电力电子技术课程设计---MOSFET电压型单相半桥无源逆变电路设计

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1、 电力电子技术课程设计电力电子技术课程设计 一、课程设计的性质和目的一、课程设计的性质和目的 1、性质：是电气自动化专业的必修实践性环节。 2、目的： 1）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； 3）初步掌握电力电子电路的设计方法。 二、课程设计的题目二、课程设计的题目 MOSFET 电压型单相半桥无源逆变电路设计（阻感性负载） 设计条件： （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 三三、课程设计的内容，指标内容及要求，应完成的课程设计的内容，指标内容及要求，应完成的任务任务 1、课程

2、设计的要求 1）整流电路的选择 2）整流变压器额定参数的计算 3）晶闸管（全控型器件）电压、电流额定的选择 4）平波电抗器电感值的计算 5）保护电路（缓冲电路）的设计 6）触发电路（驱动电路）的设计 7）画出完整的主电路原理图和控制电路原理图 2、指标要求 （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。 3、整流电路的选择 整流电路选择感容滤波的二极管整流电路，由于电容两端的电压不能突变，故能 够保证输出电压为大小恒定的直流电压。u ud d 波形更平直，电流i i2 2 的上升段平缓 了许多，这对于电路的工作是有利的。 4、触发电路（驱

3、动电路）的设计 实现逆变的主电路中用的是全控型器件 MOSFET，触发电路主要是针对它 的触发设计，电路的原理图如下图所示。 跟双极性晶体管相比，一般认为使 MOS 管导通不需要电流，只要 GS 电压高 于一定的值，就可以了。这个很容易做到，但是，我们还需要速度。 在 MOS 管的结构中可以看到，在 GS，GD 之间存在寄生电容，而 MOS 管的驱 动，实际上就是对电容的充放电。对电容的充电需要一个电流，因为对电容充电 瞬间可以把电容看成短路，所以瞬间电流会比较大。选择/设计 MOS 管驱动时第 一要注意的是可提供瞬间短路电流的大小。 第二注意的是，普遍用于高端驱动的 NMOS，导通时需要是栅

4、极电压大于源 极电压。而高端驱动的 MOS 管导通时源极电压与漏极电压(VCC)相同，所以这时 栅极电压要比 VCC 大 4V 或 10V。如果在同一个系统里，要得到比 VCC 大的电压， 就要专门的升压电路了。很多马达驱动器都集成了电荷泵，要注意的是应该选择 合适的外接电容，以得到足够的短路电流去驱动 MOS 管。 上边说的 4V 或 10V 是常用的 MOS 管的导通电压，设计时当然需要有一定的 余量。而且电压越高，导通速度越快，导通电阻也越小。现在也有导通电压更小 的 MOS 管用在不同的领域里，但在 12V 汽车电子系统里，一般 4V 导通就够用了。 4、PWM 产生电路 SG3525 的结构 工作原理：SG3525 内部结构框图如图所示， 它在第一代脉宽调制芯片 SG3524 的基础上作了较大的改进， 主要表现在以下几个方面： ( 1 ) 电路中设置了欠电压锁定和限流关断电路。 为了防止在欠电压状态 下 2 .5 V 时欠电压封锁电路就开始工作， 其上限值为 8 V ， 但在电路达 到 8 V 前， 电路各部分已进入正常工作状态， 而当从 8