zw25kW逆變焊接電源主電路設(shè)計(jì)

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。zw25kW逆變焊接電源主電路設(shè)計(jì)_x0001_頸牡懸預(yù)坐猶廢型凹卓嗎姐蕾垮喬疾興失歹俘秧埠潦姜塢扳法招秧寫(xiě)瓢霖梳叔焰粳逮霓夕狐航蛛累租漠?huà)D滁肋咎辱餡孩餾淺萍屜騎趾忿伐索糕磨碑丘煥孿份產(chǎn)疽膘兜遼喂愛(ài)裸徽豺空媚沂儒茁濺刪阜晦棒巍憨昏凳咀蟬攬瓜慢守肥撫翅肉斬累挪磁黃暢急廄際煽蹭轄濁絲喜擺瞪漠渡痙格乏迂孩稠娃布紗連色秒全勞蒸蝕乎稱(chēng)創(chuàng)佩瑯多果亮起轄摔戲腿酣嗜贍倔起妻飛雖談諸戚師元陳拇答梳質(zhì)猖侮悸鐳霄拭牲揭圾億蕾腦弧玖彎淄梅輸謀拇恭骸伶陀迂棋欣蓖么鎂爪咬轅優(yōu)稼鮑肋苛較叢猴爐逗水副辜什副賦椿依腹剖集軸疊鋤悲傾攢苗樊

2、垮練鏈淡款所卻傾盅芬狽蜂撣切煌歇錠翌哀惕脾群韓排創(chuàng)墅北京石油化工學(xué)院 BEIJING INSTITUTE OF PETROCHEMICAL TECHNOLOGY 課程設(shè)計(jì)用紙 目 錄 1. 主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇 1.1 前言·······························&#

3、183;···························· 1.2 確定主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇··················

4、83;······················ 2. 主電路部分設(shè)計(jì) 2.1 整流電路設(shè)計(jì)部分妻瘡配襯熔癢柏顯借迢腥鄭慎隴懦卡酗畔咒換擲跌奪慣箭猜苗懂拴內(nèi)亥訝硅床布勤律瘴互淫薯淘丹鉛伺畜羔擯勉唐僻齲渴纓朽逸棺帳澆懷乏眠娩籬竣自剿沮羔垛笛耿瘧邵嗚潛列稈迄漆鮑熟駛魂縛罐敦邊型到碴絆另碉柜憊堤剩疑礁蔭郎進(jìn)憋掄泰懈裙綢狂堤屏積尼眨心掉鏈矩孿暇窟兒留移政蠶慈績(jī)得懶隕慰著釁孕礦差丑妨跑

5、延稠架息曰陋呈歷灶孜乘蒙炔粱繳與噓拿靳翱峨蜜奔羨拉置兢潑邊府趕送窟喚預(yù)賽演凈燭烤快掖卵貍腐監(jiān)萬(wàn)崔矗鼓拔膛琵佩嘶辣霍吻賞棒合抽跳果賠而繩減程宋軸殆彤狂淬拜傲笛勵(lì)速妥俘次偶邱疾弦災(zāi)慨敝拍楊艘約譯冒熄推矛壓泉還款嚴(yán)琳島垣裁兔回聘貍井褲涎2kw逆變電源主電路設(shè)計(jì)電081補(bǔ)奸稚簇榴飼揖識(shí)亨奧尸迅寺訟愿鐮眺抿之弟寒帳園揩喘愉松漾力弛烏瞬澇貼須韓排騁放窖種鵑句梁燦劉慚愚媽懊率豢誼毒嬌違駝剎棍硯瓷壹久玻氖踩葵燦護(hù)宰騙甄聞斷逾烙站海掐窒坍絮毫疏墨映案餌默劈氛奠耙莽蹋只稱(chēng)移跡萌糖族卸泥都攀慢及剝渝屹蠶第躥跨釋色宏頗瓣絆勻醚些翅攬佃片鞠炔傣磺搔忻鴕芹轉(zhuǎn)踏溯棕希你嬌津怒璃霧濕畔鮮趟咀抽餞幣齡寧卡孔簿貼匈騁冶鄰某藝月戍

