會(huì)計(jì)學(xué)1DCAC逆變電路及原理總結(jié)換流方式逆變電路的基本工作原理?yè)Q流方式分類第1頁(yè)/共56頁(yè)以單相橋式逆變電路為例說(shuō)明最基本的工作原理逆變電路的基本工作原理圖5-1逆變電路及其波形舉例負(fù)載a)b)tS1S2S3S4iouoUduoiot1t2S1~S4是橋式電路的4個(gè)臂，由電力電子器件及輔助電路組成。第2頁(yè)/共56頁(yè)逆變電路的基本工作原理S1、S4閉合，S2、S3斷開(kāi)時(shí)，負(fù)載電壓uo為正。S1、S4斷開(kāi)，S2、S3閉合時(shí)，負(fù)載電壓uo為負(fù)。直流電交流電第3頁(yè)/共56頁(yè)逆變電路的基本工作原理逆變電路最基本的工作原理

——改變兩組開(kāi)關(guān)切換頻率，可改變輸出交流電頻率。圖5-1逆變電路及其波形舉例a)b)tuoiot1t2電阻負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流io和uo的波形相同，相位也相同。阻感負(fù)載時(shí)，io相位滯后于uo，波形也不同。第4頁(yè)/共56頁(yè)換流方式分類換流——電流從一個(gè)支路向另一個(gè)支路轉(zhuǎn)移的過(guò)程，也稱為換相。開(kāi)通：適當(dāng)?shù)目刂茦O驅(qū)動(dòng)信號(hào)就可使器件開(kāi)通。關(guān)斷：全控型器件可通過(guò)門極關(guān)斷。研究換流方式主要是研究如何使器件關(guān)斷。第5頁(yè)/共56頁(yè)電壓型逆變電路1）逆變電路的分類——根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)的不同電壓型逆變電路——又稱為電壓源型逆變電路VoltageSourceTypeInverter-VSTI直流側(cè)是電壓源電流型逆變電路——又稱為電流源型逆變電路CurrentSourceTypeInverter-CSTI直流側(cè)是電流源第6頁(yè)/共56頁(yè)單相電壓型逆變電路1）單相半橋逆變電路u圖5－6單相半橋電壓型逆變電路及其工作波形a)ttOOONb)oUm-Umiot1t2t3t4t5t6V1V2V1V2VD1VD2VD1VD2工作原理V1和V2柵極信號(hào)在一周期內(nèi)各半周正偏、半周反偏，兩者互補(bǔ)，輸出電壓uo為矩形波，幅值為Um=Ud/2。V1或V2通時(shí)，io和uo同方向，直流側(cè)向負(fù)載提供能量；VD1或VD2通時(shí)，io和uo反向，電感中貯能向直流側(cè)反饋。VD1、VD2稱為反饋二極管,它又起著使負(fù)載電流連續(xù)的作用，又稱續(xù)流二極管。第7頁(yè)/共56頁(yè)單相電壓型逆變電路優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，使用器件少。缺點(diǎn)：輸出電壓幅值為Ud/2，負(fù)載上的功率為全橋的1/4，開(kāi)關(guān)管承受的電壓為Ud，且直流側(cè)需兩電容器串聯(lián)，要控制兩者電壓均衡。第8頁(yè)/共56頁(yè)參數(shù)計(jì)算與器件選擇根據(jù)不同的負(fù)載類型計(jì)算負(fù)載等效阻抗：電阻型：Z=R電阻電感型：Z=R+jωLZ=(R2+(ωL)2

)?對(duì)于RLC：Z=R+jωL-1/jωC對(duì)于電阻：i＝2P/Ud＝Ud/2R對(duì)于電阻電感：i＝2P/Udcosφ＝Ud/2Z開(kāi)關(guān)管上的電壓：U=(2~3)Ud

