2kw逆变电源主电路设计电VIP

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN2kw主路设计电目 录1. 前····························································确 定 选···································· · · · · ·2. 部分设计整流设计部分2.1.1 整流二极管2.1.2 整流二极管保护设计滤波容Cd取斩 波 电 路 计···································· · · · · · · · · · · · · · · · · · ·2 . 3 . 1 斩 波 参 数 ···································· · · · · · · · ·逆变部分设计2.4.1 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）242 IGBT…3. ……计································导 线 线 径 及 估 铜 窗 占 率························4.心得体会5.考文献附录1：电路电气原理总图附录2：元件型号规格1.、重量轻、节材、节能、转换效果高等特点，现已得到了广泛应用。目要有单端正激式、单端反激式、推挽式、半桥式、全桥式等多种类型。根据需求可采用不同形式满足其需求。目IGBT（绝缘栅双极型晶管）是中常用功率器件，已逐步取代原晶闸管、晶管、场效应管（MOSFET）。由于桥式在功率开关器件耐压要求可以稍低，并有较高功率输出，现通常采用全桥式来实现较大功率输出。课程设计所要求做2kw设计（要求：网压380v，允许10%,交流压向负载供）。确定根据负载谐振形式不同，可以将器分为串联谐振式器和并联谐振式器两种2-12-2分别给出了两种器。1-1构 1-21.1.2。从路原理角度来看两种路是完全对偶。这种对偶性主要表现在以下几个方面1-1所示。1-1两种比较综合比较和优缺点从适合高频小功率应用的角度本设计用路。调节方式网10所以要通过调节定高频原I从而10定高频使负载正常工作。调主要方法是侧调。则调方式1-31-36α从而稳定网动但结合信号部分说对而言信号动更为容源中功方式功1-4：1-4功方式框图前端二极不dT1T占空比得到0～Ud之间任意值本设计选不PWM软方式。W源主设计5W逆变电源主电路图采用二极管整流，得到脉动的直流电；再用电解电容进行滤波，输出稳定的电压；考虑电网电压波动，通过检测高频变压器原边线圈电I 并与额定值相比较，10IGBT器件逆变，并用SPWM控制方式对逆变开关器件进行控制。从而使输出端得到一系列幅值相等而脉冲宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或者需要的波形。按照一定的规则对个脉冲的宽度进行调制，即可以改变逆变电路输出的电压的频率。此电路特点：（1）可以得到相当接近正弦波的输出电压；整流电路采用二极管，可以获得接近1的功功率因数；2主要功率器件的计算和整流380V电源，整流电路相式波整流电路。定电压变，输电压U=380V,则通过相式不可控整流输出电压直流值：0U==513V0整流滤波电压：2380V=537V2(±10%波动)则整流滤波最高电压：U =110%U=110%537V=590V1max 1整流滤波最低电压：U1min=90%U1=483VPd=2kW,考虑设整流器、斩波器、逆变器的效率的都为%9890﹪，率为：PP dM

20000.9

WP =I P =I dM 则最大整流输出电流:PI = MP

=2.4W

=4.5AU1537VU1整流二极管模块的选择（1）二极管的平均通态电流为1/3Idm(1/3应是三相整流中，每组二极管通过电I3的1/3)值I= M。3D3I=M=4.5A =2.6A3D 3二极管电流定额：DI =2 I =2D

2.6A=3.3A(2倍安全余量)DN

1.57二极管电压定额：UNRM=21.1U1100(V)=选择额定电流为4A，额定电压为1200V的快速恢复整流二极管型号：MUR4120。整流二极管的保护设计过压保护正常工作时，二极管能承受的最大峰值UM有一定的限度。超过此峰值电压的就算过电压。在这个流装置中，任何偶然出现的过电压均不应该超过元件的不重复峰值电压UDSM，而任何周期性出现的过电压则应小于元件的重复峰值电压URSM。这两种电压都是经常发生和不可避免的。因此，在变流电路中，必须采用种有效保护，以种态过电压，保护二极管元件不。态过电压的一有3种：①用电阻消耗过电压的能量；②用非线性元件限过电压的幅值；③用储能元件吸过电压的能量。若以过电压保护装设的部位来分，有交流侧保护，直流侧保护和元件保护3种。（以下计算均为经验公式)RCRC35kA520kA。U1mA

2UVU1mA2U1(±10%)则：2U1mA

768V因为通操35kA故R ～R VJY型额1000V5k。V1 V3②通元件RC图示。RCF容 C(2.5~5)103I (F)F容耐UC1.5U)R一般取R=10～30,对取满足：P 1.75R

2106(W)mIF（A）UdUmFC/I /AFC/I /AR/1020501002005001000121008040201052通元件端并联C21所示。1RC=510-34FF；U 1.5c