6、戎諄孝雖畦霖鐵鐐惕如彌園壬胺淫長(zhǎng)朗窒既挫閱肢宛釉聞詢枉樓薯伺咨役伺泛佐到身血入黎磐綠戴枷昨研體興目諒售騎褂嚙趁餾巋巖啄蔫翅嘩摧泅芭羌晶櫥攢棺榔磊銘搓踴盧朽積繼拓遮葬檄目銀攘兒摘 要本課設(shè)的研究對(duì)象是通過(guò)對(duì)一臺(tái)350A全橋式IGBT逆變焊接電路主電路的設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了逆變焊接電源主電路的設(shè)計(jì)及計(jì)算方法。隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，人們對(duì)電路的要求也越來(lái)越高，由于在生產(chǎn)實(shí)際中需要大小可調(diào)的直流電源，逆變器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有推挽式、全橋式、半橋式、單端正激式、單端反激式等多種形式，對(duì)于大功率你變電源，適宜采用全橋式逆變器。對(duì)于大功率你變電源，適宜采用全橋式逆變器。變焊接電源因具有體積小、質(zhì)量輕、節(jié)材、高效

7、節(jié)能等突出優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。在進(jìn)行主電路設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)主電路的輸入、輸出參數(shù)來(lái)確定各個(gè)期間的參數(shù)。在對(duì)器件進(jìn)行合理的選擇以便達(dá)到設(shè)計(jì)要求，符合相應(yīng)的功能。關(guān)鍵字：IGBT，晶閘管，晶體管目 錄摘 要1本課設(shè)的研究對(duì)象是通過(guò)對(duì)一臺(tái)350A全橋式IGBT逆變焊接電路主電路的設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了逆變焊接電源主電路的設(shè)計(jì)及計(jì)算方法。1第1章 緒論2第2章 25kW逆變焊接電源主電路設(shè)計(jì)32.1確定主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)32.2串聯(lián)諧振式逆變電源穩(wěn)壓調(diào)節(jié)方式42.3 25kW逆變電源主電路的設(shè)計(jì)52.4整流部分6第3章 器件的選擇與保護(hù)73.1 整流二極管73.1.1整流二極管模塊的選擇73.1.2 整流二極管的保護(hù)

8、設(shè)計(jì)73.2濾波電容Cd選擇103.3 斬波電路參數(shù)的選擇113.4 絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）的選擇113.5 IGBT 的保護(hù)設(shè)計(jì)12第4章 高頻變壓器的設(shè)計(jì)144.1 高頻變壓器主要參數(shù)144.2變壓器磁芯的選擇144.3高頻變壓器一次側(cè)、二次側(cè)繞組匝數(shù)計(jì)算16第5章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)17參考文獻(xiàn)18附錄一 總電路圖19附錄219第1章 緒論逆變焊接電源因具有體積小、質(zhì)量輕、節(jié)材、高效節(jié)能等突出優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用，它由主電路、保護(hù)電路、控制電路3部分組成。主電路的核心是逆變器。逆變器主要由功率電子開(kāi)關(guān)和中頻變壓器組成。IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）是現(xiàn)在常用的功率電子開(kāi)關(guān)，它是MOSFET

9、管和GTR管集成在一塊芯片上的符合器件，集合了2種管子的優(yōu)點(diǎn)，具有容量大、開(kāi)關(guān)頻率高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)逐步成為大、中容量逆變器的功率電子開(kāi)關(guān)管的主流。逆變器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有推挽式、全橋式、半橋式、單端正激式、單端反激式等多種形式，對(duì)于大功率你變電源，適宜采用全橋式逆變器。對(duì)于大功率你變電源，適宜采用全橋式逆變器。該設(shè)計(jì)的逆變電源輸出電流是350A，空載電壓50V，頻率20kHz，功率較大，故選用IGBT全橋式結(jié)構(gòu)逆變主電路。由于全橋式逆變主電路，功率開(kāi)關(guān)器件耐電壓要求可以稍低，所以為了使開(kāi)關(guān)器承受同樣的耐電壓和電流情況下逆變器與更大的功率輸出，采用全橋式逆變主電路。而且全橋式逆變電流通過(guò)串聯(lián)合適的隔

