汽油发电机逆变电路的设计

汽油发电机逆变电路的设计
逆变，即将直流电转化成为交流电的变换，是与整流相反的过程。逆变电路是 发电机逆变电源的核心电路，起着非常重要的作用。它的基本作用是在控制电路的 控制下将中间直流电路输出的直流电转换为频率和电压都符合负载的交流电。

 

 
图3-3电容滤波的三相不可控整流电路
Fig.3-3Three phase rectifier circuit with capacitance filter
电压型全桥逆变电路的原理图如图3-3所示，它是由四个IGBT组成逆变桥的 两个桥臂，可以看成由两个半桥逆变电路结合组成。把四个IGBT中的QI、Q4作 为一对，Q2、Q3作为另一对桥臂，同一桥臂的两个IGBT同时导通，两对交替各导 通180度。如果直流侧直流电压为的矩形波，则全桥逆变电路输出交流电压展 开成傅里叶技术形式为：
41/ 1 1
U_o=——-(sin 効 +—sin 3a)t + - sin 5a)t + )
勿 3 5
其中基波的幅值Um和基波的有效值分别为：
皿3=皿 4=巫丝=0.9 S
3.1.2.1逆变电路功率元件的选择
IGBT 是 Insulated Gate Bipolar Transistor (绝缘栅双极型晶体管)的缩写，IGBT 可以看做由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件，其输入极为MOSFET, 输出极为PNP晶体管，它融和了这两种器件的优点，既具有MOSFET器件驱动功 率小和开关速度快的优点，又具有双极型器件饱和压降低而容量大的优点，其频率 特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz频率范围内，在现 代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用，在较高频率的大、中功率应用中占据 了主导地位，因此本系统釆用IGBT作为功率开关器件。IGBT的选择可以从器件的 电压等级和电流等级、开关时间等方面加以考虑。在本文的系统中母线最高直流输 入电压为800V,则每个IGBT所承受的最高电压也为800V,考虑系统前级为不可 控整流电路，所以逆变电路的输入电压具有一定得冲击性，要为电压尖峰影响留有 一定裕量，这里可以选择电压等级为1200V的IGBT,安全裕度适当，确保逆变电 路能够安全运行。器件的电流等级则要根据它所通过的最大峰值电流来确定。当系 统输出功率2.2KVA时，逆变桥中每个桥臂的IGBT中流过的电流峰值为： / 顼。=72^ = V2x —= 14,14J.考虑到电流纹波以及反并联二极管反向恢
如 ⁰ U_o 220
复尖峰电流，安全裕度去2,因此器件的电流应为30A.
本设计中，根据电压等级和电流等级的要求，选择德国英飞凌公司的IGBT, 型号为IHW30N120R2,自带续流二极管，耐压为1200V,最大平均电流为30A, 此外这款IGBT的开通和关断分别为300ns和800ns,本设计逆变电路载波频率为 12.5KHZ,所以开关时间满足设计要求网。
3.1.2. 2吸收电路的设计
前面说过，IGBT具有开关速度快、饱和压降低而容量大的优点，但也毕竟是 有限的，在开通时能承受的di/dt和关断时能承受的du/dt都比较大，因此有时也需 要对其进行限制。首先分析一下IGBT产生过电压的原因：
(1) 关断过电压
IGBT的开关速度很高，开关时会产生很大的di/dt,从而在模块周边的分布电 感L上会产生很高的Lx(di/dt)(关断浪涌电压)，如果对其不加限制，则可会造成 IGBT的过压击穿。