MOSFET单相桥式无源逆变电路设计要点.pdf
《MOSFET单相桥式无源逆变电路设计要点.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《MOSFET单相桥式无源逆变电路设计要点.pdf(17页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、目录 MOSFET 和电压型无源逆变电路简介.1 1.MOSFET 简介.1 2. 电压型无源逆变电路简介1 主电路图设计和参数计算2 1.主电路图设计 .2 2. 相关参数计算 2 驱动电路的设计和选型4 1.驱动电路简介 .4 2. 驱动电路的选用 4 电路的过电压保护和过电流保护设计5 1. 过电压保护 5 2. 过电流保护 7 3. 保护电路的选择以及参数计算8 MATLAB 仿真.10 1. 主电路图以及参数设定 10 2. 仿真结果 14 总结与体会 15 附录:电路图 16 1 一、 MOSFET和电压型无源逆变电路的介绍 1.MOSFET 简介 金 属 - 氧 化 层半 导 体
2、 场 效 晶 体 管 , 简 称 金 氧 半 场 效 晶 体 管 (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)是一种可以广泛 使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管(field-effect transistor) 。MOSFET 依照 其“通道”的极性不同,可分为“N 型”与“ P 型” 的 MOSFET,通常又称为 NMOSFET 与 PMOSFET, 其他简称尚包括NMOS FET、 PMOS FET、 nMOSFET、 pMOSFET 等。其特点是用栅极电压来控制漏极电流,驱动电路简单,需要的 驱动功率小,开关速度
3、快,工作频率高,热稳定性优于GTR,但其电流容量小, 耐压低,一般只适用于功率不超过10kW 的电力电子装置。 2.电压型无源逆变电路简介 把直流电变成交流电称为逆变。逆变电路分为三相和单相两大类。其中,单 相逆变电路主要采用桥式接法。主要有: 单相半桥和单相全桥逆变电路。而三相 电压型逆变电路则是由三个单相逆变电路组成。 如果将逆变电路的交流侧接到交流电网上,把直流电逆变成同频率的交流电 反送到电网去,称为有源逆变。 无源逆变是指逆变器的交流侧不与电网连接,而是直接接到负载, 即将直流 电逆变为某一频率或可变频率的交流电供给负载。它在交流电机变频调速、 感应 加热、不停电电源等方面应用十分广
4、泛,是构成电力电子技术的重要内容。 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。 2 二、主电路图设计和参数计算 1.主电路图设计 图一:主电路图 电路采用全桥接法。 它的电路结构主要由四个桥臂组成,其中每个桥臂都有 一个全控器件 MOSFET 和一个反向并接的续流二极管,在直流侧并联有大电容而 负载接在桥臂之间。其中桥臂1,4 为一对,桥臂 2,3 为一对。 由于课程设计要求负载为纯电阻负载,则右端负载中没有电感和电容, 且续 流二极
5、管中无电流流过。电路中V1与 V4有驱动信号时, V2和 V3无驱动信号; V2 与 V3有驱动信号时, V1和 V4无驱动信号。两对桥臂各导通180 o,这样就把直流 电转换成了交流电。 2. 相关参数计算 输入直流电压V d 100U, 输出功率为 200W ,输出电压波形为1KHz方波。 该电路所有元件均视为理想器件,且每个MOS 管在半个周期内电压为0,半 个周期内承受的电压为Ud,所以有: VUU do 100 又因为W200P,所以有电阻: 50 2 P U R o 则输出电流有效值: 3 A U P o 2I 晶闸管额定值计算。电流最大值: AIo2Imax 额定电流取大于 ma
6、x I即可。 最大反向电压 : V100Umax 则额定电压 : V N 300200100)32(U 4 三、驱动电路的设计和选型 1. 驱动电路简介 驱动电路主电路与控制电路之间的接口 使电力电子器件工作在较理想的开关状态,缩短开关时间,减小开 关损耗,对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义。 对器件或整个装置的一些保护措施也往往设在驱动电路中,或通过 驱动电路实现。 驱动电路的基本任务: 将信息电子电路传来的信号按控制目标的要求,转换为加在电力电 子器件控制端和公共端之间,可以使其开通或关断的信号。 对半控型器件只需提供开通控制信号。 对全控型器件则既要提供开通控制信号,又要提供
7、关断控制信号。 驱动电路还要提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节,一般采用光隔离 或磁隔离。 光隔离一般采用光耦合器 磁隔离的元件通常是脉冲变压器 图 2:光耦合器的类型及接法 a) 普通型 b) 高速型 c) 高传输比型 2. 驱动电路的选用 电力 MOSFET 是电压驱动型器件。 电力 MOSFET 的栅源极之间有数千皮法左右 的极间电容, 为快速建立驱动电压, 要求驱动电路具有较小的输出电阻。使电力 MOSFET 开通的栅源极间驱动电压一般取1015V。同样,关断时施加一定幅值的 负驱动电源 (一般取 -5-15V)有利于减小关断时间和关断损耗。在栅极串入一 只低值电阻 (数十欧左右)
8、 可以减小寄生振荡, 该电阻阻值应随被驱动器件电流 额定值的增大而减小。 专为驱动电力 MOSFET 而设计的混合集成电路有三菱公司的M57918L ,其输 入信号电流幅值为16mA ,输出最大脉冲电流为 +2A和-3A,输出驱动电压 +15V和 -10V。本次课程设计的驱动电路采用如下电路。 5 图 3:驱动电路 该驱动电路包括电气隔离和晶体管放大电路两部分。当无输入信号时高速放 大器 A输出负电平, V3导通输出负驱动电压。当有输入信号时A输出正电平, V2 导通输出正驱动电压。 6 四、电路的过电压保护和过电流保护设计 1. 过电压保护 电力电子装置中可能发生的过电压分为外因过电压和内因
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- MOSFET 单相 无源 电路设计 要点
链接地址:https://www.31doc.com/p-5197587.html