2 逆变器的工作原理和波形
波形简图如图4所示,左臂为超前桥臂,其上下两支开关管的激励信号为恒频调宽的脉冲,右臂为滞后桥臂,其上下两支开关管的激励信号为恒频恒宽的脉冲。下面我们把实现软开关的过程作简要分析。
2.1 初级状态(t1,t2)
S1和S4导通,此时变换器向次级负载输出能量,这时的工作状态与我们通常的硬开关PWM的工作方式一样。
2.2 状态2(t2,t3)
S1关断,S4维持导通,由于S1和S3上都并有电容(C1和C3),因此S1关断时,回路的电流并未同时截止,而是通过S4、L和T给C1充电,给C3放电,此时变换器继续向次级负载输出能量。A点电流经谐振电感L及变压器T到达B点,如电感L的能量还未释放完,则电流通过S3的体二级管续流,即S3的两端电压为零,为S3提供了零电压开通的条件,S4关断时,S4上的电流已近似为零,因此S4此时为零电流关断。
2.3 状态3(t3,t4)
此时S1、S2、S4均处于截止状态,由于变压器的漏感Ls(漏感非常小)使电路内还有一定能量,引起阻尼振荡,其频率与负载无关,只与L及S2和S4的分布电容(C1和C3)有关,由于C1和C3比S2和S4的分布电容大得多,因此这种振荡只有在S2和S4的漏一源两端上观察到,在S1和S3的漏一源两端上无振荡。这种振荡会增加S2和S4的损耗,对S1和S3无影响。为了降低在S2和S4上的损耗,满足S2和S4在准零电压状态开通,只需满足以下条件:T3=t4-t3=T/2,T为振荡周期。如果T太小可以增大电感L,为使S2和S4安全工作不误导通,应适当增大T3,这时可根据不同情况增大L,而C1和C3在满足T2≥RC的情况下,应取得小一些,功率管采用MOSFET时,C1和C3一般取得1000~4700pF,功率管采用IGBT时C1和C3一般取大一些(10~20nF)。
经过上述3个状态后变换器就完成了半个周期,后半周期与此相同。
2.4 状态2和状态3的时间设定
设计是否合理是实现软开关和满足最大占空比的关键。从前面的工作过程分析看出状态2设得太大占空比就会减小,功率管的峰值电流会增大,次级整流二极管的反向耐压就会提高,这样就会增大功率管和二极管的损耗,高频燥声也会增大。因此,应尽量增大占空比,但如果状态2设计小了,C1和C3不能充分充放电,S1和S3就不能实现零电压开关,其损耗会增加,这是不允许的。状态3时间的最佳值比较临界,状态3时间长了由于高频振荡会增大S2和S4的损耗,状态3时间短了容易造成S2和S4瞬时短路,功率管采用MOSFET时,状态3时间一般在300ns左右,功率器件采用IGBT时一般取大一些(300~600ns)。
3 逆变器驱动波形死区及前后沿设置
S1和S3及S2和S4驱动波形的死区设置,S1和S4或S3和S2波形的前后沿的相对位置的设置如图5所示。
4 结语
实验结果表明,设计出的大功率软开关弧焊逆变器不仅体积小、重量轻、生产成本低,而且具有高效率和高可靠性,ICBT的开关损耗大大减小。该焊机的工艺性、可制造性、可维护性都达到了一个很高的水平。
【本文标签】: 多层 pcb 多层PCB面板 公司设备 沉金板
【责任编辑】:鼎纪电子PCB 版权所有:http://www.dj-pcb.com/转载请注明出处