三相PWM逆变器的主电路设计

逆变电路中的开关器件均选用全控型器件--IGBT.IGBT 是MOSFET 与GTR 的复合器件， 因此它具有工作速度快、输入阻抗大、驱动电路简单、控制电路简单、工作频率较高、元件容量大等多项优点。

本设计中所选IGBT 管额定电压为600V, 额定电流约为20A , 所以， 应选取六只600V, 20A 的IGBT管。IGBT 管型号为： IRGBC40F 额定电压600V, 额定电流27A .

逆变电路中， 6 个二极管有限制过电压的作用，对IGBT 管进行保护。由于二极管和IGBT 管的电压和电流几乎相等。所以选取二极管的型号为：HFA 70NH60 额定电压600V, 额定电流70A( 快恢复型) .

2. 3 输出滤波电路设计

LC 滤波器的-般形式是一个由LC 组成的无源网络， 其工作原理是串联的LC 电路在基频下呈串联谐振状态。在理想状态下， 对基波不产生压降，对高次谐波则是高阻抗， 抑制高次谐波电流。

经计算， 取电感的电感值为： L2= 0. 48mH取电容的电容值为： C2= 664uF2. 4驱动电路的设计

驱动电路是将控制电路产生的PWM 信号加以隔离、放大， 形成驱动各开关器件开关动作信号的电路。它将逻辑电平的控制电路与可驱动6 个IGBT 的高/ 低侧开关电路相连接。由于驱动电路的选取因开关器件的不同而异， 而本课题选用的开关器件是IGBT,它是电压驱动型开关器件， 所以我们选择了美国IR ( Internat io nal Rect ifier ) 公司生产的型号为IR2130 的6 路快速IGBT 驱动芯片。

IR2130 的外部电路图如图4 所示， 图中C25为电源滤波电容， C24为过流检测电容， 其大小直接影响着保护是否灵敏， 选择不当将导致IGBT 冲出安全工作区而损坏。C21 , C22 , C23 为逆变器上桥臂产生悬浮电源的自举电容， 它们影响着这三只功率管的正常工作。R27~R30, P2 为过流检测电阻， 只要改变P2的大小， 就可调接电流保护值的大小。R21~R26 为IGBT的栅极电阻。D1~D6 选用快恢复二极管。

2. 5 控制电路设计

控制电路采用集成脉宽调制电路芯片SG3524.SG3524 与正弦函数发生芯ICL8038 连接来产生SPWM波， 控制全桥逆变电路。

按照SG3524 的工作原理， 要得到SPWM 波， 必须得到一个正弦波， 将它加到SG3524 内部， 并与锯齿波比较， 就可得到正弦脉宽调制波。

如图5 示正弦波电压由函数发生器ICL8038 产生。正弦波的频率由R2、R3 和C1 来决定， 1. 15/ ( R2+R3 ) C1, 为了调试方便， 我们将R2、R3 都用可调电阻，R1 是用来调整正弦波失真度用的。当时f= 50Hz, R2+ R3= 10kΩ , 其中C1= 2. 2uF.正弦PWM 波ue 信号产生后， 输入到SG3524 的1 号脚， 正弦波和锯齿波在SG3524 内部的比较器进行比较产生SPWM 波。

3 总结

本文主要实现了三相PWM 逆变器主电路设计， 包括整流电路、滤波电路、逆变器、驱动电路和控制电路设计， 完成了相关器件的选型， 基本实现了AC- DC- AC 转换功能。