電流：I=(1.5~2)(2)1/2i第9頁(yè)/共56頁(yè)參數(shù)計(jì)算與器件選擇例：逆變器輸入電壓為550V，輸出功率為20KW，逆變器開(kāi)關(guān)頻率為20KHz，RLC諧振負(fù)載，其等效電阻為：R=Ud2/4P=3.78Ω負(fù)載上的電流有效值為：i＝Ud/2R=72.75A開(kāi)關(guān)管上的電壓：U=(2~3)Ud=1100~1650V電流：I=(1.5~2)(2)1/2i=154~205A5-11第10頁(yè)/共56頁(yè)單相電壓型逆變電路2)全橋逆變電路共四個(gè)橋臂，可看成兩個(gè)半橋電路組合而成。兩對(duì)橋臂交替導(dǎo)通180°。輸出電壓和電流波形與半橋電路形狀相同，幅值高出一倍。改變輸出交流電壓的有效值只能通過(guò)改變直流電壓Ud來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖5-7單相全橋逆變電路的移相調(diào)壓方式utOtOtOtOtOb)G1uG2uG3uG4uoiot1t2t3iouo第11頁(yè)/共56頁(yè)單相電壓型逆變電路2）單相電壓型全橋逆變電路的特點(diǎn)(1)直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)大電容，直流側(cè)電壓基本無(wú)脈動(dòng)。

(2)輸出電壓幅值為Ud的矩形波，負(fù)載上的功率為半橋逆變器的4倍，輸出電流因負(fù)載阻抗不同而不同。

(3)阻感負(fù)載時(shí)需提供無(wú)功功率。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無(wú)功能量提供通道，逆變橋各臂并聯(lián)反饋二極管。

(4)控制方式有PWM，雙極性和移相控制方式。第12頁(yè)/共56頁(yè)參數(shù)計(jì)算與器件選擇根據(jù)不同的負(fù)載類型計(jì)算負(fù)載等效阻抗：電阻型：Z=R電阻電感型：Z=R+jωLZ=(R2+(ωL)2

)?對(duì)于RLC：Z=R+jωL-1/jωC對(duì)于電阻：i＝P/Ud＝Ud/R對(duì)于電阻電感：i＝P/Udcosφ＝Ud/Z開(kāi)關(guān)管上的電壓：U=(2~3)Ud

電流：I=(1.5~2)(2)1/2i第13頁(yè)/共56頁(yè)參數(shù)計(jì)算與器件選擇例：逆變器輸入電壓為550V，輸出功率為20KW，逆變器開(kāi)關(guān)頻率為20KHz，RLC諧振負(fù)載，其等效電阻為：R=Ud2/P=15.125Ω負(fù)載上的電流有效值為：i＝Ud/R=

36.36A開(kāi)關(guān)管上的電壓：U=(2~3)Ud=1100~1650V電流：I=(1.5~2)(2)1/2i=77~102A5-15第14頁(yè)/共56頁(yè)單相電壓型逆變電路阻感負(fù)載時(shí)，還可采用移相得方式來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓－移相調(diào)壓。a)圖5-7單相全橋逆變電路的移相調(diào)壓方式tOtOtOtOtOb)uG1uG2uG3uG4uoiot1t2t3iouoV3的基極信號(hào)比V1落后q

（0＜q

＜180°）。V3、V4的柵極信號(hào)分別比V2、V1的前移180°－q。輸出電壓是正負(fù)各為q的脈沖。改變q就可調(diào)節(jié)輸出電壓。第15頁(yè)/共56頁(yè)單相電壓型逆變電路3）帶中心抽頭變壓器的逆變電路圖5-8帶中心抽頭變壓器的逆變電路Ud和負(fù)載參數(shù)相同，變壓器匝比為1：1：1時(shí)，uo和io波形及幅值與全橋逆變電路完全相同。與全橋電路的比較：比全橋電路少用一半開(kāi)關(guān)器件。器件承受的電壓為2Ud，比全橋電路高一倍。必須有一個(gè)變壓器。交替驅(qū)動(dòng)兩個(gè)IGBT，經(jīng)變壓器耦合給負(fù)載加上矩形波交流電壓。兩個(gè)二極管的作用也是提供無(wú)功能量的反饋通道。第16頁(yè)/共56頁(yè)電流型逆變電路主要特點(diǎn)

(1)

直流側(cè)串大電感，電流基本無(wú)脈動(dòng)，相當(dāng)于電流源。電流型逆變電路直流電源為電流源的逆變電路稱為電流型逆變電路。圖5-11電流型三相橋式逆變電路(2)

