第3章逆变器czy.ppt

本章简介 恒频恒压电源 为重要负载提供高品质正弦电源，或在特殊场合下为交流负载供电。其作用是：无论负载大小和性质如何，均能向负载提供恒频恒压的高品质正弦电源。 交流电机控制 其输出电压、电流和频率要适应交流电机运行工况的要求。 感应加热等电源（高频逆变电源） 3.1 恒频恒压正弦波逆变器 一、常见单相逆变器拓扑 3.1 恒频恒压正弦波逆变器 一、常见单相逆变器拓扑 比较的方面主要包括：控制方法、电压利用率、变压器直流不平衡问题 、成本 ) 二、逆变器类型： 1.方波逆变型 2.稳压变压器型---采用铁磁谐振电路 3.准方波型（QSW型）---采用两方波逆变桥叠加 4.阶梯波型（SW型）---采用若干方波叠加而成 5.脉宽调制型（PWM，逆变器中指SPWM） 6.脉宽阶梯混合波型（PWSW型） SPWM 单极倍频的优点 三、直流偏磁问题 直流偏磁：由于逆变电压中出现直流分量，使变压器磁芯的工作磁滞回线中心偏离了坐标原点 ,正反向脉冲磁过程中工作状态不对称，使得变压器正负半周传输的能量不平衡，称为直流偏磁现象。 全桥变换电路中 一般存在偏磁。 原因 危害 解决办法 产生直流偏磁的原因 控制系统原因 控制系统的电源电压或元件参数引起三角载波或正弦调制波正、负半周不对称 , 导致同一桥臂上、下两个开关管在基波周期内的有效导通时间不等。 某些控制方法和保护措施可能会造成变压器“动态”不平衡。 元件参数的分散性引起死区不一致 主电路同一桥臂上、下两个开关器件的开通、关断时间不等 ,饱和压降不同 ,缓冲电路参数有差异等 。 直流偏磁的危害 造成变压器磁芯单向饱和 ,原边励磁电流急增, 威胁器件的安全运行。 同时逆变器输出电压波形发生严重畸变。 抗直流偏磁的措施 增加变压器磁心气隙，改善磁导率的线性度，增大抗偏磁能力。 变压器设计时，取较小最大磁密。 限制最大脉冲宽度，在一个周期内尽量使正负脉冲宽度一致，特别是在动态工作状况下。 检测通过开关管的电流，当此电流连续几个周波超过设定值，则切断控制脉冲，使变压器有足够的时间去磁，然后再开通控制脉冲。 在变压器原边串联隔直电容，提高变压器抗不平衡的能力。 严格挑选开关特性一致的功率管用于全桥逆变电路。 采用反馈进行直流补偿 抗直流偏磁电路 书上还讲到了采用数字控制来抑制输出直流不平衡的相关方法 四、单相逆变器实例 1、性能指标 2、主电路拓扑 3、控制系统 分频电路 标准正弦波发生电路 PWM生产电路 4、驱动电路 5、辅助电源 1、性能指标 功率： 1kW 输入： 180～320V DC 输出： 220V，50Hz AC 输出电压波动(稳压精度)： 2% 输出频率波动(频率稳定度)： 0.5% 正弦输出畸变率： 5%。 2、主电路拓扑框图 3、 控制系统－整体框图 波形控制： 波形开环控制 波形闭环控制 3、控制系统－数字分频电路 3、控制系统－数字分频电路－4040简介－12位二进制计数器 3、控制系统－数字分频电路－4017简介－十进制计数器 3、控制系统－标准正弦波发生电路 正弦数据生成 标准正弦波产生 3、控制系统－ PWM形成电路 LM311 简介 死区形成 相差180度的三角波同正弦波比较得单极倍频SPWM信号 4、驱动电路－两种驱动方法 浮动栅极驱动电源法 每个高压侧IGBT 需要一组独立的 电源，驱动信号需要隔离器。 自举法 低端电源通过自举二极管向 自举电容充电，由自举电容代替 高压侧的隔离电源。 4、驱动电路－浮动栅极驱动－TLP250功能简介 由 日本东芝公司生产的混合集成驱动电路。 入端光耦隔离 电源电压： 10－35V 典型开关时间： 1.5μs 最大输出峰值电流： 1.5A 没有参数状态识别自适应保护 4、驱动电路－浮动栅极驱动 集成驱动芯片TLP250 驱动功率 驱动逻辑 4、驱动电路－自举法－IR2110 简介 基于自举技术设计，只需单电源就可同时驱动一个桥臂的两个开关管。 驱动频率可达500kHz 驱动峰值电流 2A