混合型并联有源滤波器的设计及工程应用
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并联混合型有源电力滤波器的综合设计
发表时间:2018-03-13T16:58:59.677Z 来源:《电力设备》2017年第30期作者:王汝秀李文岩任玉玲[导读] 摘要:本文通过对并联混合型有源电力滤波器主电路的参数的分析,从而设计出一种适宜铸锻企业中频感应设备的谐波治理装置,并将其应用于工程现场,在电能质量的改善及节电等方面有良好的效果。
(中国重汽济南铸锻中心山东济南 250200)
摘要:本文通过对并联混合型有源电力滤波器主电路的参数的分析,从而设计出一种适宜铸锻企业中频感应设备的谐波治理装置,并将其应用于工程现场,在电能质量的改善及节电等方面有良好的效果。
关键词:混合型;有源滤波器;谐波
通过分析比较装置投运前后的结果可知,对于失真严重的系统电流波形,当投入并联混合型有源电力滤波器后,系统谐波电流含量减小的效果非常明显,谐波电流的畸变率也得到了明显的改善,且无功功率补偿效果也较好。
参考文献:
[1]并联混合型有源电力滤波器建模与滤波原理分析[J].陈林.无线互联技.2017(04)
[2]有源电力滤波器分序谐波补偿性能分析[J].徐晨,戴珂,刘源,刘聪.电力电子技术.2016(02)
[3]有源电力滤波器参考补偿电流的最优控制[J].房胜楠,刘扬,王毅颖.煤炭工程.2016(11)。
混合型有源电力滤波器的设计及研究的开题报告标题:混合型有源电力滤波器的设计及研究摘要:本研究旨在设计一种高性能的混合型有源电力滤波器,并对其进行研究。
通过对传统的电力滤波器进行改进,引入有源元件,达到更为准确和有效的滤波效果。
本文将从理论和实验两个方面出发,分别探讨电力滤波器的设计和优化及其在实际应用中的表现。
通过对不同类型信号的滤波,验证该有源电力滤波器的有效性,以及在不同负载情况下的稳定性。
关键词:混合型有源电力滤波器;滤波效果;稳定性;传统电力滤波器背景:电力滤波器作为电力电子设备中的关键元件,主要用于对电力负载中杂波和谐波进行滤波,以防止对电网和其他电力设备的干扰。
传统电力滤波器使用被动元件,如电感和电容,来实现滤波功能。
但由于其固有的设计缺陷,无法应对复杂的电力负载,同时难以实现高精度的滤波效果。
有源电力滤波器则是一种通过引入有源元件,例如功率放大器,从而优化和提升滤波效果的电力滤波器。
研究目的:本研究旨在设计一种高性能的混合型有源电力滤波器,并通过理论和实验探究其性能和稳定性,并与传统电力滤波器进行对比研究。
研究方法:本文将从三个方面开展研究:混合型有源电力滤波器的设计和优化、滤波效果的理论分析和仿真验证、以及在实际应用中的表现研究。
利用MATLAB等相关软件,对混合型有源电力滤波器的电路组成和参数进行模拟和分析,通过设计电路原理图和PCB电路板,完成滤波器的实际制作。
同时,在实验室和现场测试滤波器的性能和稳定性,以及与传统电力滤波器的对比研究,评估其在不同应用场景下的适应性。
预期结果:通过本研究,预计可以设计出一种性能稳定、滤波效果优良的混合型有源电力滤波器,解决传统电力滤波器存在的一系列问题,具有广泛的应用潜力。
同时,在具体实验和应用过程中,可以验证其在不同负载情况下的稳定性和滤波效果,对于电力负载滤波相关领域的研究和开发也将具有一定的参考和借鉴价值。
注入式并联混合型有源电力滤波器的最优化设计的开题报告一、课题背景随着电力电子技术和电力系统的不断发展,电力质量问题引起了越来越多的关注。
电力质量问题对电力系统的正常运行和供电质量都会产生重要的影响,尤其是对电网中的灵敏负载,如计算机、医疗设备等,更为敏感。
因此,正确有效地解决电力质量问题具有重要的意义。
有源电力滤波器(APF)是目前一种广泛应用的滤波器,其基本结构由电压源、电流源、控制器和逆变器组成。
APF能够通过控制器提供的电压或电流信号来抵消电网中存在的谐波或其他电力质量问题,从而将滤波后的输出信号发送到负载侧或电网侧。