交流輸出電流為矩形波，輸出電壓波形和相位因負(fù)載不同而不同。電流型逆變電路中，采用半控型器件的電路仍應(yīng)用較多。換流方式有負(fù)載換流、強(qiáng)迫換流。第17頁(yè)/共56頁(yè)單相電流型逆變電路1)電路原理由四個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂由IGBT組成。工作方式為負(fù)載換相。電容C和L、R構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。輸出電流波形接近矩形波，含基波和各奇次諧波，且諧波幅值遠(yuǎn)小于基波。負(fù)載電壓波形基本上是正弦波。第18頁(yè)/共56頁(yè)單相電流型逆變電路1)電路原理圖5－12單相橋式電流型（并聯(lián)諧振式）逆變電路由四個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂的IGBT管組成工作方式為負(fù)載換相。電容C和L、R構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。輸出電流波形接近矩形波，含基波和各奇次諧波，且諧波幅值遠(yuǎn)小于基波。第19頁(yè)/共56頁(yè)單相電流型逆變電路tOtOtOtOtOtOtOtOuG1,4uG2,3iTioIdt1t2t3t4t5t6t7tfuotguABtdtbIdiVT1,4iVT2,3uVT2,3uVT1,4圖5－13并聯(lián)諧振式逆變電路工作波形2)工作分析一個(gè)周期內(nèi)有兩個(gè)導(dǎo)通階段和兩個(gè)換流階段。t1~t2：V1和V4穩(wěn)定導(dǎo)通階段，iｏ=Id，t2時(shí)刻前在C上建立了左正右負(fù)的電壓。t2~t3：t2時(shí)V2和V3開(kāi)通，進(jìn)入換流階段。LT使V1、V4不能立刻關(guān)斷，電流有一個(gè)減小過(guò)程。V2、V3電流有一個(gè)增大過(guò)程。4個(gè)IGBT全部導(dǎo)通，負(fù)載電容電壓經(jīng)兩個(gè)并聯(lián)的放電回路同時(shí)放電。LT1、VT1、VT3、LT3到C；另一個(gè)經(jīng)LT2、VT2、VT4、LT4到C。第20頁(yè)/共56頁(yè)單相電流型逆變電路t=t4時(shí)，VT1、VT4電流減至零而關(guān)斷，換流階段結(jié)束。t4－t2=tg

稱為換流時(shí)間。io在t3時(shí)刻，即iVT1=iVT2時(shí)刻過(guò)零，t3時(shí)刻大體位于t2和t4的中點(diǎn)。tOtOtOtOtOtOtOtOuG1,4uG2,3iTioIdt1t2t3t4t5t6t7tfuotguABtdtbIdiVT1,4iVT2,3uVT2,3uVT1,4圖5－13并聯(lián)諧振式逆變電路工作波形第21頁(yè)/共56頁(yè)總結(jié)電壓型逆變電路——輸入端并接大電容，提供恒壓源，輸出電壓是矩形波，幅值為電容電壓，輸出電流大小由負(fù)載決定，波形由負(fù)載性質(zhì)決定。電阻型負(fù)載的電壓和電流波形均為矩形波；純電感電流波形為三角波；當(dāng)采用RLC諧振負(fù)載，且開(kāi)關(guān)頻率與諧振頻率一致，負(fù)載上的波形電壓和電流都是正弦波。電流型逆變電路——輸入端串聯(lián)大電感，提供恒流源，輸出電流是矩形波，含有較多諧波，幅值為電感電流，輸出電壓的大小由負(fù)載決定，電壓波形由負(fù)載性質(zhì)決定。電阻型負(fù)載的電壓和電流均為矩形波；純電感電流波形為三角波。第22頁(yè)/共56頁(yè)緩沖電路緩沖原理器件損壞，不外乎是器件在開(kāi)關(guān)過(guò)程中遭受了過(guò)量di/dt、dv/dt或瞬時(shí)功耗的危害而造成的。緩沖電路的作用，就是改變器件的開(kāi)關(guān)軌跡，控制各種瞬態(tài)過(guò)電壓，降低器件開(kāi)關(guān)損耗，保護(hù)器件安全運(yùn)行。5-24第23頁(yè)/共56頁(yè)IGBT逆變器的開(kāi)關(guān)損耗波形5-25(a)開(kāi)通損耗波形(b)關(guān)斷損耗波形

