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采用IGBT的正弦波中频逆变电源01

1引言

400Hz中频电源在工业、国防、航海、航空等领域中应用非常广泛。目前在我国,400Hz中频供电系统大多为中频机组,体积大,噪音高,效率低,管理不便。我们研制了一台用绝缘栅双极晶体管(IGBT)做为主功率开关器件的400Hz正弦波中频逆变电源,它具有体积小,重量轻,噪音低,转换效率高,工作可靠,使用方便等优点,是中频机组的理想替代新产品。

IGBT是新一代复合型电力电子器件,它的控制级为绝缘栅控场效应晶体管,输出级为双极功率晶体管,因而它兼有两者的优点而克服了两者的缺点,如高的输入阻抗;高的开关频率;很小的驱动功率;通态压降小;电流密度大等。

该系统设计的硬件设计主要由单片机主控、前向通道、后向通道、人机接口和接口扩展等模块组成,如图l所示。由图1可见,以内含C52兼容单片机的ADuC845为控制核心.配有640 KB的非易失RAM数据存储器、外扩键盘输人、320x240点阵的图形液晶显示器进行汉字、图形、曲线和数据显示,超温报警装置等外围电路;预留微型打印机接口,可以现场打印输出结果;预留RS232接口,能和PC机联机,将现场检测的数据传输至PC机来进一步处理、显示、打印和存档。
1 系统组成及工作原理
1.1 逆变电源主电路

正弦波中频逆变电源的主电路构成如图1中的上半部分所示,图中K1为空气开关。L为EMI滤波器,用以滤掉电网中的干扰和消除逆变电源对电网的干扰。K2,K3,K4为接触器,K2的作用是在系统启动时接通电源,在故障时切断主电源,其辅助触点K2′用来在停机或保护电路动作时使滤波电容C1及C2上贮存的能量通过电阻R2快速放掉,以便检修或避免掉电时电容C1及C2中聚积的能量还未放完,逆变桥中同桥臂上下主功率IGBT因驱动脉冲电平不确定发生同时导通而损坏。接触器K3和电阻R1构成软起动电路,其作用是在系统启动时,通过电阻R1缓慢地对电容C1及C2充电,防止直接启动时由于电容器C1及C2上初始电压为零,导致整流桥模块承受过大的电流冲击而损坏,当电容C1及C2上的电压充到一定值时,接触器K3动作,其触点将电阻R1短接。K4用于将电源输出与负载隔开,等系统启动成功后再将负载接通,以保证电源系统顺利启动及保护用电设备。滤波电容C1及C2用来对整流后的电压进行滤波,以保证提供给逆变桥的电压为平直的直流电压。R3及R4分别并于C1及C2两端,以保证C1及C2各承受主电路中直流电压的一半。S为霍尔电流传感器,对逆变电源的直通及短路保护提供一取样信号。V1~V4为4只IGBT,构成桥式逆变电路。C3及C4用来抑制IGBT通断过程中因电路中电感的存在引起的尖峰脉冲电压Ldi/dt,保证主功率开关器件IGBT不因承受过高的尖峰脉冲电压而击穿损坏。L1,L2,C5构成输出滤波器,把逆变桥输出的按正弦波规律变化脉宽的高频脉冲波还原成中频正弦波输出,并经变压器T1隔离后为负载提供合适幅值的电压。

 
     
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