然而,传统的APF存在一些问题,如大型、昂贵和复杂的控制系统。
为了克服这些问题,当前的研究趋势是将多个小型APF并联连接在一起,以实现更好的电力质量控制效果。
然而,对于并联有源电力滤波器的最优化设计方法还有待深入研究。
因此,本课题旨在研究注入式并联混合型有源电力滤波器的最优化设计方法及其应用。
二、研究内容1.注入式并联混合型有源电力滤波器的基本结构和工作原理。
2.设计一种最优化控制策略,以优化注入式并联混合型有源电力滤波器的性能。
3.设计一个仿真平台,以验证提出的注入式并联混合型有源电力滤波器最优化控制策略的有效性和性能。
4.开展实验研究,以探究注入式并联混合型有源电力滤波器的应用。
三、研究意义1.通过研究注入式并联混合型有源电力滤波器的最优化设计方法,可以提高滤波器的性能和效率,进一步提高电力系统的稳定性和可靠性。
2.该研究将为开发高效、低成本的电力质量控制技术提供理论指导和实践基础,促进电力电子技术的发展和应用。
3.该研究对推动电网智能化和优化调度具有重要的现实意义,有助于促进社会经济的发展和可持续发展。
四、研究方法和技术路线(1)文献调研和理论分析通过文献调研和理论分析,了解有源电力滤波器的基本原理、并联结构和最优化控制方法,为本课题的研究提供理论基础。
(2)算法设计和仿真验证通过对注入式并联混合型有源电力滤波器的最优化设计进行建模和仿真,分析控制策略的性能和效果,提高滤波器在实际应用中的稳定性和可靠性。
本科毕业设计说明书(题目:并联型有源电力滤波器的设计学生姓名:xx学院:信息工程学院系别:自动化系专业:自动化班级:自动化03-3指导教师:xx摘要随着电力电子装置的广泛应用,电力系统的无功及谐波问题日趋严重。
传统的无功补偿及谐波抑制方法已难以满足现代电力系统的需要。
作为一种新型的补偿装置,有源电力滤波器以其对电网负载、系统参数变化的自适应能力和较高的反应速度被认为是目前最具发展潜力的无功和谐波补偿方法。
本文以并联电压型有源电力滤波器为研究对象,系统地分析了并联电压型有源电力滤波器的工作原理、补偿特性、谐波电流检测方法、补偿电流控制策略等问题,并对并联型有源电力滤波器进行了设计。
最后,利用MATLAB提供的电力系统仿真工具箱对并联型有源电力滤波器整个系统进行了建模和仿真分析。
仿真结果表明,并联型有源电力滤波器对带有阻感的三相二极管桥式整流负载产生的谐波具有较好的补偿效果。
关键词:谐波抑制;并联型有源电力滤波器;瞬时无功功率;仿真AbstractThe substantial increase in the use of power electronic equipment results in harmonic pollution and reactive burden above the tolerable limits. Many conventional solutions to the power quality issues can’t meet the conditions of modern power system. Active power filters are known as a dynamic,adjustable and potential solution to the power quality problems.The shunt voltage-type APF has been analyzed in this paper, in terms of the working principle, the compensation characteristics, the harmonic current detection approaches and the current compensation strategies,the shunt active power filter are designed.At last,the