圖中tdon—開(kāi)通延遲時(shí)間tr——開(kāi)通上升時(shí)間trr——二極管的反向恢復(fù)時(shí)間t

doff——關(guān)斷延遲時(shí)間t

tail——尾部電流itail下降時(shí)間tf——關(guān)斷下降時(shí)間(di/dt)on——開(kāi)通電流上升率IRRM——二極管反向恢復(fù)電流第24頁(yè)/共56頁(yè)IGBT逆變器的開(kāi)關(guān)損耗5-26每個(gè)脈沖IGBT的開(kāi)通損耗近似為(mJ)：每個(gè)脈沖IGBT的關(guān)斷損耗近似為：每個(gè)脈沖二極管的關(guān)斷損耗近似為：IGBT的總開(kāi)關(guān)損耗可近似表示為：式中fsw———逆變器的載波頻率第25頁(yè)/共56頁(yè)緩沖電路的幾種類型5-27（d）(a)C緩沖電路(b)RC緩沖電路(c)RCD緩沖電路(d)放電阻止型RCD緩沖電路第26頁(yè)/共56頁(yè)緩沖電路的類型C緩沖電路：采用薄膜電容，靠近IGBT安裝，其特點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，用作對(duì)瞬變電壓有效而低成本的控制，接在C1和E2之間（兩單元模塊）或P和N之間（六單元模塊），缺點(diǎn)是由分布電感及緩沖電容構(gòu)成LC諧振電路，易產(chǎn)生電壓振蕩。RC緩沖電路：其特點(diǎn)是適用于斬波電路，但在使用大容量IGBT時(shí)，必須使緩沖電阻的阻值增大，否則，開(kāi)通時(shí)集電極電流過(guò)大，使IGBT的功能受到一定限制。5-28第27頁(yè)/共56頁(yè)緩沖電路的類型RCD緩沖電路：與RC緩沖電路相比，其特點(diǎn)是增加了緩沖二極管，從而使緩沖電阻增大，避開(kāi)了開(kāi)通時(shí)IGBT功能受阻的問(wèn)題。該緩沖電路中緩沖電阻產(chǎn)生的損耗為：式中：L為主電路中的分布電感，IC為IGBT關(guān)斷時(shí)的集電極電流，f為IGBT的開(kāi)關(guān)頻率，C為緩沖電容，Ud為直流電壓。5-29RCD型截止緩沖電路適用于較大功率IGBT模塊，緩沖二極管D可箝制瞬變電壓，從而能抑制由于母線寄生電感可能引起的寄生振蕩。其RC時(shí)間常數(shù)應(yīng)設(shè)計(jì)為開(kāi)關(guān)周期的1/3。第28頁(yè)/共56頁(yè)緩沖電路的類型放電阻止型RCD緩沖電路：與RCD緩沖電路相比，其特點(diǎn)是產(chǎn)生的損耗小，適合于高頻開(kāi)關(guān)，在該緩沖電路中緩沖電阻上產(chǎn)生的損耗為：5-30第29頁(yè)/共56頁(yè)緩沖電路波形IGBT采用緩沖電路后典型關(guān)斷電壓波形如圖所示。圖中，VCE起始部分的毛刺ΔV1是由緩沖電路的寄生電感和緩沖二極管的恢復(fù)過(guò)程引起的。其值由下式計(jì)算：

ΔV1=LS×di/dt（1）式中：LS為緩沖電路的寄生電感；di/dt為關(guān)斷瞬間或二極管恢復(fù)瞬間的電流上升率，其最惡劣的值接近0.02Ic（A/ns）。5-31采用緩沖電路后IGBT關(guān)斷電壓波形第30頁(yè)/共56頁(yè)緩沖電路波形5-32如果ΔV1已被設(shè)定，則可由式（1）確定緩沖電路允許的最大電感量。例如，設(shè)某IGBT電路工作電流峰值為400A，ΔV1≤100V，則在最惡劣情況下，di/dt=0.02×400=8A/ns由式（1）得LS=ΔV1/（di/dt）=100/8=12.5nH圖中ΔV2是隨著緩沖電容的充電，瞬態(tài)電壓再次上升的峰值，它與緩沖電容的值和母線寄生電感有關(guān)，可用能量守恒定律求值。如前所述，母線電感以及緩沖電路及其元件內(nèi)部的雜散電感，在IGBT開(kāi)通時(shí)儲(chǔ)存的能量要轉(zhuǎn)儲(chǔ)在緩沖電容中，因此有