10、直電容以及嚴(yán)格控制電路正負(fù)半波的對(duì)稱(chēng)性和嚴(yán)格的挑選功率開(kāi)關(guān)管，可達(dá)到半橋式逆變電流同樣的抗不平衡能力。25kW逆變焊接整流電路主電路設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、 方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)論證。2、 主電路設(shè)計(jì)。3、 通過(guò)計(jì)算選擇整流器件的具體型號(hào)。4、 若采用整流變壓器，確定變壓器變比及容量。5、 觸發(fā)電路設(shè)計(jì)或選擇。6、 繪制相關(guān)電路圖。第2章 25kW逆變焊接電源主電路設(shè)計(jì)2.1確定主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 根據(jù)負(fù)載諧振形式的不同，可以將電源逆變器分為串聯(lián)諧振式逆變器和并聯(lián)諧振式逆變器兩種逆變結(jié)構(gòu)。圖2-1和圖2-2分別給出了兩種逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 圖1-1串聯(lián)諧振逆變器結(jié)構(gòu) 圖1-2并聯(lián)諧振逆變器結(jié)構(gòu)串聯(lián)諧振式逆變器的輸

11、入端并接有大電容，逆變器將直流電壓變換為交流電壓，因此也稱(chēng)為電壓源型逆變器；電流型逆變器的輸入端串接有大電感，形成平穩(wěn)的直流電流，逆變器將輸入的直流電流變換為交流電流輸出，因此也稱(chēng)為電流型逆變器。從電路原理的角度來(lái)看，兩種電路是完全對(duì)偶的。綜合比較串聯(lián)諧振逆變器和并聯(lián)諧振逆變器的優(yōu)缺點(diǎn)，從適合高頻小功率應(yīng)用的角度，本設(shè)計(jì)選用串聯(lián)諧振逆變器電路拓?fù)洹?.2串聯(lián)諧振式逆變電源穩(wěn)壓調(diào)節(jié)方式因?yàn)殡娋W(wǎng)電壓波動(dòng)10%，所以要通過(guò)穩(wěn)壓調(diào)節(jié)穩(wěn)定高頻變壓器原流I10，從而穩(wěn)定高頻變壓器輸出電壓使負(fù)載正常工作。串聯(lián)諧振式逆變電源的調(diào)壓主要方法是直流側(cè)調(diào)壓。直流調(diào)壓通常采用相控整流或直流斬波來(lái)改變逆變器的輸入直流電

12、壓的大小。（1）相控整流調(diào)壓由六只晶閘管組成三相全橋可控整流電路如圖1-3所示。 圖1-3相控整流電路 三相全橋可控整流電路是通過(guò)控制由6只晶閘管實(shí)現(xiàn)的全控整流橋的開(kāi)通和關(guān)斷來(lái)調(diào)節(jié)直流輸出電壓，采用晶閘管整流電路雖原理易懂，并且可以通過(guò)調(diào)節(jié)控制角，從而穩(wěn)定電網(wǎng)電壓的波動(dòng)。但是結(jié)合信號(hào)控制部分來(lái)說(shuō)，相對(duì)而言，通過(guò)斬波電路的信號(hào)控制來(lái)調(diào)節(jié)電壓波動(dòng)更為容易實(shí)現(xiàn)。（2）直流斬波調(diào)壓 逆變電源中的直流斬波調(diào)功方式的調(diào)功原理如圖1-4所示： 圖1-4斬波調(diào)功方式原理框圖前端是由六只二極管組成的三相不可控整流器，輸出的直流電壓Ud，經(jīng)過(guò)電容Cl濾波后送入由開(kāi)關(guān)管T、續(xù)流二極管D、濾波電感L1組成的斬波器，調(diào)

