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一文详解直流馈电三相逆变器的真面目,快来围观!

2020-11-12 10:35 来源:互联网 编辑:Emma

对于三相逆变器而言,发展还是非常迅猛的。请问各位工程师们对三相逆变器有多了解呢?通过本文的详细解析,希望能有助于工程师快速理解!

纹波

想象一下,您正在设计伺服、计算机数控(CNC)或机器人应用的下一个功率级。这种情况下,功率级是低压直流馈电三相逆变器,电压范围为12 VDC到60 VDC ,额定功率小于1 kW。该额定电压涵盖通常用于电池供电马达系统或低压直流馈电马达系统中的电池电压的范围。另外,您可能还要满足这样的要求:在无需额外冷却功率级的情况下设计这个产品。它必须尽可能小,以满足目标应用程序的需求,当然它需要低成本。

三相逆变就是转换出的交流电压为三相,即 AC380V,三相电是由三个频率相同、振幅相等、相位依次互差120°的交流电势组成。

那么,在这种情况下,想出一个可接受的解决方案来设计一个满足这个假设(虽然要求很高)的逆变器,从而满足以上要求。因此,在开始定义指定的功率级、电流检测和保护电路之前,考虑采用智能栅极驱动器伺服驱动器的48V/500W三相逆变器参考设计非常重要,该参考设计极其实用且易于理解。

三相逆变器的定义就是将直流电能转换为交流电能的转换器,其基本原理就是SPWM,硬件架构为四个功率模块组成单相、三相桥式电路,桥式输出至负载间串接低通滤波元件,

该参考设计采用高度集成的IC实现了小尺寸要求,包括三个具有100%占空比工作的半桥栅极驱动器。可选的源/汇电流从50 mA到2 A不等。VDS传感可实现过流保护,防止损坏功率级和马达。由于错误的脉冲宽度调制配置,VGS握手功能可保护功率级免受射穿。

控制回路具有两个信号产生源,一个是固定幅值的三角波(调制波)发生器,一个为正弦波发生器,利用三角波对正弦波进行调制,就会得到占空比按照正弦规律变化的方波脉冲列,调制比不同

了解为什么效率、保护和集成是高达60VDC的紧凑型直流馈电驱动器的重要设计因素。典型的低压直流馈电伺服驱动功率级可如图1所示进行分区。图1基于直流馈电伺服驱动功率级模块。绿框所示为模块。

一个正弦周期脉冲列数等于调制波频率除以基博频率)。再用方波脉冲列去控制上述桥式电路,在输出上就得到了符合要求的正弦电压电流了。

通过将故障检测添加到半桥栅极驱动器以实现VDS传感和软关断,可以构建稳健的系统。这些功能允许栅极驱动器系统检测典型的过流或短路事件。这样做可在不增加额外的电流传感或硬件电路的情况下实现死区时间插入,从而确保MCU无法提供错误的驱动信号,这可能会导致功率级或马达因短路而导致损坏。

逆变器使用CPU控制,高品质,智能化正弦波输出,属本产品特有的特点。

一个考虑因素是优化效率,以降低散热器和辐射发射(EMI)与开关速度的成本。通过100 V单桥或半桥场效应晶体管(FET)栅极驱动器实现这些功能需要额外的有源和无源元件,这会增加物料清单(BOM)成本和印刷电路板尺寸,同时通常会降低修改栅极驱动强度等参数的灵活性。在分析系统效率时,电流传感电路、具有低DS(on)和低栅极电荷的FET能够实现快速切换,从而影响系统效率性能。通常,系统设计人员希望实现功率级99%的效率。

在研究设计过程中,一定会有这样活着那样的问题,这就需要我们的科研工作者在设计过程中不断总结经验,这样才能促进产品的不断革新。

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