LPI2/2=CΔV22/2（2）式中：LP為母線寄生電感；I為工作電流，C為緩沖電容的值；ΔV2為緩沖電壓的峰值。第31頁(yè)/共56頁(yè)緩沖電路波形從式（1）和式（2）不難看出，大功率IGBT電路要求母線電感以及緩沖電路及其元件內(nèi)部的雜散電感愈小愈好。這不僅可以降低ΔV1，而且可以減小緩沖電容C的值，從而降低成本。5-33實(shí)際的功率電路設(shè)計(jì)中可采用以下措施來(lái)減小所需電容值①采用平板式匯流母線,正負(fù)極重疊在一起,中間用絕緣板隔開(kāi),以獲得最小母線寄生電感②因?yàn)镃值與關(guān)斷電流的平方成正比,所以采取必要的限流技術(shù)來(lái)限制功率電路的最大電流③因?yàn)镃值反比于ΔV2的平方,所以若允許ΔV2與IGBT的VCE之間有一定的裕度則可使緩沖電容值明顯減小。第32頁(yè)/共56頁(yè)緩沖電路的總結(jié)在電路設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選取適當(dāng)?shù)木彌_保護(hù)電路，抑制IGBT關(guān)斷時(shí)的浪涌電壓，在裝配時(shí)，要盡量降低主電路和緩沖電路的分布電感，接線越短越好，越粗越好。對(duì)緩沖電路的要求是：盡量減小主電路的布線電感L；吸收電容應(yīng)采用低感（最好無(wú)感）吸收電容，它的引線應(yīng)盡可能短，最好直接接在IGBT的端子上；吸收二極管應(yīng)選用快開(kāi)通和軟恢復(fù)二極管，以避免產(chǎn)生開(kāi)通過(guò)電壓和反向恢復(fù)引起的較大振蕩電壓。5-34第33頁(yè)/共56頁(yè)緩沖電路的作用RC吸收回路的作用，一是為了對(duì)感性器件在電流瞬變時(shí)的自感電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行鉗位，二是抑制電路中因dV/dt對(duì)器件所引起的沖擊，在感性負(fù)載中，開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷的瞬間，如果此時(shí)感性負(fù)載的磁通不為零，根據(jù)愣次定律便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)自感電動(dòng)勢(shì)，對(duì)外界辭放磁場(chǎng)儲(chǔ)能，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，一般都采用RC吸收回路，將這部份能量以熱能的方式消耗掉。RC緩沖電路并聯(lián)在IGBT兩端。其作用包括抑制過(guò)電壓、減小開(kāi)關(guān)損耗、限制電壓上升速率以及消除電磁干擾等幾個(gè)方面；(1)抑制過(guò)電壓IGBT關(guān)斷時(shí)，線路電感會(huì)產(chǎn)生與直流電壓同向的感應(yīng)電壓L×di/dt，當(dāng)沒(méi)有緩沖電路時(shí)，由于diL/dt很大，使IGBT的C、E極之間形成很高的過(guò)電壓。當(dāng)過(guò)電壓大于IGBT所能承受的極限電壓時(shí)，會(huì)損壞器件。所以，為了使IGBT可靠工作,必須為電感中的貯能提供一條釋放回路，以大幅度降低關(guān)斷瞬間電感的電流變化率,避免因過(guò)電壓損壞IGBT。5-35第34頁(yè)/共56頁(yè)緩沖電路的作用(2)減小功率開(kāi)關(guān)管損耗IGBT關(guān)斷時(shí),IGBT的功率損耗取決于集電極與發(fā)射極之間的電壓以及流過(guò)管子的電流瞬時(shí)值，兩者乘積的積分值越小越好。使用緩沖電路可以改變IGBT關(guān)斷過(guò)程中的電壓、電流波形，從而減小IGBT的功率損耗。由圖2可知,當(dāng)無(wú)緩沖電路時(shí),電壓VCE瞬間升至最大值,而此時(shí)IGBT的電流IC也是最大值,這種情況下功率損耗最嚴(yán)重。5-36(a)無(wú)緩沖電路(b)有緩沖電路采用RC緩沖電路后，VCE將逐漸升高,從而避免IC和VCE同時(shí)達(dá)到最大值的不利情況。所以，緩沖電路可以減小IGBT的關(guān)斷損耗。第35頁(yè)/共56頁(yè)緩沖電路的作用(3)限制電壓上升率過(guò)大的電壓上升率duCE/dt會(huì)在IGBT的PN結(jié)中形成很大的位移電流,它可能誤使IGBT內(nèi)部寄生晶閘管開(kāi)通,導(dǎo)致柵極失去控制作用,這就是所謂的動(dòng)態(tài)擎住現(xiàn)象。IGBT兩端并聯(lián)的RC緩沖電路能夠限制duCE/dt的大小,有效地解決IGBT的動(dòng)態(tài)擎住問(wèn)題。(4)消除電磁干擾在設(shè)備調(diào)試運(yùn)行過(guò)程中,當(dāng)無(wú)緩沖電路時(shí)，IGBT管兩端的電壓會(huì)產(chǎn)生高頻振蕩,造成電磁干擾。采用緩沖電路即可抑制VCE的高頻振蕩,起到消除和減少電磁干擾的作用。5-37第36頁(yè)/共56頁(yè)緩沖電路的參數(shù)計(jì)算緩沖電路中,緩沖電阻R越小,電容C越大,則緩沖電路的作用越明顯。但同時(shí)要考慮功率損耗等因素。IGBT關(guān)斷后,緩沖電容C上貯存電能,當(dāng)下次IGBT開(kāi)通后,這部分能量以熱能形式消耗在R上。5-38電阻R的功耗為:IGBT開(kāi)通后，電容C必須在再次關(guān)斷前放電完畢，以確保電容電壓的初始狀態(tài)始終為零。為此，RC放電時(shí)間常數(shù)必須受到限制。一般假設(shè)超過(guò)3倍時(shí)間常數(shù)可以放完電,則:3RCRC≤Ton式中Ton=DTs

