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基于SA4828的三相组合式逆变器设计

发布时间:2020-07-21 17:47:20 阅读: 来源:游泳池厂家

1引言

本文引用地址:电源设备是一种量大面广、通用性很强的电子产品。几乎在现代通讯、电子仪器、计算机、工业自动化、电力工程、国防等部门都要使用电源,在其它各个行业及日常生活中,电源也得到了广泛应用。随着科学技术的发展,对电源设备也提出了更高的要求。为了满足众多的用户,电源的规格品种是越来越多,由于电源的应用对象具有多样性、新颖性和复杂性,所以电源设备不仅要做到高质量、高效率、高可靠性,而且要有适应其各式各样负载的输出特征。三相输出的逆变电源,在集中供电等多数情况下,都会面临三相负载不平衡问题,严重的是负载100%不平衡。即使电源在安装使用之初,尽量分配三相负载达到平衡,可在用电过程中却无法保证三相负载同时开、关机,加上逆变器内阻比起发电机的内阻要大得多,因而引起的各种影响不得忽视。

为了取得标准一致便于分析,将三相负载100%不平衡,定义为两种情况,第一种情况为其中一相满载,另外两相空载;第二种情况为两相满载,另一相空载。

我们大致统计一下负载不平衡对输出电压的影响,如表1所示。

表1负载不平衡对输出电压的影响三相负载不平衡度0%~20%21%~35%36%~50%51%~100%三相电压不平衡度2%5%10%≥10%

一般三相逆变电源,输出电压的不平衡度指标为2%。从表1可看出,当负载不平衡度>20%时,电压不平衡度已经超标。

三相负载100%不平衡时,引起逆变器的输出有的相电压升高,有的相电压降低,使逆变器无法正常工作,甚至造成负载损坏。于是解决三相逆变电源,在负载100%不平衡时,能正常工作刻不容缓。然而,单纯要求用户在使用过程中,保持三相负载平衡,显然不现实,只有在逆变电源本身寻找切实可行的解决办法。

目前解决负载100%不平衡,采用的办法有两种,一是将输出变压器,三相绕组重新分配后再串联起来。这种方法虽然简单,部分解决了负载不平衡,但没有彻底解决负载100%不平衡的情况,同时电压的稳定度不高。二是将逆变部分,分为三个独立的桥式逆变器,然后按相位差120°、240°的相序,组合为一个三相输出的逆变电源。这种系统彻底解决了负载100%不平衡的问题,结构关系非常明确,保证了三相输出电压平衡,电压稳定度高。但电路较复杂,器件增多,成本提高。在产品设计之初,必须考虑产品最终的各项技术指标及性能,然后决定系统的工作模式与控制方式。综合以上两种方案,我们在研制新产品过程中,为了达到较好的输出电压稳定度和平衡度,采取了第二种方案。在系统设计中优化电路,减少器件,降低成本。特别是采用MITEL公司的SA4828与单片机,简化控制电路取得较明显效果。

图1系统原理框图

图2SA4828管脚图

2系统构成

主电路主要由AC/DC整流滤波、DC/AC三个独立的单相桥式逆变器、输出滤波三大部分所构成。原理框图如图1所示。

输入三相380V、50Hz交流电压,经EMI抑制、整流、滤波后的直流高压,供给三个单相半桥逆变器。三个逆变器分别在控制电路相位差120℃、240℃的驱动信号作用下,输出SPWM波形。最后经三个独立的变压器及滤波电路,组合成所需要的三相输出电压。其中逆变器开关管,采用了IPM智能模块,由于开关管两端通、断峰值电压很小,所以不需再加特殊的吸收电路。输出变压器采用了集成电感技术,使变压、滤波一体化,降低了噪声,提高了效率,增加了可靠性。电路简单明了,无论负载如何不平衡,都不会使三相输出电压的不平衡度超标。

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