大功率变频电机，大功率变频可调电源的实现

很多朋友对大功率变频电机，大功率变频可调电源的实现不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

1前言

目前市场上的大功率开关电源大多采用MOSFET半导体场效应晶体管和双极型功率晶体管作为核心功率器件，无法满足小尺寸、高频、高效率的要求，需要大功率驱动。绝缘栅双极功率晶体IGBT集成了MOSFET场效应晶体管和双极功率晶体管，具有电压可控、输入阻抗大、驱动功率低、开关速度快、工作频率高、容量大等优点。

采用高性能绝缘栅双极功率晶体IGBT作为开关逆变元件，采用变频调幅技术研制的逆变电源，具有效率高、性能可靠、体积小等优点。

工作原理：电源采用高频逆变技术，数字信号发生器，正弦脉宽调制，变频调幅，时序控制上电，串联谐振输出。该电源具有效率高、输出功率大、体积小等优点，其整体原理框图如图1所示。

数字信号发生器产生的正弦波经过25kHz的三角调制波调制，得到正弦脉宽调制波，由驱动电路驱动，驱动逆变器IGBT。通过改变正弦波的频率，使幅度达到调频调幅输出，逆变器输出为串联谐振输出，滤除高频载波信号，得到所需频率的正弦信号。

时序控制电路用于控制电源供电在供电时缓慢上电，使得供电时电流稳定，同时避免了非过零开关带来的冲击；控制电路中还设计了故障锁定功能。一旦电源出现故障，锁定功能将禁止IGBT打开。故障发生时，IGBT会被锁定点打开，然后大容量滤波电容储存大功率。

因此电源部分具有故障保护、自动断电、自动放电功能，整机设计具有双重过流、过压、过热等完善的保护功能。

3控制和驱动电路

控制电路是指主控制电路，包括正弦脉宽调制波产生、占空比调节和故障锁定电路。控制电路的正弦调制波可以根据实际应用调整其频率。驱动电路采用三菱公司生产的IGBT专用驱动模块EXB840，可驱动高达150A/600V和75 A/1200 V的IGBT，该模块内部驱动电路使信号延迟1s，因此适用于高达40kHz的开关操作。

使用该模块时，应注意IGBT栅极-发射极电路布线必须小于1米，栅极-发射极驱动布线应绞合。EXB840的驱动电路如图2所示。

4逆变器和缓冲电路

电源采用半桥结构的串联谐振逆变电路，主电路原理如图3所示。在大功率IGBT谐振逆变电路中，主电路的结构设计非常重要。由于电路中引线的寄生电感，由IGBT开关动作引起的浪涌峰值电压Ldi/dt不可忽略。由于电源采用半桥逆变电路，会产生比全桥电路更大的di/dt。正确设计过压保护或缓冲电路对IGBT非常重要。

如果缓冲电路设计不当，会造成缓冲电路损耗增加，导致电路发热严重，容易损坏元器件，不利于长时间工作。

过程如下：VT2导通时，随着电流的上升，Uab在线路杂散电感Lm的作用下下降到Vcc-Ldi/dt。此时，在前一工作循环中充电到Vcc的缓冲电容器C1通过VT1的反并联二极管VD1、VT2和缓冲电阻器R2放电。在缓冲电路中，流过反并联二极管VD1的瞬时传导电流ID1是流过线路的杂散电感电流IL和流过缓冲电容器C1的电流IC之和。即ID1=IL IC，所以IL和di/dt比无缓冲电路小很多。

当VT1关闭时，由于线路杂散电感Lm的影响，Uce快速上升，高于总线电压Vcc。此时缓冲二极管VD1正向偏置，LM中存储的能量(LmI 2/2)转移到缓冲电路，缓冲电路吸收存储的能量，不会引起Uce的明显增大。

5在缓冲元件的计算和选择公式中：f-开关频率；RTR——开关电流的上升时间；io——最大开关电流；ucep—-瞬态电压峰值。在缓冲电路的元件选择上，应选择耐压高的电容，选择高性能的二极管和快恢复二极管，电阻应无感。6结束语

该电源已成功应用于大功率电力测试仪器中。与传统方法相比，不仅测量精度高，而且提高了工作效率，增加了工作安全性，降低了劳动强度。

以上知识分享希望能够帮助到大家！