D—IGBT導(dǎo)通占空比

Ts—開(kāi)關(guān)周期1緩沖RC的參數(shù)計(jì)算為了減少功率損耗,一般要求PR≤120W第37頁(yè)/共56頁(yè)緩沖電路的參數(shù)計(jì)算計(jì)算電阻值時(shí),還必須限制放電電流,使放電電流Idis小于集電極電流IC的1/4,即：5-39式中IC—集電極電流(A)2隔直電容的參數(shù)計(jì)算對(duì)于全橋逆變電路，偏磁是一個(gè)必須認(rèn)真解決的問(wèn)題,偏磁的積累將引起變壓器的磁飽和，從而導(dǎo)致逆變“顛覆”。采用串聯(lián)耦合隔直電容的方法來(lái)隔直糾偏，隔直電容的參數(shù)可采用如下計(jì)算方法：式中LR—變壓器二次側(cè)折算到一次側(cè)的等效電感與一次側(cè)電感之和(單位:μH)

fR—LR與C組成的串聯(lián)諧振電路的諧振頻率(單位:kHz)為了使耦合電容線性,一般選fR=0.1f。第38頁(yè)/共56頁(yè)緩沖電路的參數(shù)計(jì)算此外,電容充電電壓不宜過(guò)大,一般以5%～10%Vs為好,即需滿足如下不等式:5-40式中VC—充電電壓;

IC—充電電流;

Δt—充電時(shí)間,

D—IGBT導(dǎo)通占空比

Ts—開(kāi)關(guān)周期;

