1 引言

本次課程設計的題目是IGBT單相電壓型半橋無源逆變電路設計，電力電子技術的相關知識很多，單相橋式逆變電路是一種非常常見的逆變電路之一，它與整流電路相比較而言，能把直流電變成交流電的電路成為逆變電路。當交流側接在電網上，叫做有源逆變;當交流側直接和負載相接時，叫做無源逆變，逆變電路在我們現實生活中有很多地方都能用到。

電力電子技術課程設計是電力電子技術課程理論教學之后的一個實踐教學環節。其目的是訓練學生綜合運用學過的各種變流電路原理的基礎知識，能夠獨立完成資料查找，方案的選擇，電路設計，撰寫報告等能力，能夠讓每一個學生對變流電路基本理論有一個良好的理解和基本技能，能為以后學習和工作打下一個堅實的基礎，活學活用。

2 工作原理概論

2.1 IGBT單相電壓型半橋無源逆變電路

2.1.1單相電壓型逆變電路

(1)半橋逆變電路結構及其工作原理

V1和V2柵極信號各半周正偏、半周反偏，二者互補。輸出電壓uo為矩形波，幅值為Um=Ud/2，輸出電流io波形隨負載而異，感性負載時，V1或V2通時，io和uo同方向，直流側向負載提供能量，VD1或VD2通時，io和uo反向，電感中貯能向直流側反饋，VD1、VD2稱為反饋二極管，還使io連續，又稱續流二極管。

圖1 單相半橋電壓型逆變電路及其工作波形

優點：簡單，使用器件少。缺點：交流電壓幅值Ud/2，直流側需兩電容器串聯，要控制兩者電壓均衡，用于幾kW以下的小功率逆變電源。

2.1.2 IGBT絕緣柵雙極型晶體管

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件, 兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅動電流較大;MOSFET驅動功率很小，開關速度快，但導通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優點，驅動功率小而飽和壓降低。非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。

2.2 電壓型逆變電路的特點及主要類型

根據直流側電源性質的不同可分為兩種：直流側是電壓源的稱為電壓型逆變電路;直流側是電流源的則稱為電流型逆變電路。電壓型逆變電路有以下特點：

直流側為電壓源，或并聯有大電容，相當于電壓源。直流側電壓基本無脈動，直流回路呈現低阻抗。

由于直流電壓源的鉗位作用，交流側輸出電壓波形為矩形波，并且與負載阻抗角無關。而交流側輸出電流波形和相位因為負載阻抗的情況不同而不同。

當交流側為阻感負載時需要提供無功功率，直流側電容起緩沖無功能量的作用。為了給交流側想直流側反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯了反饋二極管。又稱為續流二極管。

逆變電路分為三相和單相兩大類。其中，單相逆變電路主要采用橋式接法。主要有：單相半橋和單相全橋逆變電路。而三相電壓型逆變電路則是由三個單相逆變電路組成。

2.3 根據設計題目要求的指標，通過查閱有關資料分析其工作原理，確定各器件參數，設計電路原理圖;

設計條件：

1.電源電壓：直流Ud=100V

2.輸出功率：300W

3.輸出電壓波行1KHz方波，脈寬

4.阻感負載

計算內容：

1.有效電壓：Ud=U/2

2.R=Ud2/P = 25/3Ω

3.L為3h

圖2 電壓型逆變電路設計原理圖

3 主電路設計

3.1 MATLAB仿真軟件繪制主電路結構模型圖

在本次設計中，主要采用單相半橋式無源逆變電路(阻感負載)作為設計的主電路。由于軟件上的電源等器件都是理想器件，故可將直流側并聯的大電容直接去掉。由以上工作原理概論的分析可得其主電路仿真圖如下所示：

圖3 MATLAB仿真軟件繪制主電路結構模型圖

3.2示波器觀察電源電壓、控制信號、負載電壓的波形圖

電源電壓、控制信號、負載電壓的波形圖

通過小編的講解，我相信大家對IGBT模塊單相半橋逆變電路有一定的了解了吧，如果有什么不懂得問題或者需要購買IGBT模塊的產品可以聯系我們在線咨詢，我們的業務員會**時間回復您，我們公司主要經營MITSUBISHI三菱、SanRex三社、SanKen三墾、FUJI富士、TOSHIBA東芝、SIEENS西門子、SEMIKRO西門康、MOTOOLA摩托羅拉、TOYOTA豐田、EUPEC優派克、INFINEON英飛凌、HITACI日立、ABB、IXYS艾塞斯、日本國際電子公司、IR、YNEX、日本三洋、德國泰科、日本尼爾、SHINDENGEN日本新電元、SHARP夏普廠家、瑞士、COOPER Bussmann美國博仕曼、CRYDOM美國快達、仙童半導體等公司生產的GTR、IGBT、IPM、PIM、MOS場效應、整流橋、快恢復二極管、肖特基模塊、可控硅、光耦、GTO;各進口品牌驅動電路，瑞士及優派克廠家超大功率IGBT驅動器;三菱IPM專用插座、日立電解電容，美國吸收高頻無感電容，(SUPER RAPID FUSE)COOPER Bussmann等廠家進口快速熔斷器;瑞士萊姆、日本HINDODE、NANA廠家電流電壓傳感器，日本富士廠家大功率制動電阻，美國快達公司固態繼電器，以及美國VICOR公司、日本LAMBDA公司、日本TDK廠家、日本科索公司、香港ASTEC廠家、美國LUCENT朗訊等生產的DC/DC、AC/DC、及多功率因數校正電源模塊。全系列DC/DC電源模塊進口配套專用散熱片。