当山脊与发射极间施加反向电压或不加信 中北大学电子技术课程设计 2 号时, MOSFET 内的沟道消失,晶体管的积极电流被切断,使得IGBT关断。 2.2 电压型逆变电路的特点及
8、主要类型 根据直流侧电源性质的不同可分为两种:直流侧是电压源的称为电压型逆变电路; 直流侧是电流源的则称为电流型逆变电路。电压型逆变电路有以下特点: 直流侧为电压源,或并联有大电容,相当于电压源。直流侧电压基本无脉动,直流 回路呈现低阻抗。 由于直流电压源的钳位作用, 交流侧输出电压波形为矩形波, 并且与负载阻抗角无 关。而交流侧输出电流波形和相位因为负载阻抗的情况不同而不同。 当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率,直流侧电容起缓冲无功能量的作用。 为了给交流侧想直流侧反馈的无功能量提供通道,逆变桥各臂都并联了反馈二极管。 又称为续流二极管。 逆变电路分为三相和单相两大类。其中,单相逆变电路主
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