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三相逆變器驅動電路設計時需要注意什么?

作者:海飛樂技術 時間:2018-05-23 10:21

  我們都知道,對于采用PWM交-直-交脈寬調制的三相變頻調速逆變器的驅動電路,它是工作在開關狀態,而且又要求的開關速度較快,要得到較理想的換流性能,它所驅動的大功率管容量又很大,所以對于電路的設計就提出了較高的要求。
  如驅動電路對信號的傳遞,是各級電平要跟隨。在無信號時,輸出應為低電平。信號延時的時間不得大于2µs。開關速度不得大于2µB。驅動電流大小要適當,即要使功率管在導通時有一定的飽和深度,又不能過深而造成截止困難。要適應電源有較大幅度的波動。在截止時要有良好的軸流。驅動電路宜簡不宜繁等等。
 
  1. 問題的提出
  我在最近幾年,應用和調試變頻調速器中,對三相逆變器驅動電路進行了反復的改進和調試,從中體會很深,對以下幾點在設計電路時要特別加以注意。
  (1)對于主控器送來的信號,驅動器只能做電流放大 而不得發出倒相,有了倒相,當某一級發生故障時,要會發生誤驅動,而使功放損壞。
  (2)驅動波的前后沿應該很陡,并且波形的失真要小,這樣各級之間在直接偶合時,接加速電容。
  (3)由于驅動電路一般是不采用穩壓供電,那么就須配足夠大的濾波電介電容,一般要求在4700µF以上。 驅動電壓一般不要過高,在6伏左右 因為電壓過高會使驅動管的負載電阻功耗太大而不好選擇。
  (4)驅動管的功耗要選擇較大的,特別是在加飽和電路以后,功率管電流較小時,驅動管會進入放大區,這時會使管子有很大功耗,易使驅動管燒壞。
  (5)為了保證功放管的快速截止,必須要設計截止時軸流電路。軸流反向電壓一般不要大于5V。軸流的效果不要達到在方波后沿中看到圖1-A中的延時點,而要如圖1-B中的那樣表示的一條直線。

圖1  功放管波形 
圖1  功放管波形
  (6)驅動電路中的各三極管,除了要選用有足夠大的IC及PC以外,對β要選大于150的,因為當IC增大時β會變小。另外對Vcco要篩選,一般要選Vcco在35V以上。
  (7)設計抗飽和電路是很必要的,它既能使功率管在小負載時,不因驅動電流過大飽和以及太深,而使截止性能欠佳,又能保證在功率管大電流時,有足夠的驅動電流,以保證在這時不會由飽和區退到放大區,而損壞功率管。
  (8)按飽和電路一般從功率管集電極由二極管反饋到驅動管基極,如圖2所示。這樣雖然能起抗飽和作用,但在功率管小負載時驅動管就會工作在放大狀態,當該管PC不夠大時就會燒壞。為此采用如圖3所示電路,D1為抗飽和管,這樣既達到了飽和,又不會使驅動管損壞。
圖2 二極管D1反饋到驅動管的基極電路
圖2 二極管D1反饋到驅動管的基極電路
圖3  加D1二極抗飽和管的位置圖
圖3  加D1二極抗飽和管的位置圖

  (9)驅動電路中各三極管都應工作在開關狀態,既減少了各管子的功耗,又減少了發熱,這樣就要求各管子1h要足夠大。
  (10)光電偶合器的傳輸比1b一般都小于1,因此,供給其原邊發光二極管的電流必須要足夠大,一般要大于10mA,傳輸比要選大于0.5的較好。元器件的性能良好,是能夠滿足功放的要求。
  下面的電路圖4,已被幾種規格的BPTS變頻調速器所采用,是比較實用的驅動電路,只要元器件的性能良好,就能夠滿足功放要求。
圖4 驅動管電路原理圖(CBS為功放管) 
圖4 驅動管電路原理圖(CBS為功放管)



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