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东元JNTFBGBA0400AZ-2 446KVA 变频器电源电路二

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    本机器有两个开关电源的独立电路,在主电路图的图说中,说到逆变输出模块是采用的IPM模块,IPM模块是将驱动电路、模块故障检测保护电路和大功率IGBT集成在一起的,而所有逆变模块的供电,只用了这一路+17V直流电源。6只IGBT的驱动电流都是取自此电源的,要求电源本身有较大的电流输出能力。实际测量,变频器在停机(空载)状态,此路供电为+17V,启动变频器后,降为+14V,说明IPM模块取用了较大的驱动电流。
     开关振荡芯片U1的7脚供电是与图二十电源电路取自同一个绕组的,这就存在一个通电、工作时序的问题,必须是第一个开关电源先投入工作,然后本电路才具备工作的条件,也就是在直流回路供电和其他所有控制电路供电都正常后,输出逆变电路才有了供电(工作)条件。如此功率级别(300kW)的变频器,逆变输出电路所需的驱动功率也是必须考虑的,所以本电路虽然只输出一路+17V直流电源,但电源容量是较大的,从开关变压器大个头这一点上,也可以看得出来。该开关电源的功率容量应在200W以上。
因功率容量较大,同上一个开关电源电路一样,也采用了双管式反激电源的形式,由两只场效应晶体管的同步通断,提供开关变压器T1一次绕组的电流通路,开关管导通时,T1将电能转变为磁能贮存起来;开关管截止时,T1贮存的磁能以电能方式向二次负载电路释放出来。
    通常的观念,认为IGBT器件是电压型控制器件——为栅偏压控制,只需提供一定电平幅度的激励电压,而不需吸取激励电流。这种观念确实有失偏颇。IGBT的栅一射结间存在一个结电容,在对IGBT进行开通控制时,须提供栅一射结电容的一个充电电流;而在对IGBT进行关断控制时,须用外电路对栅一射结电容上贮存的电荷进行快速释放,即将电容上的“已充电荷拉出来”。假定IGBT只对一个工作频率为零的直流电路进行通断控制,对栅一射结电容一次性充满电后,几乎不再需要进行充、放电的控制,那么将此电路中的IGBT说成电压控制器件是成立的。而问题是:变频器输出电路中的IGBT工作于数kHz的频率之下,其栅偏压也为数kHz频率的脉冲电压!而IGBT的工作条件又是严酷的,需要可靠开通和快速截止,动作稍慢就有可能造成两管共通对直流电源形成短路而烧毁管子的后果!一方面,电容有通交隔直的特性,相对于数kHz频率的脉冲电压,电容的容抗是较小的,因而形成较大的充放电电流;另一方面,要使IGBT可靠和快速地开通(力争使管子有较小的导通内阻),而给出正栅偏压的时间又短,就要提供尽可能大的驱动电流(充电电流)使IGBT迅即开通。对于截止的控制也是一样,提供一个低内阻(欧姆级)的外部泄放电路,将栅一射结电容上的电荷极快地泄放掉!如此一来,我们常看到(尤其是大功率变频器)驱动电路的输出级其实是一个功率放大电路,常有中功率甚至大功率对管、几瓦的栅极电阻等元件,说明IGBT的驱动电路是消耗一定功率的,是需要输出一定电流的。
    而从上述分析可看出:应用在变频器输出电路的IGBT恰恰应是电流或说是功率驱动器件,而不纯为电压控制器件。从本电路的容量,能提供数安培级输出电流这一点来看,也确是如此的。

点击次数:  更新时间:2021-04-19 09:42:57  【打印此页】  【关闭