半橋逆變架構(gòu)分析.ppt

半橋逆變架構(gòu)分析 提綱 引言及問題提出基本原理架構(gòu)及工作狀態(tài)分析全橋和三平架構(gòu)簡介討論 特殊名詞說明 PWM PulseWidthModulationSPIKE電壓 尖峰電壓SNUBBER線路 對尖峰電壓吸收及緩沖線路 引言 下圖是目前公司大部分高頻在線機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖 今天我們討論的內(nèi)容就是DCtoAC部分 問題1 那么怎么樣才能使DC變?yōu)锳C呢 簡單的方法之一 如左圖結(jié)構(gòu) 開關(guān)管Q1和Q2各導(dǎo)通半個(gè)周期 就可以輸出交流方波了 這個(gè)結(jié)構(gòu)就是原始的半橋逆變 問題2 上面簡單方法得到的交流波形是方波存在很多缺點(diǎn) 比如 輸出電壓諧波含量高 輸出電壓不能調(diào)整 有時(shí)UPS要求輸出兼容很多種220 230 240V 那么怎么才能讓方波變成正弦波 理論基礎(chǔ) 帶上述問題 下面介紹一個(gè)概念 定義 沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí) 其效果基本相同沖量指窄脈沖的面積效果基本相同 是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同 這四個(gè)圖的面積一樣 可以認(rèn)為它們的沖量相等 理論基礎(chǔ) 將以上四種形狀的波形作為下圖a電壓源 圖b為輸出電流響應(yīng) 電路輸入 u t 窄脈沖 電路輸出 i t 理論基礎(chǔ) 正弦半波N等分 可看成N個(gè)彼此相連的脈沖序列 寬度相等 但幅值不等用矩形脈沖代替 等幅 不等寬 中點(diǎn)重合 面積 沖量 相等寬度按正弦規(guī)律變化 下面我們再回過頭來看一個(gè)正弦波形 理論基礎(chǔ) 那么我們可反推 只要能切出一系列等高不等寬 并且寬度按正弦變化的矩形脈沖 再加一個(gè)慣性環(huán)節(jié) 那么就可以得一個(gè)正弦波形的效果 SPWM波形 脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形要改變等效輸出正弦波幅值 按同一比例改變各脈沖寬度即可 半橋逆變架構(gòu) 目前公司高頻機(jī)常用的半橋逆變架構(gòu) 驅(qū)動(dòng)介紹 2 加入死區(qū) 防止上下橋短路擊穿 1 PWM 完全互補(bǔ) PMW PWM 輸出正弦波正半周 輸出正弦波負(fù)半周 半橋逆變SNUBBER線路 因?yàn)榘霕蚰孀兪请pBUS架構(gòu) 在關(guān)斷的時(shí)刻要承受正負(fù)BUS的電壓 這就會(huì)導(dǎo)致逆變開關(guān)管的SPIKE電壓比較高 在一般的設(shè)計(jì)中都會(huì)增加SNUBBER吸收線路 下面介紹幾種半橋SNUBBER結(jié)構(gòu) 1 RC式 2 RCD式 3 變形RCD式 上面只是簡單的介紹了幾種基本形式 想深入了解的可以參見以下附件 在實(shí)際應(yīng)用可以多種形式同時(shí)使用 如6 20K的逆變SNUBBER線就同時(shí)用了RCD式和變形的RCD式 以增強(qiáng)吸引效果 全橋逆變介紹 下圖為全橋逆變的基本架構(gòu) 其中V1和V4為一組橋臂 V2和V3為一組橋臂 兩橋臂分別交替導(dǎo)通 當(dāng)然也有一定的死區(qū) 從而改變L和R兩端的電壓極性 實(shí)現(xiàn)直流變交流的過程 三電平逆變架構(gòu)介紹 三電平逆變可以看作是半橋的延伸 英文簡稱NPC NeutralPointClamped 具體的結(jié)構(gòu)圖如下 I字型 T字型 I 字型和 T 字型的驅(qū)動(dòng)波形是一致的 如下圖 兩種架構(gòu)的比較及更詳細(xì)的說明可以參見這個(gè)文檔 有興趣的可以了解一下 關(guān)于半橋逆變的小結(jié) 直流分量問題 之前YHK15 20K出現(xiàn)輸出直流分量偏大的情況 從架構(gòu)上分析 BUS的不平衡和兩橋的差異會(huì)導(dǎo)致輸出電壓的不平衡 LC濾波器的截止頻率 1 6開關(guān)頻率 但實(shí)際應(yīng)該根據(jù)電感的溫升 器件成本來做優(yōu)化設(shè)計(jì) 目前6K機(jī)器L 1 2mH C 25uF 取開關(guān)頻率的1 20 現(xiàn)場討論 1 2 3 現(xiàn)場討論問題屆時(shí)提出 會(huì)后的討論 有興趣的同事可以找一臺半橋逆變的機(jī)