MOSFET單相橋式無源逆變電路設計

1、 目錄MOSFET和電壓型無源逆變電路簡介.11.MOSFET 簡介.12.電壓型無源逆變電路簡介.1主電路圖設計和參數計算.21.主電路圖設計.22.相關參數計算.2驅動電路的設計和選型.41.驅動電路簡介.42.驅動電路的選用.4電路的過電壓保護和過電流保護設計.51.過電壓保護.52.過電流保護.73.保護電路的選擇以及參數計算.8MATLAB 仿真.101.主電路圖以及參數設定.102.仿真結果.14總結與體會.15附錄：電路圖.16 一、MOSFET 和電壓型無源逆變電路的介紹1.MOSFET 簡介金 屬 - 氧 化 層 半 導 體 場 效 晶 體 管 ， 簡 稱 金 氧 半 場 效

2、 晶 體 管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）是一種可以廣泛使用在模擬電路與數字電路的場效晶體管（field-effect transistor）。MOSFET 依照其“通道”的極性不同，可分為“N 型”與“P 型” 的 MOSFET，通常又稱為NMOSFET 與 PMOSFET，其他簡稱尚包括 NMOS FET、PMOS FET、nMOSFET、pMOSFET 等。其特點是用柵極電壓來控制漏極 電流，驅動電路簡單，需要的驅動功率小，開關速度快，工作頻率高，熱穩(wěn)定性優(yōu)于 GTR，但其電流容量小，耐壓低，一般只適

3、用于功率不超過 10kW 的電力電子裝置。2.電壓型無源逆變電路簡介把直流電變成交流電稱為逆變。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。如果將逆變電路的交流側接到交流電網上，把直流電逆變成同頻率的交流電反送到電網去，稱為有源逆變。無源逆變是指逆變器的交流側不與電網連接，而是直接接到負載，即將直流電逆變?yōu)槟骋活l率或可變頻率的交流電供給負載。它在交流電機變頻調速、感應加熱、不停電電源等方面應用十分廣泛，是構成電力電子技術的重要內容。電壓型逆變電路有以下特點：直流側為電壓源，或并聯(lián)有大電容，

4、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。1 二、主電路圖設計和參數計算1.主電路圖設計圖一：主電路圖輸入直流電壓 U 100V ,輸出功率為 200W，輸出電壓波形為 1KHz 方波。dodU22 PI 2AUo晶閘管額定值計算。電流最大值：I I 2Amaxo額定電流取大于 I 即可。max最大反向電壓:U 100Vmax則額定電壓:U (2 3)100 200 300VN3 三、驅動電路的設計和選型圖 2：光耦合器的類型及接法a) 普通型 b) 高速型 c) 高傳輸比型4 3導通輸出正驅動電壓。5

5、1.過電壓保護圖 4：過電壓抑制措施及配置位置6 圖 6：反向阻斷式過電壓抑制用 RC 電路2.過電流保護7 2A 。I38 電容可選瓷片電容，電阻對于 MOSFET 管用快速熔斷器進行過電流保護。由于電路簡單、功率小且只有純電阻負載，故可以將快速熔斷器與電源串聯(lián)接在主回路中。I 2AMAX快速熔斷器額定電流 I (1.3 1.5) INT 2.6 3AMAX額定電壓 U 1.1UNT1.1100 110VMAX熔斷器可選 RLS-10，額定電流為 3A。9 Pulse Generator 1 Pulse Generator 2 Pulse Generator 3 脈沖發(fā)生器波形（上為第 1

6、個和第 4 個，下為第 2 個和第 3 個）：各個 MOSFET 管電壓和電流波形（上為電流，下為電壓）： 六、總結與體會這次課程設計是圍繞著電力電子技術這門課展開的。其中共有 20 個課題，我選的課題是MOSFET 單相橋式無源逆變電路設計（純電阻電路）。從開始做到到做完，大概用了我三天的時間。其中設計電路圖并不難，教材上有；主要難點在于保護電路的選用、參數計算和 MATLAB 仿真。由于教材上對于保護電路的介紹十分簡短，沒有參數計算過程，所以電路選用和參數計算只能查找資料。最后根據我在網上找到的資料和自己的理解，選擇了合適的保護電路。而仿真難的問題，主要是因為對 MATLAB 的不熟練和對 MOS 管理解的不透徹。我開始以為 MOS 管在觸發(fā)脈沖后會保持，占空比設置得很小，結果仿真結果出錯。認真看了教