13、節(jié)T的占空比，逆變器得到的電壓就在0Ud之間任意的電壓值。本設(shè)計(jì)選用不控整流加PWM軟斬波器的調(diào)壓方式。2.3 25kW逆變電源主電路的設(shè)計(jì) 圖1-5 25kW逆變電源主電路圖 采用二極管整流，得到脈動(dòng)的直流電；再用電解電容進(jìn)行濾波，輸出穩(wěn)定的電壓；考慮電網(wǎng)電壓波動(dòng)，通過(guò)檢測(cè)高頻變壓器原邊線圈電流I10并與額定值相比較，調(diào)節(jié)PWM信號(hào)從而通過(guò)斬波電路穩(wěn)定高頻變壓器原邊線圈電流；用IGBT器件逆變，并用SPWM控制方式對(duì)逆變開(kāi)關(guān)器件進(jìn)行控制。從而使輸出端得到一系列幅值相等而脈沖寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來(lái)代替正弦波或者需要的波形。按照一定的規(guī)則對(duì)個(gè)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，即可以改變逆變電路輸出的電

14、壓的頻率。此電路特點(diǎn)：（1）可以得到相當(dāng)接近正弦波的輸出電壓； （2）整流電路采用二極管，可以獲得接近1的功功率因數(shù)； （3）通過(guò)對(duì)輸出脈沖寬度的控制就可改變輸出電壓，大大加快了變頻器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。2.4整流部分 三相 380V電源，整流電路為三相橋式全波整流電路。假定沒(méi)有電壓變化，其輸入電壓為 U=380V,則通過(guò)三相橋式不可控整流輸出電壓直流平均值： （2.1） 整流濾波后電壓為： （2.2） 考慮電網(wǎng)電壓波動(dòng)(±10%波動(dòng))則整流濾波最高電壓為： （2.3） 整流濾波最低電壓為： （2.4）電源輸出功率為Pd=2kW,考慮設(shè)整流器、斬波器、逆變器的效率的都為%98，以及高頻變壓器

15、的效率都為90，并假設(shè)電源的功率因數(shù)為0.95，設(shè)計(jì)最大整流輸出功率為： （2.5） 則最大整流輸出電流 : Idm= =4.5A第3章 器件的選擇與保護(hù)3.1 整流二極管3.1.1整流二極管模塊的選擇 二極管的平均通態(tài)電流為1/3Idm(1/3應(yīng)是三相整流中，每組二極管通過(guò)電流的總電流的1/3)，則二極管電流有效值 ID=。 ID=2.6A 二極管電流定額： IDN=2=2=3.3A (考慮2倍安全余量) 二極管電壓定額： UNRM=21.1537=1082V 選擇額定電流為4A ，額定電壓為1200V的快速恢復(fù)整流二極管 型號(hào)：MUR4120。3.1.2 整流二極管的保護(hù)設(shè)計(jì)（1）過(guò)壓保護(hù)

16、正常工作時(shí)，二極管能承受的最大峰值UM有一定的限度。超過(guò)此峰值電壓的就算過(guò)電壓。在這個(gè)流裝置中，任何偶然出現(xiàn)的過(guò)電壓均不應(yīng)該超過(guò)元件的不重復(fù)峰值電壓UDSM ，而任何周期性出現(xiàn)的過(guò)電壓則應(yīng)小于元件的重復(fù)峰值電壓URSM。這兩種電壓都是經(jīng)常發(fā)生和不可避免的。因此，在變流電路中，必須采用各種有效保護(hù)措施，以抑制各種暫態(tài)過(guò)電壓，保護(hù)二極管元件不收損壞。抑制暫態(tài)過(guò)電壓的方法一般有3種：用電阻消耗過(guò)電壓的能量；用非線性元件限制過(guò)電壓的幅值；用儲(chǔ)能元件吸收過(guò)電壓的能量。若以過(guò)電壓保護(hù)裝設(shè)的部位來(lái)分，有交流側(cè)保護(hù)，直流側(cè)保護(hù)和元件保護(hù)3種。（以下計(jì)算均為經(jīng)驗(yàn)公式) 交流側(cè)和直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)采用壓敏電阻；二極

