介紹大功率變頻可調(diào)電源的設(shè)計

1　引言


　　正弦脈寬調(diào)制和變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用日見廣泛。許多電力測試儀器都要求大功率、高性能以滿足電力設(shè)備的測試要求。目前，市場上的大功率開關(guān)電源，其核心功率器件大都采用MOSFET半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管和雙極型功率晶體管，都不能滿足小型、高頻、高效率的要求。MOSFET場效應(yīng)晶體管具有開關(guān)速度快和電壓型控制的特點，但其通態(tài)電阻大，難以滿足高壓大電流的要求；雙極型功率晶體管雖然能滿足高耐壓大電流的要求，但沒有快速的開關(guān)速度，屬電流控制型器件，較大的功率驅(qū)動。絕緣柵雙極型功率晶體IGBT集MOSFET場效應(yīng)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(qū)動功率小、開關(guān)速度快、工作頻率高、容量大等優(yōu)點。用高性能的絕緣柵雙極型功率晶體IGBT作開關(guān)逆變元件、采用變頻調(diào)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。   <<版權(quán)聲明：本站內(nèi)容部分來源于網(wǎng)絡(luò)，如侵犯到你的權(quán)利請及時與我們聯(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(shù)字信號發(fā)生器、正弦脈寬調(diào)制和變頻調(diào)幅、時序控制上電和串聯(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，其總體原理框圖如圖1。
　　由數(shù)字信號發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波被25kHz的三角調(diào)制波調(diào)制，得到一個正弦脈寬調(diào)制波，經(jīng)驅(qū)動電路驅(qū)動逆變元件IGBT。改變正弦波的頻率，幅值便可達到調(diào)頻調(diào)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。時序控制電路用來控制功率源供電電源在上電時緩慢上電，確保電源上電時電流平穩(wěn)，還避免非過零點開關(guān)帶來的沖擊；在控制電路中還設(shè)計了故障鎖定功能，一旦電源故障，鎖定功能將禁止開通IGBT，當故障出現(xiàn)時，IGBT被鎖點開通，大容量濾波電容會儲存很高的電能。，電源部分有故障保護自動切斷工作電源和自動放電功能，整機設(shè)計有雙重過流、過壓和過熱等完善的保護功能。
　　
　　
 
　　3　控制與驅(qū)動電路


　　控制電路指主控電路，正弦脈寬調(diào)制波的產(chǎn)生，占空比調(diào)節(jié)和故障鎖定電路�？刂齐娐返恼�弦調(diào)制波，可根據(jù)應(yīng)用調(diào)節(jié)其頻率。驅(qū)動電路則采用三菱公司生產(chǎn)的IGBT專用驅(qū)動模塊EXB840，該驅(qū)動模塊能驅(qū)動高達150A／600V和75A／1200V的IGBT，該模塊內(nèi)部驅(qū)動電路使信號延遲≤1μs，適用于高達40kHz的開關(guān)操作。用此模塊要注意，IGBT柵射極回路接線小于1M，柵射極驅(qū)動接線應(yīng)當用絞線。EXB840的驅(qū)動電路如圖2。   <<版權(quán)聲明：本站內(nèi)容部分來源于網(wǎng)絡(luò)，如侵犯到你的權(quán)利請及時與我們聯(lián)系更正，聯(lián)系QQ:316520686�！�

　　5　緩沖元件的計算與選擇
 
　　溫馨提示：將鼠標指針放在圖片上，滾動鼠標可以動態(tài)改變圖片大小，方便分析電路圖。
 
　　式中：f—開關(guān)頻率；Rtr—開關(guān)電流上升時間；IO—最大開關(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(fù)二極管，電阻要用無感電阻。   <<版權(quán)聲明：本站內(nèi)容部分來源于網(wǎng)絡(luò)，如侵犯到你的權(quán)利請及時與我們聯(lián)系更正，聯(lián)系QQ:316520686。》

　　該電源已經(jīng)成功地應(yīng)用于大功率電力測試儀器，與傳統(tǒng)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，降低了勞動強度。