侵权投诉
当前位置:

OFweek电源网

电源整机

正文

变频电源设计:整流、驱动、逆变、滤波模块详述

导读: 变频电源自从问世以来在世界各国都倍受关注。它可以根据客户的不同要求通过交直交的变换技术,将给定的交流电转换成频率和电压在一定范围内可调的交流电,而且其谐波含量很少。因此,它的开发与应用发展前景十分诱人。

  变频电源自从问世以来在世界各国都倍受关注。它可以根据客户的不同要求通过交直交的变换技术,将给定的交流电转换成频率和电压在一定范围内可调的交流电,而且其谐波含量很少。因此,它的开发与应用发展前景十分诱人。

  功率器件的性能指标决定变频电源的发展。20世纪60 年代,GTO 的问世实现了门极可关断功能。70 年代中期,功率金属氧化物场效应管和高功率晶体管的问世,实现了场控功能,至此打开了高频的大门。到80年代,一种兼具MOSFET和GTR 二者优点的IGBT电力器件出现,其栅极采用电压控制,驱动功率小;工作频率高,开关损耗小;没有二次击穿,是目前功率电力电子装置中的主流器件。当代,随着不断革新的功率器件的出现,美日欧等大规模集成脉宽调制电路、零电压、零电流变换的拓扑电路和DSP、ARM 等智能处理器的广泛应用,使得电源逐渐朝着小型化、集成化、智能化方向发展。国内变频电源产业发展虽只有十几到二十年的历史,但业绩甚佳,也在开关频率方面达到了前所未有的地步,一定程度上降低了原材料的消耗,使装置小型化,加快了系统的动态响应速度,提高了电源的效率。

  本文搭建了一个基于DSP的变频电源的实验装置,下面将详细介绍变频电源整流、驱动、逆变和滤波等各个模块的原理图设计。

  1 硬件电路设计

  变频电源结构框图如图1 所示。本文中变频电源输入频率为市电频率50 Hz,输出频率为60 Hz。由图1可以看出,整个变频电源的硬件部分由整流模块、逆变模块、隔离驱动模块和滤波模块组成。

图1 变频电源结构框图

  1.1 整流模块设计

  常用的三相桥式整流电路大致可以分为三种:不控整流、全控整流、半控整流。它们的电路结构均是一样的,如图2所示,只是所使用的整流元器件不同。三相桥式不控整流电路的整流器件是普通的电力二极管,是不可控的器件。当它承受正向电压时会立即自然导通,承受反向电压时会立即阻断,电路设计简单,功耗较小。其输出电压的平均值可以表示为:

  式中U2 为交流侧相电压的有效值。

图2 三相桥式不控整流电路

  三相桥式全控整流电路的整流管全为可控的晶闸管开关器件,桥式半控整流电路的整流管为可控的晶闸管和不控二极管的组合。开关器件晶闸管开通必须具备两个条件:正向电压;触发电流脉冲。这就要求在整流时要附加脉冲产生电路,时间上会产生延迟,也就是延迟触发角。综合分析以上三种整流方式可知:桥式不控整流电路设计简单,功耗小;而全控和半控整流电路控制复杂,晶闸管在导通后功耗相对较大,触发角控制不好会使电路出现断续现象,所以本文采用简单的三相桥式不控整流电路。

  整流之后由于脉动电压比较大,本文选取并联电容进行滤波。电容作为储能元件,具有隔直通交、隔低频通高频的功能。在电压型整流电路中,为使输出电压更加平滑,理论上滤波电容取值越大越好。然而实际工程上并不希望这样,因为电容值越大,其体积越大,成本越高,性价比反而越低,而且在电路接通瞬间,瞬时电流非常大,会破坏元器件。根据文献[1],选取滤波电容的值为1 650 μF,考虑到耐压值越高价格也越高,选用两个3300 μF的电容串联,以此来平分电压,如图2所示。

1  2  3  4  下一页>  
声明: 本文由入驻OFweek公众平台的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

我来说两句

(共0条评论,0人参与)

请输入评论

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号