三相變頻電源如何優化
阿新 • • 發佈:2019-02-21
位置 sha 設計 無法 目前 -o 輸入 容器 所有 直流母線的設計:
目前國內中小功率變頻電源的功率母線主要有以下幾種:
1.寬度2、3cm,厚度2、3mm的窄銅條,適用於中功率的變頻電源,缺點是寄生電感大。
2.印刷電路板母線主要用於小功率的變頻電源,缺點是通過的電流小。
3.圓銅導線是最常用的功率母線,適用於中功率變頻電源,缺點是寄生電感大。
叠層功率母線基於電磁場理論,把連線做成扁平截面,在同樣截面下做得越薄越寬,它的寄生電感越小,相鄰導線內流過相反的電流,其磁場抵消,也可使寄生電感減小。所謂叠層功率母線是以又薄又寬的銅排形式叠放在一起,各層之間用高絕緣強度的材料隔離,整個母線極之間的距離比較一致,以減少互感,各層銅排都在所需要的端子位置處同其他層可靠絕緣地引出,使所具有不同電位的端子表露在同一平面上,以便於把主電路中的所有器件與之相連。使用叠層功率母線將IGBT和整流管等模塊、散熱器、電容器組合在一起,叠層功率母線與器件之間的連接是用不同的端子和插接件等來完成的,以便相連接時的接觸表面與母線之間的接觸電阻非常小,也使得寄生電感成數量級地減小,從而使Ldi/dt的過電壓應力降至最低,保證裝置工作在最佳狀態。
隨著功率的加大,以上功率母線就不適合了,會帶來一些問題, 大功率變頻電源的功率器件在開關過程中,由於從直流儲能電容至IGBT器件之間的直流母線上的寄生電感和IGBT模塊自身電感的影響,會產生很高的尖峰電壓,這種尖峰電壓,會使器件過熱,甚至有時使IGBT失控並超過器件的額定安全工作區而損壞。因而,必須將開關過程中產生的尖峰電壓限制在允許範圍內,降低尖峰電壓一般有兩種方法:一是通過增加柵極驅動電阻來減小di/dt,但選擇合適的柵極驅動電阻很困難,若驅動電阻太大,導致dv/dt減小,開通時間和關斷時間延長,增加了開關損耗;二是減小直流回路功率母線的分布電感。由於上述幾種功率母線都存在著不同的缺點,為此采用叠層功率母線。
二、整流電路的改進:
對三相輸入的變頻電源,一般采用三相橋式不可控整流,直流側采用電容濾波。這種電路輸入電流的基波分量相位與電源電壓相位大體相同,因而基波功率因數接近1。但其輸入電流的諧波分量卻很大,給電網造成嚴重汙染,也使得總的功率因數很低。諧波使公用電網中的元件產生了附加的諧波損耗,降低了發電、輸電及用電設備的效率,大量的諧波流過中性線時會使線路過熱甚至發生火災。諧波還會對鄰近的系統產生幹擾,重者使系統無法正常工作。
目前國內中小功率變頻電源的功率母線主要有以下幾種:
1.寬度2、3cm,厚度2、3mm的窄銅條,適用於中功率的變頻電源,缺點是寄生電感大。
2.印刷電路板母線主要用於小功率的變頻電源,缺點是通過的電流小。
3.圓銅導線是最常用的功率母線,適用於中功率變頻電源,缺點是寄生電感大。
叠層功率母線基於電磁場理論,把連線做成扁平截面,在同樣截面下做得越薄越寬,它的寄生電感越小,相鄰導線內流過相反的電流,其磁場抵消,也可使寄生電感減小。所謂叠層功率母線是以又薄又寬的銅排形式叠放在一起,各層之間用高絕緣強度的材料隔離,整個母線極之間的距離比較一致,以減少互感,各層銅排都在所需要的端子位置處同其他層可靠絕緣地引出,使所具有不同電位的端子表露在同一平面上,以便於把主電路中的所有器件與之相連。使用叠層功率母線將IGBT和整流管等模塊、散熱器、電容器組合在一起,叠層功率母線與器件之間的連接是用不同的端子和插接件等來完成的,以便相連接時的接觸表面與母線之間的接觸電阻非常小,也使得寄生電感成數量級地減小,從而使Ldi/dt的過電壓應力降至最低,保證裝置工作在最佳狀態。
隨著功率的加大,以上功率母線就不適合了,會帶來一些問題, 大功率變頻電源的功率器件在開關過程中,由於從直流儲能電容至IGBT器件之間的直流母線上的寄生電感和IGBT模塊自身電感的影響,會產生很高的尖峰電壓,這種尖峰電壓,會使器件過熱,甚至有時使IGBT失控並超過器件的額定安全工作區而損壞。因而,必須將開關過程中產生的尖峰電壓限制在允許範圍內,降低尖峰電壓一般有兩種方法:一是通過增加柵極驅動電阻來減小di/dt,但選擇合適的柵極驅動電阻很困難,若驅動電阻太大,導致dv/dt減小,開通時間和關斷時間延長,增加了開關損耗;二是減小直流回路功率母線的分布電感。由於上述幾種功率母線都存在著不同的缺點,為此采用叠層功率母線。
對三相輸入的變頻電源,一般采用三相橋式不可控整流,直流側采用電容濾波。這種電路輸入電流的基波分量相位與電源電壓相位大體相同,因而基波功率因數接近1。但其輸入電流的諧波分量卻很大,給電網造成嚴重汙染,也使得總的功率因數很低。諧波使公用電網中的元件產生了附加的諧波損耗,降低了發電、輸電及用電設備的效率,大量的諧波流過中性線時會使線路過熱甚至發生火災。諧波還會對鄰近的系統產生幹擾,重者使系統無法正常工作。
三相變頻電源如何優化