介紹大功率變頻可調電源的設計

1　引言


　　正弦脈寬調制和變頻調速技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的應用日見(jiàn)廣泛。許多電力測試儀器都要求大功率、高性能以滿(mǎn)足電力設備的測試要求。目前，市場(chǎng)上的大功率開(kāi)關(guān)電源，其核心功率器件大都采用MOSFET半導體場(chǎng)效應晶體管和雙極型功率晶體管，都不能滿(mǎn)足小型、高頻、高效率的要求。MOSFET場(chǎng)效應晶體管具有開(kāi)關(guān)速度快和電壓型控制的特點(diǎn)，但其通態(tài)電阻大，難以滿(mǎn)足高壓大電流的要求；雙極型功率晶體管雖然能滿(mǎn)足高耐壓大電流的要求，但沒(méi)有快速的開(kāi)關(guān)速度，屬電流控制型器件，較大的功率驅動(dòng)。絕緣柵雙極型功率晶體IGBT集MOSFET場(chǎng)效應晶體管和雙極型功率晶體管于一體，具有電壓型控制、輸入阻抗大、驅動(dòng)功率小、開(kāi)關(guān)速度快、工作頻率高、容量大等優(yōu)點(diǎn)。用高性能的絕緣柵雙極型功率晶體IGBT作開(kāi)關(guān)逆變元件、采用變頻調幅技術(shù)研制的逆變電源，具有效率高、性能可靠、體積小等優(yōu)點(diǎn)。   <<版權聲明：本站內容部分來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )，如侵犯到你的權利請及時(shí)與我們聯(lián)系更正，聯(lián)系QQ:316520686�！�

　　2　工作原理


　　該電源采用高頻逆變技術(shù)、數字信號發(fā)生器、正弦脈寬調制和變頻調幅、時(shí)序控制上電和串聯(lián)諧振式輸出。電源具有效率高、輸出功率大、體積小等優(yōu)點(diǎn)，其總體原理框圖如圖1。
　　由數字信號發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波被25kHz的三角調制波調制，得到一個(gè)正弦脈寬調制波，經(jīng)驅動(dòng)電路驅動(dòng)逆變元件IGBT。改變正弦波的頻率，幅值便可達到調頻調幅輸出，逆變輸出為串聯(lián)諧振式輸出，將高頻載波信號濾掉，從而得到所需頻率的正弦信號。時(shí)序控制電路用來(lái)控制功率源供電電源在上電時(shí)緩慢上電，確保電源上電時(shí)電流平穩，還避免非過(guò)零點(diǎn)開(kāi)關(guān)帶來(lái)的沖擊；在控制電路中還設計了故障鎖定功能，一旦電源故障，鎖定功能將禁止開(kāi)通IGBT，當故障出現時(shí)，IGBT被鎖點(diǎn)開(kāi)通，大容量濾波電容會(huì )儲存很高的電能。，電源部分有故障保護自動(dòng)切斷工作電源和自動(dòng)放電功能，整機設計有雙重過(guò)流、過(guò)壓和過(guò)熱等完善的保護功能。
　　
　　
 
　　3　控制與驅動(dòng)電路


　　控制電路指主控電路，正弦脈寬調制波的產(chǎn)生，占空比調節和故障鎖定電路�？刂齐娐返恼�弦調制波，可根據應用調節其頻率。驅動(dòng)電路則采用三菱公司生產(chǎn)的IGBT專(zhuān)用驅動(dòng)模塊EXB840，該驅動(dòng)模塊能驅動(dòng)高達150A／600V和75A／1200V的IGBT，該模塊內部驅動(dòng)電路使信號延遲≤1μs，適用于高達40kHz的開(kāi)關(guān)操作。用此模塊要注意，IGBT柵射極回路接線(xiàn)小于1M，柵射極驅動(dòng)接線(xiàn)應當用絞線(xiàn)。EXB840的驅動(dòng)電路如圖2。   <<版權聲明：本站內容部分來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )，如侵犯到你的權利請及時(shí)與我們聯(lián)系更正，聯(lián)系QQ:316520686�！�

　　5　緩沖元件的計算與選擇
 
　　溫馨提示：將鼠標指針?lè )旁趫D片上，滾動(dòng)鼠標可以動(dòng)態(tài)改變圖片大小，方便分析電路圖。
 
　　式中：f—開(kāi)關(guān)頻率；Rtr—開(kāi)關(guān)電流上升時(shí)間；IO—最大開(kāi)關(guān)電流；Ucep—瞬態(tài)電壓峰值。
　　在緩沖電路的元件選擇中，電容要選擇耐壓較高的電容，二極管最好選擇高性能的快恢復二極管，電阻要用無(wú)感電阻。   <<版權聲明：本站內容部分來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )，如侵犯到你的權利請及時(shí)與我們聯(lián)系更正，聯(lián)系QQ:316520686�！�

　　該電源已經(jīng)成功地應用于大功率電力測試儀器，與傳統方法相比，不僅測量精度高，而且提高了工作效率，了工作安全性，降低了勞動(dòng)強度。