电力电子技术和应用第6章.ppt

　　图6-25给出了采用IGBT器件组成的功率单元主回路结构， 所有功率单元的供电都来自移相变压器的二次绕组。而且，移相变压器对应每个功率单元都有一个独立的二次绕组，并保持绕组相互间的电气绝缘。变频装置的总输出取自相邻单元串联叠加后获得的电压。为功率单元供电所使用的移相变压器是一种带有多个二次绕组的降压变压器，在二次侧电网电压经过多重化移相处理，各绕组的输出电压都存在一定的相位差。这种做法的目的是增加整流输出波头，提高脉动频率，减小谐波分量。从功率单元结构上看， 变频电路仍属于三相输入、单相输出的交-直-交PWM电压型逆变器的结构。另外，从单元串联的方式可以看出，单元的电压等级和串联数量决定高压变频器的输出电压，单元的允许电流决定了变频器的输出电流。由于不是传统意义上的单电源多器件直接串联方式，而是采用多电源分段供电，按段输出串联，因此不存在器件串联引起的均压问题。 图6-24 6 kV电压叠加示意图 图6-25 功率单元主电路 　　扫频电压发生部分的核心电路由运放IC19B与R118、R119、R122、R123及C53等元件组成，其功能相当于一个扫频电压发生器， 具有比例积分（PI）的输出特性。电路在运放IC19C输出高电平脉冲的作用下，输出端也会产生一个先高后低按积分规律变化的电压。与前述电路不同的是，由于C53容量较大，电压下降速率较缓且线性较好，下降电压持续时间在输入高电平脉冲下跳沿结束。同时，由于输入信号反极性变化，IC19B的输出端电压极性也会出现反转升高，导致运放IC19C同相输入端电位上升， 结束一次扫频。扫频电压发生电路的输出加在IC23锁相环芯片的9脚VCOIN端，按照电压由高向低线性变化的趋势，IC23的4脚VOUT端将会输出由高向低变化的频率信号。 　　2. 频率锁定部分 频率锁定电路包括IC23锁相环芯片，模拟切换开关IC21A、 IC21B、IC21D，比较器IC22B～IC22D，中频变压器T7及相关元件。 当IC23锁相环芯片的4脚VOUT端输出的扫频信号触发逆变桥路晶闸管时，中频负载谐振槽路便会得到交变信号，该信号如果与槽路固有谐振频率一致，将会产生谐振而获得最大电压振幅。 中频谐振槽路产生的交变电压可以通过中频降压变压器T7的原边感应到副边，感应信号经二极管VD101、VD102限幅，和电阻R138、电容C72、C74滤波后送入比较器IC22B的输入端。比较器IC22B的输出即为锁相环芯片IC23的14脚AIN端的反馈输入信号， 一旦得到反馈信号，锁相环便跟踪进入锁定状态，其内部相位比较器Ⅰ在2脚PCI端产生输出电压。该输出电压使得模拟开关IC21A、IC21B、IC21D产生状态切换，进入自动闭环相位调节状态。 同时，扫频工作终止。上述转换的结果是：锁相环内部压控振荡器VCO的振荡频率与反馈信号锁定，并在相位上稍有超前， 从而使中频振荡频率趋于稳定。 　　3. 启动检测部分 　启动检测部分包括启动成功检测电路和启动失败检测电路。 启动成功检测电路由运放IC19A、电阻R121、R117、R116及启动指示发光二极管DPP等元件组成，当频率锁定成功后，模拟开关IC21A、IC21B导通和IC21D截止，IC19A反相输入端的电位降低，输出电位升高。启动成功的标志是启动指示发光二极管DPP停止发光，并从R117、R116的分压点输出约为2/3VCC的高电平，该高电位作为允许给定功率调节的控制信号。启动失败检测电路由运放IC19D、电阻R124、R115及电源指示发光二极管Dpw等元件组成。其中电源指示发光二极管Dpw也是扫频输出电路IC19B和启动成功检测电路IC19A偏置电路的一部分，它为IC19D的同相输入端提供约1.5 V左右的参考电位， 同时也兼有电源指示的作用。当扫频锁相失败，即扫频电压由高向低变化最终无法检测到中频反馈信号时，IC19D的反相输入端的电位将会降至低于同相输入端的电位，此时IC19D输出变高, 形成启动失败信号，该信号通过运放IC9A的控制来禁止给定功率调节的控制信号输入。 　　4. 自动重复启动电路 　 在扫描电路的控制下，若一次启动不成功，则锁相扫频电路会进行自动重复启动，再由最高频率向下重新扫描，直至启动成功为止。 重复启动的周期约为0.5 s左右，完成一次启动到满功率运行的时间不超过1 s。自动重复启动电路如图6-15所示，由时基电路IC9A，二极管VD40、VD41，电容C24、C22、C43及R42组成。其中，时基电路是这部分的核心， 仍采用NE556芯片。 该电路的工作原理如下： 　　通常情况下，即没有出现启动失败时，IC9A的Q端高为电平， 通过二极管VD41、电容C22得以充电， 其左端电位升高，最终由二极管