電力電子裝置設(shè)計(jì)與應(yīng)用08匯編

1、20、控制電路設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)主電路保護(hù)的設(shè)置 這里所講的保護(hù)，主要是針對電源變換裝置里的器件，需要保護(hù)的狀態(tài)包括：過電壓、過電流、過熱等。 電力電子裝置里的許多元件，特別是半導(dǎo)體器件，對電壓電流非常敏感，正確地設(shè)置保護(hù)電路，對電源變換裝置的安全運(yùn)行至關(guān)重要。過電流：過電流：過電流是最容易出現(xiàn)的故障，可分為兩類，一類是由電源變換裝置的供電對象-負(fù)載引起的，負(fù)載過重甚至發(fā)生短路，必然導(dǎo)致裝置內(nèi)的器件發(fā)生過流。第二類過流故障發(fā)生在裝置電路內(nèi)部，當(dāng)器件參數(shù)變化，損壞，溫度變化，電路整定參數(shù)發(fā)生變化時(shí)均可能發(fā)生。 從電路結(jié)構(gòu)看，負(fù)載接于輸出濾波電路之后，當(dāng)負(fù)載過重或短路發(fā)生時(shí)，首先是濾波電容的電流快速上升

2、，濾波電感的電流上升的較慢（決定于濾波電路的輸入電壓、濾波電感的電感量和負(fù)載）。 逆變電路UiLCLRUoILIOIC 如果過流狀態(tài)維持時(shí)間過長， 增長到了較大數(shù)值，則會使主電路開關(guān)器件受到損壞 。IL 為了防止這種過流導(dǎo)致故障發(fā)生，必須盡快檢測出電流的變化，并通過保護(hù)電路制止過流繼續(xù)發(fā)展，因此過流檢測裝置應(yīng)該設(shè)置在濾波電容之后的電流通路上（AB之間）。AB負(fù)載電流檢測裝置 對于交流電流，過流檢測裝置可使用電流互感器或霍爾電流檢測器件，它們的檢測速度較快，線性好，霍爾電流檢測器件較貴，電流互感器較經(jīng)濟(jì)。 電流互感器如圖所示：在環(huán)形導(dǎo)磁鐵心上穿繞N匝（黃色），被檢電流導(dǎo)線穿過鐵心（紅色），則：U

3、RIORNIUOR UR可作為輸出電流信號，向保護(hù)電路提供參考電壓。 對于直流電流，過流檢測裝置可使用電流分流器或霍爾電流檢測器件。分流器原理和電阻相同，當(dāng)直流電流通過分流器時(shí)，在其兩端產(chǎn)生壓降，可用該電壓向保護(hù)電路提供電流信號。用分流器檢測電流時(shí)，如不采取特殊措施，主電路和保護(hù)電路將共地?；魻柶骷t不會。 保護(hù)電路的控制結(jié)果，根據(jù)需要可設(shè)計(jì)為限流型或截止型。不允許電源變換裝置斷電時(shí)，須按限流型設(shè)計(jì)，電路原理較為復(fù)雜。截止型保護(hù)電路原理較為簡單。 第二類過電流保護(hù)的設(shè)置較為復(fù)雜，不同的電路有各種保護(hù)方案。就本例而言，電路內(nèi)部的過電流，均可反映到逆變電路輸入端的直流母線上，為了簡化電路，可在輸入

4、端設(shè)置過流檢測裝置。電路如圖所示：輸入整流濾波電路逆變電路輸出電路直流電流檢測裝置CD 過流檢測裝置應(yīng)該設(shè)置在濾波電路之后的電流通路上（CD之間）。 逆變電路直流端輸入的是脈動(dòng)直流，考慮到隔離要求，電流檢測裝置一般都使用霍爾器件。 在設(shè)計(jì)正確的電路里，逆變電路輸入端出現(xiàn)過流是不允許的，因此，該電流檢測裝置輸出的過流信號，應(yīng)該使保護(hù)電路停止逆變電路工作。 上述兩類過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間需要統(tǒng)一協(xié)調(diào)，因負(fù)載過流，保護(hù)電路的動(dòng)作時(shí)間一定要早于直流側(cè)過流保護(hù)電路動(dòng)作時(shí)間，否則會產(chǎn)生錯(cuò)誤的保護(hù)動(dòng)作，將負(fù)載過流判斷為電路內(nèi)部非正常過流。 除電子保護(hù)外，當(dāng)裝置發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的損壞時(shí)，必須使裝置從電網(wǎng)上脫離開。切斷

