大功率变频电源的优化设计

桥逆变器，减小控制电路的脉宽失真和驱动延时，其次变压器铁心加气隙，增加铁心的磁阻，提高变压器抗直流偏磁的能力，最后采用抗偏磁电路。

由于在输出变压器中，励磁电流一般仅占原边电流的2％，因此原边电流直流分量的检测必须首先滤除励磁电流中的基波及高频成分，然后再将剩下的直流分量放大后用于控制。励磁电流中直流分量的提取可先由霍尔电流传感器检测变压器的原边电流，再经有源滤波，最后送到PID调节器中，其双闭环控制原理框图为如图3所示。

实际上是通过对逆变器的输出电流引入负反馈，限制主电路中的直流分量，以防止变压器产生偏磁。这种抗偏磁电路的调节方法实现了直流偏磁的自动调节，在各个工作点均能很好的防止直流偏磁的产生。

此方案优点在于与过流保护共用一个检测器件，节省费用；当发生直流偏磁时，变压器励磁电流以指数规律迅速增大，比检测电压纠偏的方法灵敏。

图3 双闭环控制原理框图

1.4 吸收电路的改进

通常，对于变频电源CpE间的过压一般采用如图4所示的电路，安装缓冲电路抑制集电极、发射极间过电压。小功率用图4A和图4B组合，中大功率用图4A和图4C组合，但随着变频电源功率进一步加大，这种组合就不适合了。以下做一下简单分析。

图4 缓冲吸收电路

图5为采用缓冲吸收电路的典型关断电压波形。

图5典型关断电压波形

1.5 过流保护的改进[ 3]

图6为新的IGBT过流保护方法示意图，新方案和以前的IGBT的过流方法相同之处是仍然采用分散过流保护与集中过流保护相结合的方法，不同之处在于：一是新方案采用霍尔传感器，而不是用磁电流互感器；二是用霍尔传感器检测变压器原边电流，而不是输出电流；三是在分散过流检测通道串入快速光电耦合器，利用分散过流保护通道，响应集中过流信号的要求，利用驱动模块内部的过流保护电路对IGBT实施软关断，而不是硬关断。

比较器A的第二脚接变压器原边电流转换的电压值，O1为快速光电耦合器HCPL4504，其输出三极管与快恢复二极管相串联，当变压器原边电流没有超过设定的阈值时，无集中过流信号，此时光耦的输入侧二极管处于导通状态，在分散过流检测通道中串入的光耦不会影响分散过流保护功能，当变压器原边电流超过设定的阈值时，产生集中过流信号，此时光耦的输入侧二极管迅速关断，快速光耦的输出侧三极管迅速关断，M57962的1脚将悬空，此时IGBT如果仍处于导通状态，则驱动模块内部的过流保护电路就会动作,对IGBT实施软关断保护。这样，不论分散过流保护，还是集中过流保护，都能对IGBT实施软关断保护，防止过大的关断电压对IGBT造成损坏。

图6新的IGBT过流保护

2，实物图

图7移相变压器 图8　外观图

3 结语

利用以上改进措施，并严格按照国家军标要求，我们研制了三台700KVA的三进三出的大功率变频电源，目前已安全无故障的运行半年多，受到了用户的一致好评。

参考文献

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[4] Smith, K.M. Jr; Smedley, K.M. Engineering design of lossless passive soft switching methods for PWM converters. II. With nonminimum voltage stress circuit cells, Power Electronics, IEEE Transactions on,2002(17)6:864～873

[5] MITSUBISHI ELECTRIC 三菱电机 IGBT和智能功率模块应用手册