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潮州三相400Hz中频电源核心工作原理(近期更新)

发布时间: 作者: 系统软件工程师 分类:电源技术知识库

三相400Hz中频电源用于向航空机载设备、雷达天线和电动舵机提供交流电能。潮州本地电子制造企业使用的三相400Hz中频电源,近期更新了整流、逆变、滤波和控制四个核心部分。下文按信号传递顺序说明。

输入整流与滤波

三相380V/50Hz交流电从输入端接入后,先经过EMI滤波器。EMI滤波器抑制电网向电源传入的高频干扰,也阻止电源内部的开关噪声进入电网。然后交流电进入三相全桥整流电路,整流二极管选用快恢复类型,反向恢复时间小于100纳秒。整流后的电压为脉动直流,正负母线上各有一组电容串联构成直流母线电容。两组电容之间连接均压电阻,保证母线电压平衡。近期更新的电源在直流母线电容之前增加了预充电电阻和继电器。设备上电时,控制器先闭合预充继电器,电网经电阻向电容充电。当母线电压上升到设定值后,短接电阻,进入正常状态。此举减少了对电网的冲击,也保护了整流二极管。输入侧的电流互感器将交流电流信号送到控制板,用于输入过载保护。

逆变桥与驱动

逆变桥将直流母线电压变换为高频脉冲列。六个IGBT开关管组成三组半桥,每组半桥的中点作为一相输出。控制板产生的脉冲信号经过光耦隔离和驱动芯片放大,分别控制六个IGBT的通断。为避免同一桥臂直通短路,上下管的开通信号之间设置死区时间。死区时间当前设定为2微秒。近期更新的驱动电路采用负压关断方式,在关断时给IGBT门极加上负8V电压,提高抗干扰能力。IGBT集电极和发射极之间并联了RC吸收电路,抑制关断时的尖峰过压。在潮州地区气温较高、湿度较大的使用条件下,该吸收电路还涂有三防漆,防止漏电。IGBT的开关频率设为18kHz,输出脉冲列中的载波成分远高于400Hz基波,便于后级滤波器滤除。

输出变压器与滤波

逆变桥输出的脉冲列电压幅值等于母线电压,通过变压器降压或升压,得到符合负载要求的电压。变压器采用高磁密硅钢片,绕组匝比根据输出相电压要求确定。潮州常用的三相400Hz中频电源输出线电压为115伏或230伏,以设备铭牌为准。变压器原边采用三角形接法,副边采用星形接法,线电压与相电压之间保持固定比例。滤波电路由三相电感器和电容器组成。电感器磁芯选用铁硅铝材料,电感量在线性范围内波动小。电容采用低等效串联电阻的薄膜电容。近期更新的滤波参数使空载到满载范围内,输出电压波形失真率小于2%。实测一周内,输出频率维持在400Hz正负0.1Hz以内。阻尼电阻并联在滤波电容两端,用于吸收负载切换时产生的振荡能量。

控制与保护

控制板以DSP芯片为核心,完成信号采集、运算和脉冲生成。输出侧电压互感器和电流互感器将电压电流信号转换为小信号,经过调理电路送入DSP的模拟输入口。DSP内部生成三相互差120度的正弦调制波和固定频率的三角载波,通过比较生成SPWM脉冲。输出频率的调节通过改变调制波的周期完成。近期更新的算法增加了输出电流前馈和母线电压前馈,动态响应速度提高。保护环节包括软件保护和硬件保护。软件保护检测到过流或过压时,立即将脉冲输出置为高阻状态。硬件保护则通过快速比较器直接封锁驱动信号,动作时间小于1微秒。故障类型和动作时间可在显示屏上查看。控制面板上的按键用来修改输出电压和频率的设定值,也可以选择通信模式。

环节器件近期更新
整流快恢复二极管预充电回路
逆变IGBT模块[1]负压关断与RC吸收
滤波铁硅铝电感低THD参数
控制DSP前馈算法

山东运电气有限公司供往潮州的三相400Hz中频电源,按上述结构进行设计。该公司在潮州有现场安装记录,设备运行数据可在售后档案中查阅。实际价格需要根据容量、输出电压和通信接口确定。查看本站网页上的电话,与山东运电气有限公司联系,电话沟通获取报价。

参考文献

  1. IGBT模块 — 来源:百度百科

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