三相PWM逆變器的主電路設計

逆變電路中的開(kāi)關(guān)器件均選用全控型器件--IGBT.IGBT 是MOSFET 與GTR 的復合器件， 因此它具有工作速度快、輸入阻抗大、驅動(dòng)電路簡(jiǎn)單、控制電路簡(jiǎn)單、工作頻率較高、元件容量大等多項優(yōu)點(diǎn)。

本設計中所選IGBT 管額定電壓為600V, 額定電流約為20A , 所以， 應選取六只600V, 20A 的IGBT管。IGBT 管型號為： IRGBC40F 額定電壓600V, 額定電流27A .

逆變電路中， 6 個(gè)二極管有限制過(guò)電壓的作用，對IGBT 管進(jìn)行保護。由于二極管和IGBT 管的電壓和電流幾乎相等。所以選取二極管的型號為：HFA 70NH60 額定電壓600V, 額定電流70A( 快恢復型) .

2. 3 輸出濾波電路設計

LC 濾波器的-般形式是一個(gè)由LC 組成的無(wú)源網(wǎng)絡(luò )， 其工作原理是串聯(lián)的LC 電路在基頻下呈串聯(lián)諧振狀態(tài)。在理想狀態(tài)下， 對基波不產(chǎn)生壓降，對高次諧波則是高阻抗， 抑制高次諧波電流。

經(jīng)計算， 取電感的電感值為： L2= 0. 48mH取電容的電容值為： C2= 664uF2. 4 驅動(dòng)電路的設計

驅動(dòng)電路是將控制電路產(chǎn)生的PWM 信號加以隔離、放大， 形成驅動(dòng)各開(kāi)關(guān)器件開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號的電路。它將邏輯電平的控制電路與可驅動(dòng)6 個(gè)IGBT 的高/ 低側開(kāi)關(guān)電路相連接。由于驅動(dòng)電路的選取因開(kāi)關(guān)器件的不同而異， 而本課題選用的開(kāi)關(guān)器件是IGBT,它是電壓驅動(dòng)型開(kāi)關(guān)器件， 所以我們選擇了美國IR ( Internat io nal Rect ifier ) 公司生產(chǎn)的型號為IR2130 的6 路快速I(mǎi)GBT 驅動(dòng)芯片。

IR2130 的外部電路圖如圖4 所示， 圖中C25為電源濾波電容， C24為過(guò)流檢測電容， 其大小直接影響著(zhù)保護是否靈敏， 選擇不當將導致IGBT 沖出安全工作區而損壞。C21 , C22 , C23 為逆變器上橋臂產(chǎn)生懸浮電源的自舉電容， 它們影響著(zhù)這三只功率管的正常工作。R27~R30, P2 為過(guò)流檢測電阻， 只要改變P2的大小， 就可調接電流保護值的大小。R21~R26 為IGBT的柵極電阻。D1~D6 選用快恢復二極管。

2. 5 控制電路設計

控制電路采用集成脈寬調制電路芯片SG3524.SG3524 與正弦函數發(fā)生芯ICL8038 連接來(lái)產(chǎn)生SPWM波， 控制全橋逆變電路。

按照SG3524 的工作原理， 要得到SPWM 波， 必須得到一個(gè)正弦波， 將它加到SG3524 內部， 并與鋸齒波比較， 就可得到正弦脈寬調制波。

如圖5 示正弦波電壓由函數發(fā)生器ICL8038 產(chǎn)生。正弦波的頻率由R2、R3 和C1 來(lái)決定， 1. 15/ ( R2+R3 ) C1, 為了調試方便， 我們將R2、R3 都用可調電阻，R1 是用來(lái)調整正弦波失真度用的。當時(shí)f= 50Hz, R2+ R3= 10kΩ , 其中C1= 2. 2uF.正弦PWM 波ue 信號產(chǎn)生后， 輸入到SG3524 的1 號腳， 正弦波和鋸齒波在SG3524 內部的比較器進(jìn)行比較產(chǎn)生SPWM 波。

3 總結

本文主要實(shí)現了三相PWM 逆變器主電路設計， 包括整流電路、濾波電路、逆變器、驅動(dòng)電路和控制電路設計， 完成了相關(guān)器件的選型， 基本實(shí)現了AC- DC- AC 轉換功能。