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采用突波吸收電容減小UPS直流總線(xiàn)電壓
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時(shí)間：2012-03-11
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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解決直流總線(xiàn)高頻電壓紋波問(wèn)題的方案主要有以下兩個(gè)：
1. 加大IGBT上的尖峰吸收回路的浪涌抑制能力，即減小IGBT上的尖峰吸收回路的R的阻值，加大R、D的功率，加大C的容量，改善散熱條件。
2. 采用高頻等效串聯(lián)電阻小的突波吸收電容并聯(lián)在直流總線(xiàn)上直接減小紋波電壓。
在上述第一個(gè)方案中，如果直接減小R的阻值，加大R的功率，增加C的容量，則會(huì )造成IGBT的開(kāi)關(guān)損耗增加，如果要加大D的功率，只有并聯(lián)D并加散熱片。該方案不但增加了電路損耗和器件發(fā)熱量，降低了效率，使IGBT工作可靠性降低，而且由于吸收電路安裝位置有限，工藝上很難達到要求。該方案被否定。
在第二個(gè)方案中，如果直接在電解電容上并聯(lián)4μF的突波吸收電容Ct,觀(guān)察到的效果并不理想，而直接在IGBT模塊的C1E2上并聯(lián)突波吸收電容Ct，直流總線(xiàn)紋波電壓明顯減小。
原因分析：由于IGBT發(fā)熱，工藝上要求整流濾波電解電容器與IGBT散熱器之間拉開(kāi)一段距離。在大電流高頻率開(kāi)關(guān)情況下，由于電流在導線(xiàn)中流動(dòng)具有趨膚效應，因此連接于IGBT與電解電容器之間的連接導線(xiàn)電阻加大，雖然在濾波電解電容器上并聯(lián)了Ct，濾波效果并不顯著(zhù)。而如果直接將Ct并聯(lián)于IGBT模塊的C1E2端時(shí)，由于Ct的等效串聯(lián)電阻很小，IGBT關(guān)斷時(shí)逆變變壓器原邊繞組釋放出的能量將沿IGBT上的反并聯(lián)二極管Dx首先對Ct充電，Ct發(fā)揮電壓箝位作用，直流總線(xiàn)紋波電壓明顯減小。因此突波吸收電容在直流總線(xiàn)上接入的位置要緊靠IGBT才能發(fā)揮作用。
IGBT功率管截止時(shí)，變壓器漏感能量等于Ct吸收的能量，則有
式中，LLK為變壓器漏感，IIP為變壓器原邊電感電流峰值，UCE為IGBT最大集-射極電壓，Ureset為電容Ct的初始電壓，Ui為整流輸出直流電壓[3]。
由于突波吸收電容跨接在直流總線(xiàn)上， Ct上的能量將在IGBT的下一個(gè)開(kāi)通周期流入變壓器，從而提高了能量的利用效率。突波吸收電容的等效串聯(lián)電阻很小，因此Ct的溫升也很小。接入Ct后IGBT的開(kāi)關(guān)安全性沒(méi)有受到影響。
可以推測，4μF的突波吸收電容對于一臺開(kāi)關(guān)電流峰值達200A的20KVAUPS來(lái)說(shuō)太小，因此增加Ct的容量可以進(jìn)一步降低直流總線(xiàn)紋波電壓，接入Ct的位置仍然是每一個(gè)IGBT模塊的C1E2端。
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