5、裝置和電網(wǎng)的連接，一般都由熔斷器或具有過流脫扣的自動(dòng)開關(guān)來完成。 變流裝置自動(dòng)脫扣開關(guān)熔斷器過電壓：過電壓：過電壓也可針對負(fù)載，用電負(fù)載的電壓值即不可以超過某一最高值，也不可以低于某一最低值，因此，電源變換裝置需設(shè)置輸出端的“過欠壓”保護(hù)。檢測裝置設(shè)置電路如圖： 逆變電路UiLCLRUoILIOICAB輸出電壓檢測裝置URE 過壓檢測裝置應(yīng)該設(shè)置在濾波電路之后的輸出電壓端（AE之間）。 對于交流電壓，過壓檢測裝置可使用電壓互感器（變壓器）。如果是直流輸出電壓則可采用電阻分壓取樣的形式。 負(fù)載變化引起輸出端電壓的正常變化，經(jīng)過一定時(shí)間后電壓應(yīng)該恢復(fù)設(shè)定值，為了不出現(xiàn)錯(cuò)誤的保護(hù)動(dòng)作，過欠壓保護(hù)一般

6、應(yīng)具有反時(shí)延特性，即過壓越多保護(hù)電路動(dòng)作時(shí)間越短，反之則具有較長的時(shí)間延遲。 電路內(nèi)部出現(xiàn)過壓往往是電路故障或輸入電壓故障引起的，當(dāng)電壓超過設(shè)計(jì)值較多時(shí)，會使器件擊穿，導(dǎo)致裝置損壞，輸入整流濾波電路逆變電路輸出電路直流電壓檢測裝置CF 因此需設(shè)置內(nèi)部電壓檢測裝置。逆變電源常把電壓檢測裝置設(shè)置在直流電壓輸入端。為了隔離電壓，電阻分壓采樣后的信號可使用光電耦合器件進(jìn)行隔離。這種過壓保護(hù)電路的動(dòng)作時(shí)間越快越好，由負(fù)載引起的電壓波動(dòng)，不應(yīng)達(dá)到該保護(hù)電路的動(dòng)作設(shè)定值?？刂齐娐饭ぷ麟娫?電源變換裝置的控制電路，需要低壓工作電源，直接使用交流電網(wǎng)供電的裝置，可通過電源變壓器、整流器、穩(wěn)壓器得到。 使用直流作

7、為輸入電源的裝置，可以設(shè)計(jì)小功率變換器來得到低壓電源，如單端反激式開關(guān)電源。 低壓電源可能需要多路，且相互之間還需要隔離，圖示為一典型的三相逆變電源控制電路的低壓電源供電方案。整流穩(wěn)壓電源整流穩(wěn)壓電源整流穩(wěn)壓電源整流穩(wěn)壓電源K1驅(qū)動(dòng)K3驅(qū)動(dòng)K5驅(qū)動(dòng)K2、K4、K6 驅(qū)動(dòng)整流穩(wěn)壓電源整流穩(wěn)壓電源整流穩(wěn)壓電源控制電路需要隔離的檢測電路1需要隔離的檢測電路2 圖中的驅(qū)動(dòng)電路，適合使用有光電隔離的專門驅(qū)動(dòng)集成電路。 目前已有一些不需要獨(dú)立電源的自舉式驅(qū)動(dòng)集成電路如：2110。但在大功率高電壓應(yīng)用場合，以及抗干擾方面還存在問題。 為了保證低壓電子電路（控制、驅(qū)動(dòng)、檢測電路）工作可靠，這些獨(dú)立的電源穩(wěn)壓電路應(yīng)靠近用電電路，與低壓電子電路之間的連線盡可能短，能將獨(dú)立電源直接設(shè)計(jì)