文档介绍：基于MOSFET的单相半桥无源逆变电路的设计
设计目的:1·掌握单相桥式全控桥整流电路和单相半桥无源逆变电路的工作原理,进行结合完成交-直-交电路的设计;
2·熟悉两种电路的拓扑,控制方法;
3·掌握两种电路的主电路,驱动电路,保护电路的设计方法,元器件参数的计算方法;
4·培养一定的电力电子的实验和调试能力;
5·培养学生综合运用知识解决问题的能力与实际动手能力;
2·加深理解《电力电子技术》课程的基本理论;
设计指标:MOSFET电压型单相半桥无源逆变电路设计(纯电阻负载) 
(1)输入直流电压:Ui=200V
(2)输出功率:500W
(3)输出电压波形:1KHz方波
总体目标及任务:选择整流电路,计算整流变压器额定参数,选择全控器件的额定电压电流, 计算平波电抗器感值,设计保护电路,全控器件触发电路的设计,画出主电路原理图和控制电路原理图,进行Matlab的仿真,画出输出电压,电流模拟图。
1·主电路的设计:
整流部分主电路设计:
单项桥式全控整流电路带电阻性负载电路如图(1):
图(1)
在单项桥式全控整流电路中,晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂,VT2和VT3 组成另一对桥臂。在u2正半周(即a点电位高于b点电位),若4个晶闸管均不导通,负载电流id为零,ud也为零,VT1、VT4串联承受电压u2,设VT1和VT4的漏电阻相等,则各承受u2的一半。若在触发角α处给VT1和VT4加触发脉冲,VT1、VT4即导通,电流从a端经VT1、R、VT4流回电源b端。当u2为零时,流经晶闸管的电流也降到零,VT1和VT4关断。
在u2负半周,仍在触发延迟角α处触发VT2和VT3(VT2和VT3的α=0处为ωt=π),VT2和VT3导通,电流从电源的b端流出,经VT3、R、VT2流回电源a端。到u2过零时,电流又降为零,VT2和VT3关断。此后又是VT1和VT4导通,如此循环的工作下去,整流电压ud和晶闸管VT1、VT4两端的电压波形如下图(2)所示。晶闸管承受的最大正向电压和反向电压分别为U2和U2。
工作原理
第1阶段(0~ωt1):这阶段u2在正半周期,a点电位高于b点电位晶闸管VT1和VT2方向串联后于u2连接,VT1承受正向电压为u2/2,VT2承受u2/2的反向电压;同样VT3和VT4反向串联后与u2连接,VT3承受u2/2的正向电压,VT4承受u2/2的反向电压。虽然VT1和VT3受正向电压,但是尚未触发导通,负载没有电流通过,所以Ud=0,id=0。
第2阶段(ωt1 ~π):在ωt1 时同时触发VT1和VT3,由于VT1和VT3受正向电压而导通,有电流经a点→VT1→R→VT3→变压器b点形成回路。在这段区间里,ud=u2,id=iVT1=iVT3=ud/R。由于VT1和VT3导通,忽略管压降,uVT1=uVT2=0,而承受的电压为uVT2=uVT4=u2。
第3阶段(π~ωt2 ):从ωt=π开始u2进入了负半周期,b点电位高于a点电位,VT1和VT3由于受反向电压而关断,这时VT1~VT4都不导通,各晶闸管承受u2/2的电压,但VT1和VT3承受的事反向电压,VT2和VT4承受的是正向电压,负载没有电流通过,ud=0,id=i2=0。
第4阶段(ωt2 ~π):在ωt2 时,u2电压为负,VT2和VT4受正向电压,触发VT2和VT4导通,有电流经过b点
→VT2→R→VT4→a点,在这段区间里,ud=u2,id=iVT2=iVT4=i2=ud/R。由于VT2和VT4导通,VT2和VT4承受u2的负半周期电压,至此一个周期工作完毕,下一个周期,充复上述过程,单项桥式整流电路两次脉冲间隔为180°。
逆变部分主电路设计:
如图所示,它有两个桥臂,每个桥臂由一个全控器件和一个二极管反并联而成。在直流侧有两个相互串联的大电容,两个电容的中点为直流电源中点。负载接在直流电源中点和两个桥臂连接点之间。
开关器件设为V1和V2,当负载为感性时,输出为矩形波,Um=Ud/2.
刚开始V1为通态,V2为断态,给V1关断信号,V2开通信号后,V1关断,但由于感性负载,电流方向不能立即改变,就沿着VD2续流,直到电流为零时VD2截止,V2开通,电流开始反向。依此原理,V1和V2交替导通,VD1和VD2交替续流。
此电路优点在于结构简单,使用器件少,缺点是输出交流电压幅值仅为Ud/2。
控制电路的设计:
控制电路需要实现的功能是产生控制信号,用于逆变电路中功率器件的通断,通过对逆变角的调节而达到对逆变后的交流电压的调节。
我们采用PWM控制方法,进行连续控制,我们采用了SG3525芯片,它是一款专用的PWM控制集成芯片,它采用恒频调宽控制方案,