simulation models are built up by the Simpowersystems toolbox of Matlab.The results show that the designed shunt APF can well suppress the harmonic distortion generated by a three-phase diode rectifier.Key Words:Harmonic elimination; Shunt active power filter; Instantaneous reactive power; Simulation目录引言 (1)第一章绪论 (2)1.1谐波问题及研究现状 (2)1.1.1谐波的基本概念 (3)1.1.2 谐波分析 (3)1.1.3 谐波的产生和危害 (6)1.2谐波的抑制 (7)1.2.1 谐波抑制技术 (7)1.2.2 有源电力滤波器技术的发展 (7)1.3研究并联型有源电力滤波器的现实意义 (7)第二章有源电力滤波器的基本原理和结构 (9)2.1三相电路瞬时无功功率理论 (9)2.2有源电力滤波器的工作原理 (14)2.3有源电力滤波器的系统构成 (15)2.3.1 有源电力滤波器的分类 (15)2.3.2 有源电力滤波器主电路的结构 (16)2.3.3 单独使用的并联型有源电力滤波器 (17)2.4有源电力滤波器的特性 (18)2.4.1 双向补偿特性 (18)2.4.2 其他特性 (19)2.5有源电力滤波器的控制方法 (19)2.5.1 滞环比较方式 (19)2.5.2 三角波比较方式 (20)2.5.3 空间矢量控制 (21)2.5.4 本文采用的控制方法 (21)第三章并联型有源电力滤波器的设计 (22)3.1 概述 (22)3.2 系统电路的设计 (22)3.2.1主电路(变流器)设计 (22)3.2.2 主电路交流侧电感的计算 (25)3.2.3直流侧电压计算和电容选取 (26)3.3电流电压检测设计 (28)3.3.1 电流检测电路的设计 (28)3.3.2 电压检测电路的设计 (28)第四章并联型有源电力滤波器的仿真 (29)4.1仿真环境 (29)4.2仿真模型的建立 (29)4.2.1 并联型有源电力滤波器系统仿真模型 (29)4.2.2 主电路的仿真 (30)4.2.3 谐波电流检测电路的仿真 (31)4.3仿真结果 (32)4.3.1 补偿前电网电流仿真波形与分析 (32)4.3.2 补偿后电网电流仿真波形与分析 (33)4.3.3 数字低通滤波器截止频率对指令电流精度的影响 (35)4.3.4 仿真结果 (38)结论及展望 (39)参考文献 (41)致谢 (43)引言随着电力电子技术应用的日益广泛,电力电子产品广泛地应用于工业控制领域,用户对电能质量的要求也越来越高[1],而电力电子装置已经成为主要的谐波干扰源,它们造成的危害已经引起人们越来越多的关注。
《并联有源电力滤波器实用关键技术的研究》篇一一、引言随着电力电子技术的迅猛发展,非线性负荷的广泛使用使得电力系统中的谐波污染问题日益严重。
为了有效抑制谐波,提高电能质量,并联有源电力滤波器(Active Power Filter,简称APF)应运而生。
本文将深入探讨并联有源电力滤波器的实用关键技术,包括其工作原理、主要构成部分以及关键技术的应用等方面,为实际工程应用提供参考。
二、并联有源电力滤波器的工作原理及主要构成部分(一)工作原理并联有源电力滤波器通过实时检测电网中的谐波电流,采用控制策略产生一个与谐波电流大小相等、相位相反的补偿电流,以抵消电网中的谐波电流,达到滤波效果。
同时,APF还能对无功功率进行补偿,提高电网的功率因数。
(二)主要构成部分1. 检测电路:用于实时检测电网中的谐波电流及无功功率等参数。
2. 控制电路:根据检测电路提供的信息,采用控制算法产生补偿电流的指令信号。
3. 逆变电路:根据控制电路的指令信号,产生补偿电流,注入电网中。
