MOSFET单相桥式无源逆变电路设计

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 仿真.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 一、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

2、 晶 体 管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, 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-effect transistor）。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 NMOS FET、PMOS FET、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，一般只适

3、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，

4、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。1 二、主电路图设计和参数计算1.主电路图设计图一：主电路图输入直流电压 U 100V ,输出功率为 200W，输出电压波形为 1KHz 方波。dodU22 PI 2AUo晶闸管额定值计算。电流最大值：I I 2Amaxo额定电流取大于 I 即可。max最大反向电压:U 100Vmax则额定电压:U (2 3)100 200 300VN3 三、驱动电路的设计和选型图 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4 3导通输出正驱动电压。5

5、1.过电压保护图 4：过电压抑制措施及配置位置6 图 6：反向阻断式过电压抑制用 RC 电路2.过电流保护7 2A 。I38 电容可选瓷片电容，电阻对于 MOSFET 管用快速熔断器进行过电流保护。由于电路简单、功率小且只有纯电阻负载，故可以将快速熔断器与电源串联接在主回路中。I 2AMAX快速熔断器额定电流 I (1.3 1.5) INT 2.6 3AMAX额定电压 U 1.1UNT1.1100 110VMAX熔断器可选 RLS-10，额定电流为 3A。9 Pulse Generator 1 Pulse Generator 2 Pulse Generator 3 脉冲发生器波形（上为第 1

6、个和第 4 个，下为第 2 个和第 3 个）：各个 MOSFET 管电压和电流波形（上为电流，下为电压）： 六、总结与体会这次课程设计是围绕着电力电子技术这门课展开的。其中共有 20 个课题，我选的课题是MOSFET 单相桥式无源逆变电路设计（纯电阻电路）。从开始做到到做完，大概用了我三天的时间。其中设计电路图并不难，教材上有；主要难点在于保护电路的选用、参数计算和 MATLAB 仿真。由于教材上对于保护电路的介绍十分简短，没有参数计算过程，所以电路选用和参数计算只能查找资料。最后根据我在网上找到的资料和自己的理解，选择了合适的保护电路。而仿真难的问题，主要是因为对 MATLAB 的不熟练和对 MOS 管理解的不透彻。我开始以为 MOS 管在触发脉冲后会保持，占空比设置得很小，结果仿真结果出错。认真看了教