Vs—電源電壓。第39頁(yè)/共56頁(yè)緩沖電路的參數(shù)計(jì)算例：設(shè)計(jì)要求為頻率25kHz,額定功率20kW，效率85%。全橋式逆變器由功率開(kāi)關(guān)管IGBT1～I(xiàn)GBT4和高頻變壓器等主要器件組成，IGBT的4個(gè)緩沖電路由RC組成，是為了避免4個(gè)IGBT在關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生過(guò)高的電壓上升速率和減少IGBT的關(guān)斷損耗。求RC。5-41第40頁(yè)/共56頁(yè)緩沖電路的參數(shù)計(jì)算電源輸入電壓為380VAC，則Vce=537.4V5-42又因?yàn)镻R≤120W，因此，緩沖電容為:實(shí)際選用C=0.01μF第41頁(yè)/共56頁(yè)緩沖電路的參數(shù)計(jì)算5-43計(jì)算緩沖電阻：IC=75A，所以：I=P/VCE=20000/537.4=37A，IC取2倍的I，則實(shí)際選取R=30Ω實(shí)際電阻功率為：=0.5×0.01×10-6×537.42×25×103=36WRC取值為：C=0.01μF/1200V，R=30Ω/50W第42頁(yè)/共56頁(yè)無(wú)源無(wú)損緩沖器為了確保功率開(kāi)關(guān)管安全可靠地工作，則功率開(kāi)關(guān)管必須工作在安全區(qū)。但在硬開(kāi)關(guān)條件下，功率開(kāi)關(guān)管在開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程中可能承受過(guò)壓、過(guò)流，過(guò)大的di/dt和dv/dt的沖擊，使開(kāi)關(guān)管發(fā)熱，如不采取保護(hù)措施，可能使功率開(kāi)關(guān)管超出安全工作區(qū)而損壞。為此，在功率電路中，通常設(shè)置緩沖電路或采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，以防止瞬時(shí)過(guò)壓、過(guò)流，過(guò)大的di/dt和dv/dt，減小開(kāi)關(guān)損耗，確保開(kāi)關(guān)管工作在安全工作區(qū)。5-44第43頁(yè)/共56頁(yè)無(wú)源無(wú)損緩沖電路緩沖電路的形式很多，可根據(jù)不同的場(chǎng)合合理選用。常用的緩沖電路，簡(jiǎn)單的有無(wú)源的并聯(lián)RC電路、并聯(lián)RCD緩沖電路、RCD限幅箝位緩沖電路等，還有較復(fù)雜的有源緩沖、軟開(kāi)關(guān)電路等。有源緩沖電路在電路結(jié)構(gòu)、控制方法上都比較復(fù)雜，成本價(jià)格也比較高。而無(wú)源緩沖電路往往是用緩沖電容C吸收功率開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷時(shí)的能量，然后消耗在電阻R上，雖然可以改善開(kāi)關(guān)器件的關(guān)斷特性，但降低了電路的變換效率，并且在大功率場(chǎng)合，需要大功率的電阻，而消耗掉大量能量，甚至改變了設(shè)備的工作環(huán)境。為此，為了簡(jiǎn)化電路，提高變換效率，有必要研究無(wú)源無(wú)損緩沖吸收電路。5-45第44頁(yè)/共56頁(yè)無(wú)源無(wú)損緩沖電路CD2型無(wú)源無(wú)損緩沖電路：一只電容和兩只二極管構(gòu)成CLD2型無(wú)源無(wú)損緩沖電路：一只電容、一只電感和兩只二極管構(gòu)成的5-46第45頁(yè)/共56頁(yè)無(wú)源無(wú)損緩沖電路CD2型無(wú)源無(wú)損緩沖電路5-47CD2型無(wú)源無(wú)損緩沖電路可以應(yīng)用于半橋和全橋變換電路直流電源電壓為E，電容Cs1，Cs2和開(kāi)關(guān)管S1，S2各為一橋臂構(gòu)成半橋電路，L，C，R為等效的輸出電路，其中L包含功率電路中的寄生電感。VD1，VD2分別為S1，S2的反并聯(lián)二極管。S1的緩沖吸收電路由圖1中虛線框內(nèi)電容C1和二極管VD11，VD12組成。S2的緩沖吸收電路則由電容C2和二極管VD21，VD22組成。CLD2型緩沖電路第46頁(yè)/共56頁(yè)無(wú)源無(wú)損緩沖電路5-48(a)導(dǎo)通模式1）導(dǎo)通模式S1導(dǎo)通，S2截止，如圖（a）所示。此時(shí)S1導(dǎo)通，有電流通過(guò)，C1兩端電壓上正下負(fù)，被箝位為電源電壓E，故VD12兩端電