4. 保护电路:为APF提供过流、过压、欠压等保护功能。
三、并联有源电力滤波器实用关键技术(一)谐波检测技术谐波检测是APF的核心技术之一,其准确度直接影响滤波效果。
目前常用的谐波检测方法包括基于瞬时无功功率理论的检测方法、基于傅里叶变换的检测方法以及基于神经网络的检测方法等。
在实际应用中,应根据电网的实际情况选择合适的检测方法。
(二)控制策略控制策略是APF实现补偿功能的关键。
常见的控制策略包括瞬时值比较控制、滞环控制、三角波比较控制等。
其中,瞬时值比较控制具有响应速度快、精度高等优点,但实现难度较大;滞环控制具有简单易实现、响应速度较快等优点,但精度相对较低。
在实际应用中,应根据具体需求选择合适的控制策略。
(三)逆变电路设计逆变电路是APF产生补偿电流的关键部分。
其设计应考虑开关管的选型、驱动电路的设计、滤波电路的设计等方面。
同时,为了降低谐波对逆变电路的影响,还需采取相应的抗干扰措施。
对并联混合有源滤波器的几点认识1、并联混合APF产生的缘由:在电力谐波综合治理技术的课程中,我们学习了关于谐波谐波抑制中常用的无源滤波和有源滤波技术,这些技术在谐波抑制中发挥着重要的作用,但是无源滤波器和有源滤波器也有自身的缺点。
随着电力电子装置的大量使用,电力系统的谐波和不对称问题日益严重,由谐波引起的各种故障和事故也不断发生。
因此,需要对电网谐波采取有效的抑制措施。
目前,谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电力滤波器( AcTIve PowerFilter,APF)。
APF是一种可以动态地抑制谐波和补偿无功的电力电子装置,对大小和频率都变化的谐波和无功进行补偿,其应用可克服LC 滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。
用于谐波治理的传统方式为并联无源LC滤波器。
无源LC滤波器与负载并联接在电网母线上 ,选定 R ,L ,C 的参数 ,使滤波网络在一定的谐波信号频率处产生谐振。
◆无源滤波器的缺陷有:灵活性差 ,一套 LC滤波器只能抑制某一次谐波 ,而谐波种类繁多 ,故一套LC滤波器的利用率较低。
体积大。
易与电网阻抗发生并联谐振 ,引起谐波注入 ,损坏设备。
◆有源滤波器的缺陷为:单独使用的并联型有源滤波器可以通过不同的控制作用对谐波无功不平衡分量等进行动态补偿但由于直接与电网相连只适合于低压系统的应用不宜于高压、大容量的谐波补偿。
另外,目前纯有源滤波的成本高、功耗大,而且受到电力电子器件的容量制约,在目前的应用中具有一定的限制。
基于以上背景,无源和有源滤波器构成的混合型滤波器主要由无源滤波器滤除谐波电流,有源部分的作用是改善无源滤波器的性能,而且有源部分不直接承受电网基波电压,所以有源部分的容量小且适合高压系统的应用,所以HAPF应运而生。
2、APF工作原理APF 系统的原理如图1 所示。
ua是电压us中的a 相电压,负载为谐波源,产生谐波并消耗无功,Udc为APF 直流侧电容的电压,iL、is分别为负载侧、网侧的a 相待检测电流,ic为有源滤波器a相的补偿电流。
并联混合型有源电力滤波器的设计的开题报告一、选题背景随着电子设备的普及和电力质量的要求不断提高,电力滤波器在电力系统中的应用越来越广泛。
一种常见的电力滤波器是有源电力滤波器,它可以有效抑制电力系统中的谐波和电磁干扰。
由于有源电力滤波器提供了额外的控制手段,使得在不同的运行条件下可以控制其工作状态,因此被广泛应用于电力系统中。
为了更好地实现电力滤波器的应用,混合型有源电力滤波器应运而生。
混合型有源电力滤波器不仅具有传统电力滤波器的功效,还具有对不同频率谐波的选择性,可以有效地滤除电力系统中的谐波和抑制电子设备对电力系统的干扰。
因此,研究混合型有源电力滤波器的设计和实现具有重要的意义。
二、研究目的本文旨在研究混合型有源电力滤波器的设计和实现,并探讨其在电力系统中的应用。
