串联谐振逆变电路原理特点

发布日期:2022-12-31
串联谐振逆变电路原理特点

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该电路使用在高压静电除尘电源控制器中。

高压静电除尘电源是将工频三相电通过三相高频变压器升压成额定72KV的电压,然后产生高压静电电场,吸附通过该电场的粉尘,达到除尘的目的。

与单相、三相工频静电除尘电源相比,高频电源有变压器体积小,能源使用效率高,除尘效果好等优点。

上图是主回路的电路图,三相交流经过三相可控硅整成直流电压,并经过4个1000uF/450V的大电容C7,C8,C9,C10去耦,使直流更加平滑。

4个IGBT构成桥式驱动电路,通过谐振电容CS以及谐振电感LS1驱动高频升级变压器的初级。

在变压器次极,通过二极管整成直流;

该电路采用了14KHz的高频开关信号控制IGBT的开关,通过可控硅的导通角调整输出电压;

IGBT在导通和关断过程中,由于导通和关断都需要时间,在电压和电流的上升、下降过程中,如果没有谐振,电流、电压的交叉重叠会消耗大量的功率。

如下图所示:

红色曲线为IGBT的DS极之间的电压VDS的波形,蓝色曲线为流经IGBT的DS极的电流IDS的波形。

在我设计的控制器中,VDS额定电压为直流537V,IDS的额定电流为150A左右;

如果,IGBT的导通、关闭时间为1us,整个周期是1/14K/2=35us。

这样,IGBT平均消耗的功率为537*150/2/*1/35=1150W=1.1KW。

这样的功率将使得IGBT产生大量的热量,其温升远超过正常允许范围。

在我的实际测试中,当谐振电容的容值不是最佳数值,谐振不是最佳状态时,即使加了非常大的散热片,一次电流仅为50A左右,IGBT的温升就达到了60度。

通过不断的调整,找到了最佳的谐振电容,大概为6个0.47uF的电容相并联,达到了理想的谐振状态,一次电流为50A时,IGBT的温升在10度以内。

下图为实际测试的变压器初组的电流波形,可以看到在IGBT导通期间,该电流达到了谐振状态,当IGBT断开时,该电流波形已经达到零电流位置,因此可以实现零电流关断。

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