變頻電源設(shè)計(jì)：整流、驅(qū)動(dòng)、逆變、濾波模塊詳述

　　在本文中應(yīng)用IR2130時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　　(1)因?yàn)镮R2130內(nèi)部的三路驅(qū)動(dòng)高壓側(cè)電力MOS管的輸出驅(qū)動(dòng)器的電源是通過(guò)自舉技術(shù)來(lái)獲得的，為防止自舉電容兩端電壓放電，二極管應(yīng)選用高頻快恢復(fù)二極管。為防止自舉電容放電造成其兩端電壓低于欠電壓保護(hù)動(dòng)作的門檻電壓值，電容的取值應(yīng)充分大，當(dāng)被驅(qū)動(dòng)的功率MOS器件的開(kāi)關(guān)頻率大于5 kHz時(shí)，該電容值應(yīng)不小于0.1μF，如圖4所示。

　　(2)由于IR2130內(nèi)部的6個(gè)驅(qū)動(dòng)器輸出阻抗較低，直接應(yīng)用它來(lái)驅(qū)動(dòng)電力MOS管會(huì)引起被驅(qū)動(dòng)的電力MOS器件的快速開(kāi)通和關(guān)斷，這有可能造成被驅(qū)動(dòng)的電力MOS管漏源極間電壓的振蕩。為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，可在被驅(qū)動(dòng)的電力MOS管柵極與IR2130的輸出之間串聯(lián)一個(gè)15~22Ω、功率為1/4 W的無(wú)感電阻(對(duì)電流容量較小的電力MOS管，該電阻值可增加到30~50Ω)，如圖4所示。

　　1.3逆變模塊設(shè)計(jì)

　　逆變電路根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)的不同可分為兩種：直流側(cè)是電壓源的稱為電壓型逆變電路，直流側(cè)是電流源的稱為電流型逆變電路。本文中是電壓型逆變電路。用三個(gè)單相逆變電路就可以組合成一個(gè)三相逆變電路。在三相逆變電路中，應(yīng)用最廣泛的是三相橋式逆變電路。三相橋式逆變電路的基本工作方式也是180°導(dǎo)電方式，即每個(gè)橋臂的導(dǎo)電角度為180°，同一相(同一橋臂)上下兩個(gè)橋臂交替導(dǎo)電，各相開(kāi)始導(dǎo)電的角度依次相差120°。這樣，在任一瞬間，將有三個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)通，可能是上面一個(gè)橋臂下面兩個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)通，也可能是上面兩個(gè)橋臂下面一個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)通。本文設(shè)計(jì)的三相橋式逆變電路如圖5所示，其中UA和UB之間的電壓為整流之后的直流電壓。本設(shè)計(jì)中三相逆變電路的開(kāi)關(guān)器件采用了價(jià)格低廉的MOS功率管IRF640，其耐流值是18 A，耐壓值為200 V，開(kāi)關(guān)頻率可以達(dá)到兆級(jí)赫茲以上。其中每個(gè)MOS管后面都并聯(lián)了一個(gè)續(xù)流二極管，續(xù)流二極管是負(fù)載向直流側(cè)反饋能量的通道，起著使負(fù)載電流連續(xù)的作用。

　　圖4 IR2130驅(qū)動(dòng)電路

　　圖5三相橋式逆變電路圖

　　逆變電路中采用正弦脈沖寬度調(diào)制(SinusoidalPulse WidthModulation，SPWM)技術(shù)來(lái)控制MOS管導(dǎo)通和關(guān)斷，其中SPWM波由型號(hào)為TMS320F2812的DSP芯片產(chǎn)生。

　　當(dāng)使用微控制器實(shí)現(xiàn)SPWM調(diào)制時(shí)通常采用對(duì)稱規(guī)則采樣方法，此時(shí)三相逆變器輸出線電壓的基波和諧波幅值分別為：

　　基波幅值=√3 aUd/2

　　式中：a為調(diào)制度;Ud為直流側(cè)電壓。

　　1.4濾波模塊設(shè)計(jì)

　　SPWM逆變電路由于其固有的特性，輸出波形中含有大量的諧波，在接入負(fù)載前必須進(jìn)行濾波。根據(jù)消諧控制的特點(diǎn)，簡(jiǎn)單的二階LC低通濾波器就能滿足要求。因?yàn)殡娙萜鰿對(duì)直流相當(dāng)于是開(kāi)路的，而對(duì)交流阻抗小，所以C應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。電感L對(duì)直流阻抗小，而對(duì)交流阻抗大，所以L應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。逆變電路如圖6所示。

　　圖6逆變電源濾波電路