具体研究目标如下:1.分析混合型有源电力滤波器的基本原理和工作模式;2.设计混合型有源电力滤波器的电路图和控制系统;3.仿真混合型有源电力滤波器的工作性能,并对其进行性能评估;4.开展实验验证并对实验结果进行分析;5.总结并提出对混合型有源电力滤波器的进一步改进方案。
三、研究内容和方法本文将分为以下四个部分:1.理论分析:分析混合型有源电力滤波器的基本原理和工作模式;2.电路设计:根据理论分析结果,设计混合型有源电力滤波器的电路图和控制系统;3.仿真与性能评估:使用Simulink软件对混合型有源电力滤波器进行仿真,评估其工作性能;4.实验验证:搭建实验平台,开展混合型有源电力滤波器的实验验证,并对实验结果进行分析。
本文所使用的研究方法主要包括理论分析、仿真、实验验证和性能评估。
四、预期结果通过对混合型有源电力滤波器的设计和实现,预期可以得到以下结果:1.深入了解混合型有源电力滤波器的原理和工作机制;2.设计出一种高效的混合型有源电力滤波器电路图和控制系统,并进行仿真和性能评估;3.研究混合型有源电力滤波器在电力系统中的应用,在实验平台上进行验证,并对实验结果进行分析;4.发现混合型有源电力滤波器存在的问题并提出改进方案;5.使得电力系统中的电力滤波器应用更加普及,提高电力质量和电子设备的运行效率。
2007年 6 月电工技术学报Vol.22 No.6 第22卷第6期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Jun. 2007混合型并联有源滤波器的设计及工程应用汤赐罗安荣飞李锋(湖南大学电气与信息工程学院长沙 410082)摘要为满足高压、大容量谐波抑制和无功补偿的工程要求,提出一种混合型并联有源滤波器。
详细介绍了系统各个组成部分的设计方法及工程应用中的具体注意事项。
实际应用效果表明,该混合型并联有源滤波器有着良好的性价比,具有广阔的推广应用前景。
关键词:混合型有源滤波器无源滤波器输出滤波器耦合变压器电压源型逆变器中图分类号:TM48Design and Application of Hybrid Type Shunt Active FilterTang Ci Luo An Rong Fei Li Feng(Hunan University Changsha 410082 China)Abstract According to the requirements of harmonic elimination and reactive power compensation, this paper presents a hybrid type shunt active filter. All components of the total system and their design methods have been explained in detail. Some notices in real application are also given here. The detecting results show that the hybrid type shunt active filter meets all requirements of the design.Keywords:Hybrid type, active filter, passive filter, output filter, coupling transformer, VSI1引言随着电力电子装置的广泛应用,电力系统的谐波污染日益严重。
有源滤波器能动态治理各次谐波,因而成为滤除谐波的发展方向[1]。
目前的研究重点主要集中于有源滤波器的拓扑结构、控制策略、补偿特性、谐振抑制、谐波检测方法和控制器设计[2-11],对参数设计和实际工程应用问题关注得较少。
为满足高压、大容量谐波抑制及无功补偿的工程要求,本文提出了一种混合型并联有源滤波器。
文中详细介绍了系统各个组成部分的设计方法及工程应用中的具体注意事项。
