单相逆变电源【文献综述】

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1、毕业论文文献综述电气工程及自动化单相逆变电源摘要：电源是各种电子设备的核心部分，有如人体的心脏，是所有电类设备的动力。通过对逆变器的研究，单相SPWM逆变电路的建模，SPWM的谐波分析，单相逆变主电路的了解，功率器件IGBT的掌握，MATLAB的仿真模拟，逐步实现单相逆变电源的设计与制作，满足有一个直流输入到交流输出的过程。关键词：逆变器；IGBT；SPWM控制1引言逆变电源技术已经日趋成熟，低压小功率的逆变电源已经被广泛应用于工业和民用场合中。随着电力电子技术的发展和对电气设备在性能上的要求，以及不同应用领域对电源的技术需要，各行各业

2、对电源的要求也在不断提高。本文就如何设计单相逆变电源，由一个直流输入输出为交流的电源做一个简单的介绍。2逆变器变频器或逆变器是一种将直流电源转换为交流电源的装置。逆变器从小型开关电源到应用计算机提供作用于大型电厂的运输大电力的电源都得以广泛的应用。这使得它们非常适合当你需要使用交流电源的工具或设备时使用[1]。2.1逆变技术的概述DC-AC逆变器是将直流电能变换成交流电能的装置。逆变技术的种类繁多，大致可按照交流输出能量的去向、功率流动的方向、功率变换的多少、输出与输入的电气隔、功率拓扑结构、组成功率电路的器件、占空比的控制方式、控制技

3、术等分类。现代逆变技术是建立在工业电子技术、半导体器件技术、现代控制技术、现代电力电子技术、半导体交流技术、脉宽调制技术（PWM）、磁性材料等学科基础之上的一门实用性技术。3SPWM的简介3.1单相SPWM逆变电路的建模-4-在此所需的研究对象是工作在单极性SPWM模式下的单相全桥逆变电路，如图3-1。与半桥逆变电路相比，全桥逆变电路的主要特点有：(1)既可以工作于单极性SPWM方式，又可以工作于双极性SPWM方式，而半桥电路只能工作于双极性SPWM方式；(2)当两者输入直流电压相同时，全桥逆变电路输出电压基波最大时其有效值为0．7Ud

4、，半桥逆变电路输出电压基波最大时其有效值为为0354Ud(3)全桥逆变电路的开关管比半桥多一倍，损耗也大[2]。图3-1桥式变换器主电路图3.2SPWM的谐波分析SPWM逆变电路可以使输出电压、电流接近正弦波，但由于使用载波对正弦信号波调制，也产生了和载波有关的谐波分量。这些谐波分量的频率和幅值是衡量SPWM逆变电路性能的重要指标之一，因此对SPWM波形的谐波分析有着重要的意义。特定消谐技术，波形重构技术，优化特定消谐技术，正弦波脉宽调制等可极有效地减少输出波形的谐波含量所以被广泛地应用在逆变电源的各个部分进行谐波的消除和电压的调节[3

5、]。4脉宽调制通过脉宽调制虽然电压总谐波失真改善不显着，但目前的总谐波失真将大大提高，因为负载通常有一些过滤效果.如果一个低通滤波器装有逆变器输出电压，以改善总谐波失真，高次谐波的频率是可取的[4]。4.1脉宽调制的现状目前中小功率的逆变电路几乎都采用PWM技术，PWM逆变电路也可以分为电压型和电流型两种。根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数，准确计算PWM波各脉冲宽度和间隔，据此控制逆变电路开关器件的通断，就可得所需PWM波形，当输出正弦波的频率、幅值或相位变化时，其结果都要变化。5单相逆变电源的主电路图3一1为桥式变换器的主电路。桥对

6、角的两个功率MOS-4-管作为一组，每组同时接通或断开，两组开关轮流工作，在一个周期中的短时间内，四个开关将处于断开状态。四个开关导通(或关断)占空比值均相等。在给T1、T4加触发脉冲，这两个MOS管导通，电流流过T1的漏极，经过输出滤波电路回到T3的漏极。当T3、T2加触发脉冲时，此时T1、T4的触发脉冲消失，T3和T2这两个MOS管导通，但不能立即导通，先经过D3、D2续流，等电流下降到零时再开始导通。另外，这四个二极管还有限制过电压的作用[5]。6IGBT的介绍6.1IGBTIGBT，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)

7、和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域[6]。IGBT和功率MOSFET同样，虽然在门极上外加正电压即可导通，但是由于通过在漏极上追加P+层，在导通状态下从P+层向N基极注入空穴，

8、从而引发传导性能的转变，因此它与功率MOSFET相比，可以得到极低的通态电阻[7]。6.2功率器件IGBT的驱动IGBT的驱动条件与其特性密切相关。在设计门极驱动电路时应特别注意开通特性，负载短路能力和误触