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    IGBT串聯諧振式電壓型逆變器的工作原理

    該電源采用半橋結構串聯諧振逆變電路,主電路原理如圖所示。在大功率IGBT諧振式逆變電路中,主電路的結構對整個產品的性能十分重要,由于電路中存在引線寄生電感,IGBT開關動作時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,相對全橋電路來說,將產生比全橋電路更大的di/dt。正確設計過壓保護即緩沖電路,對IGBT的正常工作十分重要。如果緩沖電路設計不當,將造成緩沖電路損耗增大,會導致電路發熱嚴重,容易損壞元件,不利于長期工作。為了給無功電流提供通路,ICBT必須反并聯快速二極管,在電壓型逆變器中,為了避免開關器件因Cd的短路電流而損壞,在開關器件換流過程中,上、下橋臂ICBT必須遵守先關斷后開通原則,即應留有死區時間(T。)。
     
    IGBT串聯諧振式電壓型逆變器的工作過程示意圖
     
      IGBT串聯諧振式電壓型逆變工作過程如下:
     
       當VT2開通時,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,此時前一工作周期以被充電到Vcc的緩沖電容C1,通過VT1的反并聯二極管VD1、VT2和緩沖電阻R2放電。在緩沖電路中,流過反并聯二極管VD1的瞬時導通電流ID1為流過線路雜散電感電流IL和流過緩沖電容C1的電流IC之和。即ID1=IL+IC,因此IL和di/dt相對于無緩沖電路要小得多。當VT1關斷時,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,這時緩沖二極管VD1正向偏置,Lm中的儲能(LmI2/2)向緩沖電路轉移,緩沖電路吸收了貯能,不會造成Uce的明顯上升。
     
        由于負載電路是采用品質因數為Q的LC串聯諧振電路,因而加在三和C上的電壓是逆變器輸出基波電壓的Q倍,負載電流則與逆變器的輸出電流相同。這樣,串聯諧振電路的自身成了電流源。逆變器的輸出電壓與負載無關,其值等于由C。保持恒定的電壓。因此,由于受已成電流源的負載的影響。在死區時間中,電流會通過IGBT的反并聯二極管繼續流通,這種逆變器具有如下特征。
      (1)容易投入負載電力。配線電感可以和負載電感相抵,又有Cd的作用,因而即使是低壓電路,在諧振頻率附近工作,也能注入很大電流。感應加熱負載的等效阻抗多為幾十m0,如果逆變器的直流電壓為幾百V,就足以給出幾百kW的電力。它的這一特征表明,采用低壓開關器件并聯,就可構成這種系統,因而實用性強。
     
      (2)負載匹配容易。選擇開關器件,必須考慮最合適的電流和電壓。為了便于實現負載匹配,逆變器一艘都通過匹配變壓器輸出?梢酝ㄟ^調整匹配變壓器的初次級線圈匝比來獲得必要的負載電力所需的負載電壓以及滿足開關器件的最佳工作電壓要求。而在設計時,只要把匹配變壓器的漏感簡單地加進負載電感就可達到目的,設計的自由度大。在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二極管,電阻要用無感電阻。
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