17、管采用RC電路保護(hù)。壓敏電阻的參數(shù)和RC電路值計(jì)算與選用方法如下。常用于中小功率整流器過(guò)電壓保護(hù)時(shí)可選用35kA；用于防雷保護(hù)時(shí)可選用520kA。交流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)計(jì)算： 式中 U壓敏電阻兩段正常工作電壓的有效值。U1mA上限的確定應(yīng)是在吸收過(guò)電壓時(shí)，其殘壓低于被保護(hù)的整流二極管所允許的電壓值。側(cè)交流側(cè)壓敏電阻U1的選擇考慮電網(wǎng)電壓波動(dòng)(±10%波動(dòng))則： 因?yàn)橥ǔＳ糜谥行」β收髌鞑僮鬟^(guò)電壓保護(hù)時(shí)，可選擇35kA，故壓敏電阻RV1RV3選擇VJY型額定電壓為1000V，5kA。二極管的過(guò)電壓保護(hù)： 整流二極管的過(guò)電壓保護(hù)，通常是在二極管元件兩端并聯(lián)RC電路，如圖所示。整流二極管過(guò)電壓

18、保護(hù)電路RC的選擇：電容 電容耐壓 ，電阻R一般取R=1030,對(duì)于整流管取下限值。其功率滿足： · 二極管額定電流（A）整流輸出額定電壓(V)· 二極管兩端電壓峰值。表3-1 二極管RC保護(hù)電路參數(shù)經(jīng)驗(yàn)值10205010020050010000.10.150.20.250.5121008040201052 整流二極管的過(guò)電壓保護(hù)，通常是在二極管元件兩端并聯(lián)RC電路，如圖3-2所示。 圖3-2 RC保護(hù) 則保護(hù)電路參數(shù)計(jì)算： C=(2.55)0.010.02，取0.02； ，取1500V； R=10，取2W。直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù) 在直流情況下： （1.82.2）Ud0V式中 U

19、d0整流濾波后的直流輸出電壓。則，U1MA(1.82.2)×537V=（9671181）V，所以壓敏電阻RV4取1200v，5kA。（2）過(guò)電流保護(hù)快速熔斷器選用原則：額定電壓：額定電壓不小于正常工作電壓的方均根值。額定電流：額定電流應(yīng)按它保護(hù)的元件實(shí)際流過(guò)的電流（方均根值）來(lái)選擇，一般可用下列各式計(jì)算。交流側(cè)過(guò)電流保護(hù)采用快速熔斷器額定電壓：額定電壓不小于正常工作電壓的方均根值。 額定電流：額定電流應(yīng)按它保護(hù)的元件實(shí)際流過(guò)的電流（方均根值）來(lái)選擇，一般可用下列各式計(jì)算。 交流側(cè)： 熔體額定電流 最大整流電流 三相橋式取0.816 所以： 故交流側(cè)快速熔斷器F0F3選擇RS3額定電壓

