該電源采用半橋結構串聯(lián)諧振(也稱為串聯(lián)諧振耐壓裝置)逆變電路。主電路原理如圖3所示。在大功率IGBT諧振式逆變電路中,主電路的結構設計十分重要。由于電路中存在引線寄生電感,IGBT開關動作時在電感上激起的浪涌尖峰電壓Ldi/dt不可忽視。由于本電源采用的是半橋逆變電路,相對全橋電路來說,將產生比全橋電路更大的di/dt,正確設計過壓保護即緩沖電路,對IGBT的正常工作十分重要;如果緩沖電路設計不當,將造成緩沖電路損耗增大,會導致電路發(fā)熱嚴重,容易損壞元件,不利于長期工作。

過程是:當VT2開通時,隨著電流的上升,在線路雜散電感Lm的作用下,使得Uab下降到Vcc-Ldi/dt。此時前一工作周期以被充電到Vcc的緩沖電容C1,通過VT1的反并聯(lián)二極管VD1、VT2和緩沖電阻R2放電。在緩沖電路中,流過反并聯(lián)二極管VD1的瞬時導通電流ID1為流過線路雜散電感電流IL和流過緩沖電容C1的電流IC之和,即ID1=IL+IC,因此IL和di/dt相對于無緩沖電路要小得多。當VT1關斷時,由于線路雜散電感Lm的作用,使Uce迅速上升,并大于母線電壓Vcc,這時緩沖二極管VD1正向偏置。Lm中的儲能(LmI2/2)向緩沖電路轉移,緩沖電路吸收了貯能,不會造成Uce的明顯上升。
緩沖元件的計算與選擇
式中:
f—開關頻率
Rtr—開關電流上升時間
IO—最大開關電流
Ucep—瞬態(tài)電壓峰值。
在串聯(lián)諧振緩沖電路的元件選擇中,電容要選擇耐壓較高的電容。二極管最好選擇高性能的快恢復二極管,電阻要用無感電阻。
該電源已經成功地應用于大功率電力測試儀器,與傳統(tǒng)方法相比,不僅測量精度高,而且提高了工作效率。增加了工作安全性,降低了勞動強度。