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IGBT串聯(lián)諧振式電壓型逆變器的工作原理

該電源采用半橋結(jié)構(gòu)串聯(lián)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(jié)構(gòu)對整個(gè)產(chǎn)品的性能十分重要，由于電路中存在引線寄生電感，IGBT開關(guān)動作時(shí)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(chǎn)生比全橋電路更大的di／dt。正確設(shè)計(jì)過壓保護(hù)即緩沖電路，對IGBT的正常工作十分重要。如果緩沖電路設(shè)計(jì)不當(dāng)，將造成緩沖電路損耗增大，會導(dǎo)致電路發(fā)熱嚴(yán)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(lián)快速二極管，在電壓型逆變器中，為了避免開關(guān)器件因Cd的短路電流而損壞，在開關(guān)器件換流過程中，上、下橋臂ICBT必須遵守先關(guān)斷后開通原則，即應(yīng)留有死區(qū)時(shí)間(T。)。

IGBT串聯(lián)諧振式電壓型逆變工作過程如下：

當(dāng)VT2開通時(shí)，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(shí)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(lián)二極管VD1、VT2和緩沖電阻R2放電。在緩沖電路中，流過反并聯(lián)二極管VD1的瞬時(shí)導(dǎo)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＋I(xiàn)C，因此IL和di／dt相對于無緩沖電路要小得多。當(dāng)VT1關(guān)斷時(shí)，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(shí)緩沖二極管VD1正向偏置，Lm中的儲能（LmI2／2）向緩沖電路轉(zhuǎn)移，緩沖電路吸收了貯能，不會造成Uce的明顯上升。

由于負(fù)載電路是采用品質(zhì)因數(shù)為Q的LC串聯(lián)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(fù)載電流則與逆變器的輸出電流相同。這樣，串聯(lián)諧振電路的自身成了電流源。逆變器的輸出電壓與負(fù)載無關(guān)，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(fù)載的影響。在死區(qū)時(shí)間中，電流會通過IGBT的反并聯(lián)二極管繼續(xù)流通，這種逆變器具有如下特征。

(1)容易投入負(fù)載電力。配線電感可以和負(fù)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(yīng)加熱負(fù)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(guān)器件并聯(lián)，就可構(gòu)成這種系統(tǒng)，因而實(shí)用性強(qiáng)。

(2)負(fù)載匹配容易。選擇開關(guān)器件，必須考慮最合適的電流和電壓。為了便于實(shí)現(xiàn)負(fù)載匹配，逆變器一艘都通過匹配變壓器輸出�？梢酝ㄟ^調(diào)整匹配變壓器的初次級線圈匝比來獲得必要的負(fù)載電力所需的負(fù)載電壓以及滿足開關(guān)器件的最佳工作電壓要求。而在設(shè)計(jì)時(shí)，只要把匹配變壓器的漏感簡單地加進(jìn)負(fù)載電感就可達(dá)到目的，設(shè)計(jì)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(fù)二極管，電阻要用無感電阻。

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