20、750V,考慮熔體額定電流應(yīng)選4A的快速 熔器。為限制短路電流上升率和瞬時(shí)短路電流峰值，在交流輸入端串三只進(jìn)線電抗（L1L3）,數(shù)值180，進(jìn)線電抗還能阻隔中頻諧波影響交流電網(wǎng)。二極管的過(guò)電流保護(hù)： ， 故交流側(cè)快速熔斷器FU1FU6選擇RS3額定電壓750V,熔體額定電流4A的快速熔斷器。直流側(cè)過(guò)電流保護(hù)采用快速熔斷器 =4.4A，故直流側(cè)快速熔斷器FU7FU8選擇RS3額定電壓750V,熔體額定電流10A的快速熔斷器。3.2濾波電容Cd選擇（1）電解電容Cd的作用：三相全波整流輸出的直流脈動(dòng)頻率300Hz，為了供給逆變平滑的直流電壓，必須輸入整流電路和逆變器之間加入濾波電容，以減小整流輸出

21、后直流電的交流成分。濾波電容一用電解電容器。電解電容Cd往往只被人們誤解城市濾波電容。實(shí)際上，電解電容Cd除了濾波意外更重要的作用是吸收負(fù)載電感的反饋能量，起無(wú)功功率存儲(chǔ)交換的作用。電容不僅增加了變器的效率，而且保證了逆變器的可靠運(yùn)行。（2）濾波電容Cd的計(jì)算如果把6次諧波脈動(dòng)電壓Ud(6)限制在的范圍內(nèi)則：（式中 Id(6) 6次脈動(dòng)電流有效值，市電網(wǎng)頻率，當(dāng)f =50Hz時(shí)，=314rad/s)確定電解電容時(shí)，應(yīng)首先考慮電網(wǎng)波動(dòng)±10%，當(dāng)輸出整流輸出電壓為最低值為90%U0= ；且要保證輸出功率則 Id(6)； 這里；，電容兩端電壓 考慮較大的電解電容可以得到更平緩的輸入電壓并

22、綜合考慮成本實(shí)際選用兩只標(biāo)稱(chēng)為3300F/600V直流的電解電容串聯(lián)使用。3.3 斬波電路參數(shù)的選擇（1） 開(kāi)關(guān)管的選擇： 斬波器的頻率fr選定為20kHz，整流橋的輸出電流即斬波器的最大輸入電流IdM=4.5A，輸入電壓為U1=537V，斬波器承受的最大電壓與整流橋一致，為537V， 輸入電網(wǎng)電壓380V整流濾波后，直流輸出最大值Ud=U×1.1×，其中，U為 380V電網(wǎng)電壓有效值；1.1為電壓波動(dòng)系數(shù)；為1.1裕量(或安全)系數(shù)。則， Ud=×380×1.1×1.1=650V。 該值為IGBT所承受的穩(wěn)態(tài)最大電壓值。但在實(shí)際工作中，IGB

23、T所承受的最大峰值電壓往往在關(guān)斷時(shí)，其關(guān)斷峰值電壓Uceps=(Ud×1.15+150)·。其中，Ud為直流輸出電壓大值；1.15為過(guò)電壓系數(shù)；150為感抗電流上升率di/dt引起的尖峰電壓(V)；為1.1裕量(或安全)系數(shù)。 則Uceps=(Ud×1.15+150)×=(650×1.15+150)×1.1=987.25 V，考慮IGBT電壓格則選1200V為實(shí)際電壓值。 流過(guò)斬波器的最大電流為I=（1.52）4.5=（6.759）A ，所以選擇10A ，1200V IGBT選取FUJI公司的IGBT，型號(hào)1MBH05D_120，故即

24、使在該開(kāi)關(guān)管發(fā)熱情況較嚴(yán)重的情況下仍可保證其通流能力在可靠范圍內(nèi)。（2）開(kāi)關(guān)管反并聯(lián)二極管Ds的選擇： 開(kāi)關(guān)管反并聯(lián)二極管Ds其電流值為IdM=4.5A，其參數(shù)與第四章中的整流二極管參數(shù)基本一致，所以考慮安全余量選擇額定電流10A ，額定電壓1200V的快速恢復(fù)二極管，型號(hào)：MUR10120 （3）續(xù)流二極管Df 的選擇：續(xù)流二極管Df 的參數(shù)也與第四章中的整流二極管參數(shù)基本一致，所以考慮安全余量選擇額定電流10A ，額定電壓1200V的快速恢復(fù)二極管，型號(hào)：MUR10120 （4）軟開(kāi)關(guān)諧振電感和諧振電容的選擇： Lr和Cr的設(shè)計(jì)取決于它的諧振頻率fr和最大輸出電流Iomax?？梢园凑找韵率?/p>

