MOSFET单相桥式无源逆变电路设计.docx

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1、目录MOSFET和电压型无源逆变电路简介11.MOSFET简介12.电压型无源逆变电路简介1主电路图设计和参数计算21.主电路图设计22.相关参数计算2驱动电路的设计和选型41.驱动电路简介42.驱动电路的选用4电路的过电压保护和过电流保护设计51.过电压保护52.过电流保护73.保护电路的选择以及参数计算8MATLAB^101.主电路图以及参数设定102.仿真结果14总结与体会15附录：电路图16、MOSFET和电压型无源逆变电路的介绍1.MOSFET简介金属-氧化层半导体场效晶体管，简称金氧半场效晶体管(Metal-Oxi

2、de-SemiconductorField-EffectTransistor,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-effecttransistor)。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NMOSFET、PMOSFET、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

3、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泛，是构成电力电子技术的重

4、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。13、主电路图设计和参数计算1•主电路图设计Ud图一：主电路图1313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MOSFE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

5、二极管中无电流流过。电路中V与Va有驱动信号时，V2和V3无驱动信号；V2与V3有驱动信号时，Vi和Va无驱动信号。两对桥臂各导通180°，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Ud100V,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MOST在半个周期内电压为0,半个周期内承受的电压为U，所以有：UoUd100V又因为P200W，所以有电阻:Uo501313则输出电流有效值:132A晶闸管额定值计算。电流最大值:maxIo2A额定电流取大于Imax即可。最大反向电压：

6、Umax100V则额定电压：Un(2~3)100200~300V13三、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，又要提供关断控制信号。驱动电路还要提供

7、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a）b〕ci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MOSFE是电压驱动型器件。电力MOSFE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MOSFE开通的栅源极间驱动电压一般取10〜15V。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）可以减小寄

8、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MOSFE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。13图3:驱动电路该驱