2混合型并联有源滤波器的组成部分本文提出的混合型并联有源滤波器如图1所示。
系统主要由有源滤波器、输出滤波器、耦合变压器和无源滤波器等组成。
有源滤波器为智能功率模块(Intelligent Power Module, IPM)构成的电压源型逆变器,解决谐波动态补偿问题;在逆变器的直流端接有大电容C,交流端接有输出滤波器L R、C R 以滤除开关器件通断所产生的高频毛刺;耦合变压器实现有源滤波器和无源滤波器的电气隔离,并根图1 混合型并联有源滤波器的拓扑结构Fig.1 Topology of hybrid type shunt AF国家自然科学基金(60474041), 国家863计划(2004AA001032)资助项目。
收稿日期 2006-09-11 改稿日期 2006-11-07102电 工 技 术 学 报 2007年6月据两者的电压、电流等级来选择合适的电压比;并联在电网上的无源滤波器由5、7次单调谐滤波器组构成。
3 无源滤波器设计混合型并联有源滤波器中的无源滤波器主要起四种作用:①为电网谐波电流提供低阻抗通道; ②补偿一定容量的无功功率;③阻隔电网电压,减小有源滤波器的耐压要求;④有源滤波器谐波补偿电压转换为谐波补偿电流的媒介。
因此无源滤波器的设计应遵循三条原则:对电网主要谐波呈现低阻抗;对基波呈现高阻抗;在满足前两条原则的前提下,尽可能降低成本。
据此,本文采用多目标遗传算法[12]实现无源滤波器的优化设计,具体数值见表1。
表1 无源滤波器参数Tab.1 Parameters of the passive filters无源滤波器参数 5次无源滤波器7次无源滤波器电感/mH 15.2 13.7电容/µF 29.6 16.7品质因数Q20 20 4 输出滤波器设计电压源型逆变器的输出电压中除了补偿电压外,还含有逆变器开关频率及其整数倍频率附近的开关谐波,如果将逆变器的输出电压直接加入电路,显然会给电网带来新的高频谐波污染,因此必须用输出滤波器将逆变器通断所产生的高频毛刺滤除。
由图2可知,耦合变压器一次侧的端电压等于电容C R 两端的电压,因此在设计时主要是解决电感L R 和电容C R 之间的分压问题。
在PWM 载波频率附近,L R 和C R 应满足以下两个条件:(1)X C R <<X L R ,该条件的目的是使逆变器输出的高频电压主要降落在L R 上,而C R 两端的电压近似为零,这就要求应有较大的C R 和较大的L R 。
(2)R R sys 、C L X X Z <<,Z sys 为系统在PWM 载 波频率下折算到耦合变压器一次侧的等效阻抗,该条件的目的是保证分压是在L R 和C R 之间进行,受Z sys 的影响不大,这就要求C R 和L R 都不应很大。
Z sys 在耦合变压器一次侧的等效值为2sys(primary)sys(secondary)Z n Z =⋅ (1)式中 n ——耦合变压器的电压比图2 输出滤波器的单相等效电路Fig.2 Single phase equivalent circuit of output filter对于有源滤波器欲滤除频带的谐波,L R 的分压应该很小,C R 两端的电压基本上等于逆变器的输出电压,这就要求应有较小的C R 和很小的L R ;对于电网基波频率,应有R R sys 、C L X X Z <<,这是为降低 有源滤波器容量要求而必须的,但C R 的大小又会影响到有源滤波器的跟踪速度。
有源滤波器的跟踪速度是一个很重要的性能指标,决定了在动态情况下,有源滤波器的补偿效果。
C R 越大,有源滤波器的跟踪速度越慢,因此C R 不应很大。
由于PWM 载波频率为18kHz ,假设耦合变压器的电压比为1∶1,并参考无源滤波器的参数,本文采用多目标遗传算法[12]设计的输出滤波器的参数为:L R =0.5mH ,C R =30µF 。
5 耦合变压器设计在混合型并联有源滤波器中,耦合变压器起着电气隔离及均衡一二次侧电压、电流的作用。
