該電源采用半橋結(jié)構(gòu)串聯(lián)諧振(也稱為串聯(lián)諧振耐壓裝置)逆變電路。主電路原理如圖3所示。在大功率IGBT諧振式逆變電路中,主電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)十分重要。由于電路中存在引線寄生電感,IGBT開關(guān)動(dòng)作時(shí)在電感上激起的浪涌尖峰電壓Ldi/dt不可忽視。由于本電源采用的是半橋逆變電路,相對(duì)全橋電路來(lái)說(shuō),將產(chǎn)生比全橋電路更大的di/dt,正確設(shè)計(jì)過(guò)壓保護(hù)即緩沖電路,對(duì)IGBT的正常工作十分重要;如果緩沖電路設(shè)計(jì)不當(dāng),將造成緩沖電路損耗增大,會(huì)導(dǎo)致電路發(fā)熱嚴(yán)重,容易損壞元件,不利于長(zhǎng)期工作。

過(guò)程是:當(dāng)VT2開通時(shí),隨著電流的上升,在線路雜散電感Lm的作用下,使得Uab下降到Vcc-Ldi/dt。此時(shí)前一工作周期以被充電到Vcc的緩沖電容C1,通過(guò)VT1的反并聯(lián)二極管VD1、VT2和緩沖電阻R2放電。在緩沖電路中,流過(guò)反并聯(lián)二極管VD1的瞬時(shí)導(dǎo)通電流ID1為流過(guò)線路雜散電感電流IL和流過(guò)緩沖電容C1的電流IC之和,即ID1=IL+IC,因此IL和di/dt相對(duì)于無(wú)緩沖電路要小得多。當(dāng)VT1關(guān)斷時(shí),由于線路雜散電感Lm的作用,使Uce迅速上升,并大于母線電壓Vcc,這時(shí)緩沖二極管VD1正向偏置。Lm中的儲(chǔ)能(LmI2/2)向緩沖電路轉(zhuǎn)移,緩沖電路吸收了貯能,不會(huì)造成Uce的明顯上升。
緩沖元件的計(jì)算與選擇
式中:
f—開關(guān)頻率
Rtr—開關(guān)電流上升時(shí)間
IO—最大開關(guān)電流
Ucep—瞬態(tài)電壓峰值。
在串聯(lián)諧振緩沖電路的元件選擇中,電容要選擇耐壓較高的電容。二極管最好選擇高性能的快恢復(fù)二極管,電阻要用無(wú)感電阻。
該電源已經(jīng)成功地應(yīng)用于大功率電力測(cè)試儀器,與傳統(tǒng)方法相比,不僅測(cè)量精度高,而且提高了工作效率。增加了工作安全性,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。