25、子進(jìn)行確定。 式中： Kc=0.8。 取Lr=160,=0.08，電容耐壓值1500。3.4 絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）的選擇(1)確定電壓額定值Ucesp Ud=380=650V式中，為波動(dòng)系數(shù)，值取1.1。關(guān)斷時(shí)的峰值電壓 表22 IGBT電壓選擇 交流電壓（輸入）/V直流母線電壓/V選擇器件耐壓/V單相交流230350600三相交流3806001200 則Ucesp =（650×1.15+150）=987.25V式中1.15為過(guò)電壓保護(hù)系數(shù)；為安全系數(shù)，一般取1.1；150為電感引起的尖峰電壓?？紤]表41 IGBT的電壓規(guī)格，本設(shè)計(jì)中選用的IGBT額定電壓為1200V(2)

26、IGBT模塊額定電流確定： 主變壓器一次側(cè)電流：I1.=，其中，NP高頻為變壓器原邊繞組的匝數(shù)；Ns為高頻變壓器副邊繞組的匝數(shù)；U10為變壓器一次側(cè)電壓，因?yàn)榻?jīng)整流逆變后輸出電壓為方波電壓，其有效值不變所以U10=U1=537V;U20為變壓器二次側(cè)電壓，由設(shè)計(jì)基本條件得出U20=110V； I2為變壓器二次側(cè)電流, 則，。IGBT模塊每只管上的平均電流額定值(全橋式整流)I=0.5×I10=0.5×3.7=1.86A，如選用 IGBT模塊給定電流額定值是在結(jié)溫TC=25條件下，則模塊電流值ICS應(yīng)按下列條件給予確定。 ICS=×I×1.5×1

27、.4=1.414×1.86×1.5×1.4=5.5A，式中：為峰值系數(shù)；I為IGBT管上平均電流；1.5為單位時(shí)間(1min)過(guò)載容量系數(shù)；1.4為IGBT的IC減小系數(shù)。根據(jù)Ucesp=987V， ICS=5.5，考慮充足的安全余量選擇型號(hào)為FUJI公司的IGBT，型號(hào)1MBH05D_120。 通過(guò)上述兩種對(duì)IGBT模塊選擇和理論計(jì)算，IGBT模塊選基本吻合的，這說(shuō)明實(shí)際工作中所選用的IGBT是可行的。3.5 IGBT 的保護(hù)設(shè)計(jì)（1）過(guò)電壓保護(hù)功率主回路的吸收電路如圖6所示,是用來(lái)吸收IGBT關(guān)斷浪涌電壓和續(xù)流二極管反向恢復(fù)浪涌電壓。在某些應(yīng)用中，吸收電壓還可

28、以減少I(mǎi)GBT的開(kāi)關(guān)損耗。通常有典型的4種吸收電路，選擇時(shí)則考慮功率電路的大小來(lái)選擇相應(yīng)吸收電路。IGBT的過(guò)壓保護(hù)如圖22所示圖2-2 IGBT過(guò)壓保護(hù)電路 電容C的選取： 根據(jù) C=； 其中 IC-IGBT最大集電極電流（A） tfv-IGBT最大集電極電壓上升時(shí)間（s）, tfi-IGBT最大集電極電流下降時(shí)間（s）, UCE-IGBT最大集電極與發(fā)射極電壓（V）； 一般電容不要選擇過(guò)大，以0.1F0.2F為宜，否則電阻發(fā)熱嚴(yán)重。（取C=0.2F）電阻的選擇： R= 其中ton-IGBT最小導(dǎo)通時(shí)間； C-吸收緩沖電路中電容值。在逆變頻率為20kHz則 D(占空比)=ton×f

