IGBT单相桥式无源逆变电路.doc

南京信息工程大学 电子电力技术 题目：IGBT单相桥式无源逆变电路的仿真分析 姓名： 学号： 专业： 院系： 指导老师： 摘要 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。绝缘栅双极晶体管（Insulated-gate Bipolar Transistor） 绝缘栅双极晶体管（Insulated-gate Bipolar Transistor）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。由于前提到的电导调制效应，使得电阻减小，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。 1.2 电压型逆变电路的特点及主要类型 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。 1.3 IGBT单相电压型全桥无源逆变电路原理分析 单相逆变电路主要采用桥式接法。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IGBT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。可以看成由两个半桥电路组合而成。其基本电路连接图如下所示： 图2 电压型全桥无源逆变电路的电路图 由于采用绝缘栅晶体管（IGBT）… …这样一直循环下去。 二 主电路设计及参数选择 2.1 主电路仿真图 在本次设计中，主要采用单相全桥式无源逆变电路(电阻负载)作为设计的主电路。由于软件上的电源等器件都是理想器件，故可将直流侧并联的大电容直接去掉。由以上工作原理概论的分析可得其主电路仿真图如下所示： 单相电压型全桥无源逆变电路（电阻负载）的主电路 2.2参数设计及计算 2.2.1参数设置 电阻负载，直流侧输入电压=100V, 脉宽为θ=90°的方波，输出功率为300W，电容和电感都设置为理想零状态。频率为1000Hz 2.2.2计算 由频率为1000Hz即可得出周期为T=0.001s，由于V3的基波信号比V1的落后了90度（即相当1/4个周期）。 通过换算得： t3=0.001/4=0.00025s， 而t1=0s。 同 理 得： t2=0.001/2=0.0005S, 而t4=0.00075S。 由理论情况有效值： Uo=Ud/2=50V。 又因为P=300W 所以有电阻： R=Uo*Uo/P=8.333Ω 则输出电流有效值： Io=P/Uo=6A 则可得电流幅值为 Imax=12A，Imin=-12A 电压幅值为 Umax=100V,Umin=-100V 晶闸管额定值计算，电流有效值： Ivt=Imax/4=3A。 额定电流In额定值： In=（1.5-2）*3=（4.5-6）A。 最大反向电压 Uvt=100V 则额定电压 Un=（2—3）*100V=（200-300） VT1的触发电平参数设置 VT2的触发电平参数设置 VT3的触发电平参数设置 VT4的触发电平参数设置 负载参数设置 三 仿真电路结果的分析 3.1 仿真电路图 3.1.1触发电平的波形图 从上到下依次为VT1,VT2,VT3,VT4的触发电压，幅值为5V。 3.1.2负载输出波形图 从上到下依次为输出电流（最大值为12A），输出电压波形（最大值为100V） 3.1.3器件IGBT的输出波形图 从上到下依次为VT1,VT2,VT3,VT4的输出电流和电压波形