交流变频电源基本原理交流变频电源做为交流谐振耐压实验体系的核心部分,要求调压、调频独立进行,输出电压0~400 V,频率30~300 Hz,且安稳度高,还要求在现场环境下有较强的抗干扰能力。
在调频调压操控技术发展的早期多选用PAM方法,因而,交流变频电源逆变器输出的交流电压波形只能是方波,改动方波有效值,只能通过改动方波的幅值,即中心直流电压幅值来完成。随着全控型快速开关器材GTR、IGBT、MOSFET等的出现,才逐渐发展为PWM方法。因为调节PWM波的占空比即可调节电压幅值,所以逆变环节可同时完成调压和调频使命,整流器无需操控,设备结构更简单,操控更方便。输出电压由方波改进为PWM波,降低了输出电压的低次谐波含量。
SPWM是以正弦波作为基准波(调制波),用一列等幅的三角波(载波)与基准正弦波相比较发生PWM波的操控方法。当基准正弦波高于三角波时,使相应的开关器材导通;当基准正弦波低于三角波时,使相应的开关器材截止。其特点是:半个周期中各脉冲等距等幅不等宽,总是中心宽,两头窄,各脉冲面积与该区间正弦波下的面积成份额。这种脉冲波通过低通滤波后可得到与调制波同频率的正弦波,正弦波幅值和频率由调制波的幅值和频率决议。这就是交流变频电源调频调压的原理。
三相交流电压通过三相桥式不控整流电路整流成脉动直流电压,通过中心滤波电容的储能和滤波成为滑润直流电压。逆变环节由4块IGBT构满意桥逆变器,反并联二极管完成IGBT关断时的续流工作,R、C、D构成RCD阻止放电型吸收缓冲回路。逆变部分选用SPWM操控方法,将直流电压逆变为电压和频率可调的SPWM脉冲波。电感L和电容C3组成低通滤波器LC,滤出高频载波成分。为了约束电容器充电电流,在整流桥的输出端与储能电容之间串入一个限流电阻R1,只在接入电源的短时间内将限流电阻R1串入,当电容器两端电压升至必定值后,闭合接触器JC2将电阻R1切除。
低通滤波器LC输出规划是否适宜,直接影响交流变频电源输出电压波形的失真度,因而滤波器的规划原则是考虑高输出频率,只需高输出频率下正弦波的失真度得到满意,则低频输出时因为载波比添加,正弦波失真度可自然满意。
因为电源容量很大,IGBT关断和注册电流都很大,主电路引线电感Lp的存在,将在IGBT功率回路中引起浪涌电压,其能量与Vpeak/2 Lp I2成份额,较高的浪涌电压将添加功率器材的开关损耗,并危及器材的安全。因而在大功率应用时必须采取措施削减主回路的配线电感,并用缓冲吸收电路来降低电压尖峰值