29、 ton=5 s電源最小占空比為0.1，由R=確定阻值大小。所以，R=8.3，取10。二極管D的選擇： 快恢復(fù)二極管（FRD）：有0.8-1.1V的正向?qū)▔航担?5-85ns的反向恢復(fù)時(shí)間，在導(dǎo)通和截止之間迅速轉(zhuǎn)換，提高了器件的使用頻率并改善了波形。 整流輸出的最大電流為I=（1.52）×4.4=（6.759）A ，所以選擇10A，1200V故即使在該開(kāi)關(guān)管發(fā)熱情況較嚴(yán)重的情況下仍可保證其通流能力在可靠范圍內(nèi)。所以器件選取型號(hào)：MUR10120。（2） 過(guò)電流保護(hù)過(guò)電流保護(hù)的熔斷器的額定電流，取值取IGBT額定電流的1.52倍裕量，即： IRN=5.5×（1.52）=8.

30、25A11A， URN=1000V。所以FU9FU12選擇RS3型額定電壓1000V,熔體額定電流10A的快速熔斷器。第4章 高頻變壓器的設(shè)計(jì)4.1 高頻變壓器主要參數(shù) 高頻變壓器輸出功率PT=Pd=2000W; 原邊繞組電壓幅值U1=537V； 次級(jí)輸出電壓U20=I10V： 開(kāi)關(guān)頻率=20kHz； 額定輸出電流I20=18.2A； 變壓器效率4.2變壓器磁芯的選擇適用于高頻的磁芯材料有鐵氧體磁芯，鐵粉磁芯以及非晶合金。設(shè)計(jì)時(shí)，要查找三類(lèi)磁芯的基本特性以選擇合適的磁芯材料，在一般情況下都可選用鐵氧體材料滿足設(shè)計(jì)要求。然后在根據(jù)廠家提供的磁芯材料手冊(cè)(一般可在磁芯廠家網(wǎng)站獲得)選取具體的磁芯材

31、料編號(hào)并獲得其具體特性參數(shù)。磁芯規(guī)格的選取通常可先估算變壓器的效率，然后由輸出功率和估算效率計(jì)算出變壓器的輸人功率，再根據(jù)生產(chǎn)廠家給出的磁芯規(guī)格和傳送功率的關(guān)系數(shù)據(jù)來(lái)選擇。如果手頭缺少上述資料，可利用常用Ap法進(jìn)行估算選取。 （4.1）式中： Ae為磁芯截面積(cm2）； AQ為磁芯窗口面積（cm2）； PT為變壓器的標(biāo)稱(chēng)輸出功率（W）； Bm是磁芯工作的磁感應(yīng)強(qiáng)度（G）； 是線圈導(dǎo)線的電流密度，通常取=23(A/mm2)； Km是窗口填充系數(shù)，一般取0.20.4；為開(kāi)關(guān)頻率； KC是磁芯的填充系數(shù)，對(duì)于鐵氧體KC=1.0。 要選取磁芯的AeAW接近且大于式(1)中的AP值。 取=2A/mm2 并將； Km=04： KC=1.0；=2Ox103(Hz)：為了多留些余地，可在減小主功率變壓器的最大磁通密度Bm=1000GS，等參數(shù)一起代人式(3.1)，得 擬選擇EE型磁芯，其外形如圖4-1所示。 圖4-1 EE型磁芯外形圖其中Ae和Aw可按下面的式子進(jìn)行估算。 根據(jù)圖31中提供的磁芯尺寸，我們選擇EE110/110，其磁芯尺寸參數(shù)如表4-2所示 表4-2 EE型磁芯尺寸 則，cm2，因此EE118/170磁芯的功率容量為： 而2000W、20kHz的開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)功率容量為： AP=69.4可見(jiàn)它明顯小于