模块化逆变阿坝矿用变压器的设计

在逆变技术的进一步普及应用中,越来越多的产品?设备要求逆变阿坝矿用变压器像阿坝矿用变压器一样模块化,并成为该产品?设备的一部分?通常在这种场合,要求逆变阿坝矿用变压器容量较小?负载单一,并要求控制其体积和成本?显然,再采用标准逆变阿坝矿用变压器的方案就不合适了,这需要仔细考虑系统方案,简化控制,在保证性能指标的同时,减小体积,降低成本?

本节以某新型鱼雷定向陀螺用的模块化逆变阿坝矿用变压器为例,介绍模块化逆变阿坝矿用变压器的设计?本例的负载特性为感性,输出电压有个切换过程,在要求输出电压固定的场合,去掉电压切换部分即可?

该模块阿坝矿用变压器为三相400HIz逆变阿坝矿用变压器,采用24V输入电压,要求输出电压在通电30s内变为68V,此时负载电流为3A?30s后,陀螺的启动过程结束,要求输出电压无间断地切换为36V,并提供1A负载电流,稳压精度为2%,输入?输出隔离?模块外形尺寸不大于120mm130mm×50mm?

1.系统设计

模块阿坝矿用变压器的系统设计直接决定产品的最终性能?现采用以下方案构成SPwM型逆变器,系统框图见图8-16TRM相逆交桥切换图8-16。

(1)控制方案

模块化逆变阿坝矿用变压器的负载一般已知,其特性也不复杂,没有进行实时计算的必要?因此,采用查表法是很合适的,将控制波形的SPWM数据事先计算出来,存入ROM中,可使控制部分得到************的简化?调节母线电压可以进行输出电压的控制,虽然这种方式不利于三相分相控制并有一定滞后,在大容量逆变器中不常见,但在三相平衡负载场合,是完全可以满足要求的?所以,本系统实际采用了PWM?PAM两种控制方式?控制部分是系统的关键,本文将进行详细介绍?

(2)主电路设计

主电路需将24V输入电压变换为较高的?可调节的母线电压?选择性能优良的CDC模块,可缩短设计周期,提高产品可靠性。

DC/DC模块选用VICOR产品?该产品采用了ZCS/zVS(零电流/电压)技术,突出优点是高效率?高功率密度?高可靠性?低电磁干扰,同时,可以利用其I/O隔离的特性实现系统的隔离?若使用两只24V变48V?输出功率为150W的VICOR模块,输入并联,输出串联,可获得96V的母线电压。

检验功率不计各处损耗,******输出功率为:(68×3)W=204(W)?

两只模块输出功率可达300W,可以满足系统要求?,

检验电压正常工作输出36V时,若利用率为0.7,调制度为******值1,则所需电

压为(36/0.7)W=51.5V?输出68V时,若利用率仍为0.7,调制度为******值1,则所需直

流电压为(68/0.7)W=97V?

这是空载时所需的电压,当带重载时,因线路阻抗和系统输出阻抗的存在,所需的母线电压更高,所以必须采取措施提高利用率?计算SPwM数据时,可适当地过调制,并在电路中稍微加大滤波,就可达到目的?逆变桥使用MOSFET构成三相逆变全桥,滤波网络中的电容采用三角形连接方式以加强滤波作用?

(3)保护与控制阿坝矿用变压器

当有异常情况出现时,有两种方法切断输出:一是封锁控制数据,如选择ROM数据全为零的空页,此法方便快速;二是断开母线电压,此法有利于负载的安全?这里选择后者?VICOR模块的GATEIN端是其功率提升同步端,也是该模块的使能端,拉低该端电压即可关闭模块( Is=6mA)?它以一IN端电位为基准,故检测的过流?过压信号均须以光耦与之隔离?

控制部分已相当简单,阿坝矿用变压器功率很小,采用线性三端稳压器即可?除简便外,还有可靠?电磁干扰小的优点?固定一只模块的输出电压以获得控制阿坝矿用变压器,而调节另一只来控制系统输出电压的幅值?