在设计时应着重考虑耦合变压器的电压比,电压比的选择直接决定逆变器的电压、电流额定值。
图3给出了耦合变压器的单相等效电路,图中逆变器等效为受控电压源V C ,电压源V s 表示电网电压,电流源i L 为谐波源负载,Z F 代表无源滤波器。
从图3可知,逆变器承受的基波电压与无源滤波器、耦合变压器的分压情况有关,耦合变压器二次绕组(w 2)承受的基波电压为r2s F r w Z V V Z Z =⋅+ (2) 式中 Z r —— 耦合变压器二次侧的等效阻抗第22卷第6期汤 赐等 混合型并联有源滤波器的设计及工程应用 103r 21R1R111j j Z n C L ωω=⋅+ (3)F 515717151711111j j j j Z R L R L C C ωωωω=+++++(4)图3 耦合变压器的单相等效电路Fig.3 Single phase equivalent circuit of couplingtransformer系统正常工作时,耦合变压器二次绕组流过全部负载谐波电流及少量基波电流,因此电流大小主要取决于负载谐波电流的大小。
一次绕组两端的谐波电压即为逆变器的输出电压,其大小主要决定于电网残余谐波电流的大小。
考虑到补偿后,电网残余谐波电流很小,所以一次绕组两端的谐波电压并不大。
至此根据逆变器的耐压、耐流要求,就可选择适当的电压比。
6 有源滤波器设计有源滤波器的设计主要包括大功率电压源型逆变器的实现和直流侧电容的设计。
6.1 大功率电压源型逆变器的实现为节省开发和调试周期,大功率电压源型逆变器采用的是智能功率模块PM300CLA120[13]。
该模块集成了6个单元,每个单元有4个引脚,分别是+15V 控制电源、电源地、信号输入引脚、故障输出引脚,各个单元的引脚都是相互独立的,不能联结在一起,所以在设计时都是使用6组独立的电源来控制模块。
该模块可通过的最大电流为300A ,最高阻断电压为1200V ,最大开关频率可达到20kHz 。
内部自带有故障检测电路和保护电路,包括模块过温保护、短路保护、控制欠电压保护等。
实际应用时还应注意以下几点:(1)信号传输延迟的时间应尽可能小,因此本文选择了快速光隔6N137,它隔离的电压高、共模抑制性强、速度快且价格适中。
但该器件工作于TTL 电平,而IGBT 模块的开关逻辑信号的高电平为+15V ,这就需要设计一个电平转换电路。
(2)控制电源V CC 允许的电压变化范围为15(1±10%)V ,但应尽量降低纹波,并使电压的附加噪声降到最小,因此在控制电源的输出端接10µF 及0.1µF 的滤波电容。
(3)电源上电时应先接通控制电源V CC ,然后再加主电源,否则很可能在保护功能还未起作用时IGBT 就已损坏。
(4)IGBT 模块的任何不用的引脚不能悬空,应谨慎处理。
(5)由于模块工作于高频状态,且电流较大,温度上升快,所以即使有过热保护功能,但急剧的温度上升对IGBT 的安全也很不利。
因此设计散热器时应留有充足的裕量以保证管芯结温在额定值以内,并且IGBT 工作时还需配有风机降温。
(6)栅极驱动电路的合理设计也可以减小开通、关断的损耗及过电压,当然由于模块集成了栅极驱动电路,所以严格来说需要设计的只是一个驱动接口电路。
模块使用手册上对驱动电路的要求很严格[13],它关系到模块能否正常工作。
本文采用的是两级快速光电隔离结构:其中一级光耦是在主控制板中,二级光耦是与模块直接焊接在电路板上。
采用两级光耦的结构隔离不同电源控制系统之间的干扰,使模块和控制板都能正常的工作,提高了系统的可靠性。
电路结构如图4所示。
图4 IPM 模块驱动电路示意图 Fig.4 Drive circuit configuration of IPM6.2 直流侧电容设计直流侧电容由三相不可控全桥整流电路供电,为有源滤波器提供了稳定的直流工作电压,免去了控制器对直流电压的控制,从而大大减少了控制算法的复杂程度;同时这种结构下的直流侧电压也不再因有源滤波器输出功率的变化而产生电压波动,提高了有源部分输出的稳定性和准确性。