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三相逆变器驱动电路设计时需要注意什么?

作者:海飞乐技术 时间:2018-05-23 10:21

  我们都知道,对于采用PWM交-直-交脉宽调制的三相变频调速逆变器的驱动电路,它是工作在开关状态,而且又要求的开关速度较快,要得到较理想的换流性能,它所驱动的大功率管容量又很大,所以对于电路的设计就提出了较高的要求。
  如驱动电路对信号的传递,是各级电平要跟随。在无信号时,输出应为低电平。信号延时的时间不得大于2µs。开关速度不得大于2µB。驱动电流大小要适当,即要使功率管在导通时有一定的饱和深度,又不能过深而造成截止困难。要适应电源有较大幅度的波动。在截止时要有良好的轴流。驱动电路宜简不宜繁等等。
 
  1. 问题的提出
  我在最近几年,应用和调试变频调速器中,对三相逆变器驱动电路进行了反复的改进和调试,从中体会很深,对以下几点在设计电路时要特别加以注意。
  (1)对于主控器送来的信号,驱动器只能做电流放大 而不得发出倒相,有了倒相,当某一级发生故障时,要会发生误驱动,而使功放损坏。
  (2)驱动波的前后沿应该很陡,并且波形的失真要小,这样各级之间在直接偶合时,接加速电容。
  (3)由于驱动电路一般是不采用稳压供电,那么就须配足够大的滤波电介电容,一般要求在4700µF以上。 驱动电压一般不要过高,在6伏左右 因为电压过高会使驱动管的负载电阻功耗太大而不好选择。
  (4)驱动管的功耗要选择较大的,特别是在加饱和电路以后,功率管电流较小时,驱动管会进入放大区,这时会使管子有很大功耗,易使驱动管烧坏。
  (5)为了保证功放管的快速截止,必须要设计截止时轴流电路。轴流反向电压一般不要大于5V。轴流的效果不要达到在方波后沿中看到图1-A中的延时点,而要如图1-B中的那样表示的一条直线。

图1  功放管波形 
图1  功放管波形
  (6)驱动电路中的各三极管,除了要选用有足够大的IC及PC以外,对β要选大于150的,因为当IC增大时β会变小。另外对Vcco要筛选,一般要选Vcco在35V以上。
  (7)设计抗饱和电路是很必要的,它既能使功率管在小负载时,不因驱动电流过大饱和以及太深,而使截止性能欠佳,又能保证在功率管大电流时,有足够的驱动电流,以保证在这时不会由饱和区退到放大区,而损坏功率管。
  (8)按饱和电路一般从功率管集电极由二极管反馈到驱动管基极,如图2所示。这样虽然能起抗饱和作用,但在功率管小负载时驱动管就会工作在放大状态,当该管PC不够大时就会烧坏。为此采用如图3所示电路,D1为抗饱和管,这样既达到了饱和,又不会使驱动管损坏。
图2 二极管D1反馈到驱动管的基极电路
图2 二极管D1反馈到驱动管的基极电路
图3  加D1二极抗饱和管的位置图
图3  加D1二极抗饱和管的位置图

  (9)驱动电路中各三极管都应工作在开关状态,既减少了各管子的功耗,又减少了发热,这样就要求各管子1h要足够大。
  (10)光电偶合器的传输比1b一般都小于1,因此,供给其原边发光二极管的电流必须要足够大,一般要大于10mA,传输比要选大于0.5的较好。元器件的性能良好,是能够满足功放的要求。
  下面的电路图4,已被几种规格的BPTS变频调速器所采用,是比较实用的驱动电路,只要元器件的性能良好,就能够满足功放要求。
图4 驱动管电路原理图(CBS为功放管) 
图4 驱动管电路原理图(CBS为功放管)



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