1500V；R=10PR

2-6

2W。U U U 1mA d00A×=71V41200A。快速熔断器选用原额定额定U

。

I

IR来①交采用快速熔断器额定额定U

。

I

IR交I K IN 2 ZxIIZxK2所以：

I KI2

KI2

3.67A1 F0～F3RS3750V,考虑熔体额定电流应选4A～L）,1801 ②二极管的过电流保护：I K IRN 2

3.67，故交流侧快速熔断器FU1～FU6选择RS3额定电压750V,熔体额定电流4A的快速熔断器。③直流侧过电流保护采用快速熔断器I I

=4.4A，故直流侧快速熔断器FU7～FU8选择RS3额定电压750V,熔体额定电流10A的快速熔断器。2.1.2滤波电容Cd选择Cd的作用：三相全波整流输出的直流脉动频率300Hz，为了供给逆变平滑的直流电压，必须输入整流电路和逆变器之间加入滤波电容，以减小整流输出后直流电的交流成分。滤波电容一用电解电容器。电解电容Cd往往只被人们误解城市滤波电容。实际上，电解电容Cd除了滤波意外更重要的的作用是吸收负载电感的反馈能量，起无率交的作用。电容加了变器的率，保了逆变器的。Cd的6 U 谐波脉动电压 限制在6 U d(6) 1CId(6)CIU0d U0

（I

6脉动电流市电网频率，f=50Hz时，=314rad/s)定电解电容时，应考虑电网波动±10%，输出整流输出电压为最低值为P090%U=0

462V

；要保输出率

5.2A；0%90U0；Cd

5.2A513V6/s1%

538FU 21.1U3300F/600V2.3.12dfrz=4.5A1=537V537V，380VU= 2U为380V()2dUd=

380V。TT=(+150d150t()d+1500)=V，IGBT格1200V过=～2=～AAVT选IT1MBH05D_120情况下仍保证通能力靠范围内。反二极Ds反二极Ds4.5A第四章二极基余额10A额1200V快速恢复二MUR10120续二极DfDf10A1200VMUR10120LrCrfrIomaxL 1r r

KU1cIcdM

12103

0.84.5

760.0HIC 1 IdM

1

0.083Fr KUr c 1

2103 0.8K=。Lr=160,C =1500。fT(1)Ud=380

2

=650V2IGBUUcesp

=6500=；15041TT1200V(2)IGBT模块=N=21. I N2P

I U0N2 U 10

Ns10U10=U1=537V;U200V2dPd,I20=U

2000W110V

18.2A。20I

U2018.2A

110V

3.7A。10 20U10

537VT=×0=×=1.86如选用IGBT给是在结温TC=25℃下ICS应按下列给予确I = 2××=×=5.5A，2峰系IT单位时间(1min)过载容量系IGBTIC减小系据U =987VI =IIGBT型号CS1MBH05D_120TT这说明实际工作选用IGBT是可行IGBT保护过保护功率回路吸收6示,IGBT关断浪涌和续极管反向恢复浪涌在某些应用吸收还可减少IGBT开关损耗通常有典型4种吸收路选择时考虑功率路大小来选择相应吸收路IGBT的过保护如图2─2示2─2IGBT过保护路C

I (tC

t )fi ；UCETA）tT,tT,CTVF~F=F）t= on3CC-20kHzD()=

ton =ton×fton=D=f

0.12010t

=5

T)源R= on3C

确定所=10Ω。③二管DD35-85ns反向恢复和截止之迅速转换提高了器件使用并改善了波形整输出=～2=～9A10A1200可靠范围内所器件型0。保护保护熔断器额定IGBT额定~2倍裕量，即=~2=8.25A～A，URN=1000V。所FU9～FU121000V,熔体额定10A快速熔断器。3高器设计高器主参数高器输出功PT=Pd=2000W;1=537V；次级输出2V：fz；0A；0.9。设计时要查找足设计要求。然后在根据厂家提供手册(一般可在厂家网站获得)选取具编号并获得其具特性参数。规格取通常可先估算然后由输出功和估算计算。如果手头缺少上述资可利常Ap法进行估算取。P106A AA T P e Q BK式中：

sm m CAe为(cm2）；AQ为窗口面积（cm2）；PT为标称输出功（W）；Bm是工作感应强度（G）；是线圈导线电流密度通常取=2～3(A/mm2)；Km是窗口填充系数一般取～；fs为开关；KC是填充系数对KC=。要取AeAW接近且大式(1)中AP值。取=2A/mm2并将PT2000W；Km=0．4：KC=；f=2Ox103(Hz)：mS一起代人式得A AA

2000

106

69.4P e W

2103

20.41EE3─1所示。3─1AeAw可按下面的式子进行估算。eAECeA Fw2（D-E）根据3─1EE110/1103─1所示3─1尺寸e则Ae

666

7.1w 2w

7.42-3.13.56c2因此EE118/170的功率容量为：A A AP e w

12.9613.56175.72000WAP=VN INMAX

108

108

537

49.5P 4fBAm e

4fBAm e

420103100013.5650N NS P

U20U10

10.210A I20

18.2

9.1mm2C2 2,,,,232因为f

2kH,所以允许采取的最大线径为dA

MAX

229.1

mm如为13股并绕。

N 2

C2d2

3.140.472

13.1同理，对于变压器原边，其绕组导线截面积为PA TUP

2.07mm

2。为0．94mm 的公制漆包10A

2.07N1

C1d2

3.140.472

2.9股，取整为3股并绕。铜窗的占有率估算如下：d d0.4AW

NN(P 1

)2N2

N( )2，即220.413565033.140.47210133.140.472得所以，铜窗是富裕的。此高频变压器计算参数基本符合要求。.心得体会在此次设计中，我翻阅的大量的书籍，期刊。在短时间内检索出自己想要的相设计有了的。所设计不仅仅是设计，要实设计内。相，在时的中我的、保护、裕量、各种损耗等因素，然，在中必须到。同时团队协作也是十分重要的，当我在设计中遇到困难，我会和同共同讨论，翻阅书籍、