-380V-5.5KW變頻器總體技術(shù)方案

1、用心、精心、決心、匠心-380V-5.5 KW變頻器總體技術(shù)方案 一、設(shè)計(jì)遵從的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)或依據(jù)器件選用規(guī)范二、單板技術(shù)條件序號(hào)信號(hào)名稱信號(hào)說(shuō)明技術(shù)條件1R S、T輸入電壓信號(hào)輸入電壓：三相380VAC (-15%、+10%)額定輸入電流：010.5A (4T0037G/P)014.6A (4T0055G/P)2J V、W輸出電壓怎七，輸出電壓：0380VAC額定輸出電流：08.8A (4T0037G/P) 013A (4T0055G/P)3P(+)直流母線電壓正輸出端 子4PB制動(dòng)電阻端子5PE保護(hù)接地端子6+5V數(shù)字電路工作電源精度± 5%7GND+5Vt源地8+15V模擬電路工

2、作電源精度± 10%9-15V模擬電路工作電源精度± 10%10+24V風(fēng)扇及用戶接口用電源精度± 10%11COM+24Vt源地12CVD直流母線電壓檢測(cè)信號(hào)04V13IUU相電流檢測(cè)信號(hào)-2.12V+2.12V14IVV相電流檢測(cè)信號(hào)-2.12V+2.12V15IWW0電流檢測(cè)信號(hào)-2.12V+2.12V16BRAKE直流制動(dòng)控制信號(hào)17PW+WS上橋驅(qū)動(dòng)控制彳*18PW-W0下橋驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)19PV+V 相上橋驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)20PV-V相下橋驅(qū)動(dòng)控制田21PU+U相上橋驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)22PU-U相下橋驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)23DRIVE驅(qū)動(dòng)電路禁止信號(hào)嘔心瀝血整理word

3、1024SHORT緩沖繼電器控制信號(hào)25DSP-T模塊溫度檢測(cè)信號(hào)注：以上交流電流值、交流電流電壓值均為有效值變頻器驅(qū)動(dòng)板在控制電路發(fā)出的六路驅(qū)動(dòng)信號(hào)的控制下，把電壓、頻率固定的三相交流輸入電壓變換成頻率、電壓可調(diào)的三相交流輸出電壓供給負(fù)載電機(jī)，同時(shí)將變頻器的輸出電流、直流電壓、模塊溫度等檢測(cè)信號(hào)送控制板處理及提供控制板工作電源。 三、計(jì)算說(shuō)明書 3.1主電路交-直-交變頻器驅(qū)動(dòng)板主回路由輸入保護(hù)電路、PIM奠塊（包括整流電路、逆變電路、制動(dòng)電路）、上電緩沖環(huán)節(jié)、濾波儲(chǔ)能電路等組成。整流電路將三相交流輸入整流成直流。上 電緩沖環(huán)節(jié)包括限流電阻 R4 R琲口繼電器K1,限流電阻在上電過(guò)程中限制流

4、過(guò)整流橋和電容器 的充電電流，當(dāng)電解電容器兩端電壓達(dá)到正常工作電壓80%f,限流電阻被與之并聯(lián)的繼電器短接。濾波、儲(chǔ)能電路由電解電容 C1A C1B C13聯(lián)后和電容板上電容串聯(lián)組成（注：電容 板借用TD100債頻器電容板，由C2A C2B C2”聯(lián)組成），起到儲(chǔ)能和濾波作用。濾波后的 直流作為逆變電路輸入，通過(guò)對(duì)逆變器的導(dǎo)通、關(guān)斷進(jìn)行控制，供給負(fù)載頻率、電壓可調(diào)的交流輸出電壓 3.1.1 原理圖 3.1.2設(shè)計(jì)、選用依據(jù).本設(shè)計(jì)依據(jù)有限公司制定的功率元器件器件降額規(guī)范及EUPEC7率模塊手冊(cè)3.1.3計(jì)算過(guò)程3.1.3.1 整流電路一、電壓計(jì)算整流電路輸入電壓最大值為 380VACX 1.1

5、=418VAC,其峰值電壓為1.414 X418=591V。EUPEC 公司模塊整流橋耐壓 Vrrm=1600V,計(jì)算出整流橋電壓降額為 591/1600=37%,滿足設(shè)計(jì)要求。 二、電流計(jì)算1、EUPE蟆塊BSM15GP120BSM25GP120 BSM35GP120流橋每個(gè)二極管允許的有效值正向 電流Ifrms相同，均為40A,對(duì)于-4T0037P變頻器，在1.35倍過(guò)載情況下輸入電流有效值 為1.35X10.5 A=14.2A,對(duì)于-4T0037G變頻器，在1.8倍過(guò)載情況下輸入電流有效值為 1.8 X 10.5 A=18.9A,對(duì)于-4T0055P變頻器，在1.35倍過(guò)載情況下輸入電流

6、有效值為 1.35 X 14.6 A=19.7A,對(duì)于-4T0055G變頻器，在1.8倍過(guò)載情況下輸入電流有效值為 1.8 X 14.6 A=26.3A,以上四種變頻器在過(guò)載條件下輸入電流值均小于模塊整流橋允許電 流值，可以滿足設(shè)計(jì)要求。2、確定沖擊電流上電緩沖電阻選用兩個(gè)6W/3駁姆電阻串聯(lián)，因此考慮電源輸入波動(dòng)，最大的沖擊電流為 380X1.1X1.4/78=7.6A。對(duì)于-4T0037P變頻器所用EUPE模塊BSM15GP120其整流橋二極管在10m炳允許的沖擊電 流為Ifsm= 230A,完全滿足要求。對(duì)于-4T0037G/4T0055P變頻器所用EUPEC1塊BSM25GP120其整

7、流橋二極管在10m吶允許 的沖擊電流為Ifsm= 230A,完全滿足要求。對(duì)于-4T0055G變頻器所用EUPE模塊BSM35GP120其整流橋二極管在10m炳允許的沖擊電 流為Ifsm= 260A,完全滿足要求。3.1.4.2 逆變電路一、電壓計(jì)算施加在逆變橋上的電壓除輸入電壓經(jīng)全波整流后的直流母線電壓外，還有母線寄生電感引起的震蕩電壓，對(duì)于本電路估算取其為100V (實(shí)際電路中有尖峰電壓吸收電容存在，本計(jì)算中考慮該值是為逆變橋耐壓留有余量)，因此逆變電路上的電壓 V=380X 1.1 X 1.414 X 1.2+100V=809VDC其中式中1.2為安全系數(shù)。EUPE公司模塊逆變橋耐壓 V

8、ce =1200V,計(jì)算出整流橋電壓降額為 809/1200=67%,滿足設(shè)計(jì)要求。 二、電流計(jì)算對(duì)于-4T0037P變頻器，在1.2倍過(guò)載輸出1分鐘情況下輸出電流峰值為 1.2 X8.8 AX 1.4=14.78A ,其所用EUPE模塊BSM15GP120變橋允許電流為15A,滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)于-4T0037G變頻器，在1.5倍過(guò)載輸出1分鐘情況下輸出電流峰值為 1.5 X8.8 AX 1.4=18.5A,其所用EUPECI塊BSM25GP120變橋允許電流為25A,滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)于-4T0055P變頻器，在1.2倍過(guò)載輸出1分鐘情況下輸出電流峰值為 1.2 X13AX 1.4=21.8A

9、,其所用EUPE模塊BSM25GP120變橋允許電流為25A,滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)于-4T0055G變頻器，在1.5倍過(guò)載輸出1分鐘情況下輸出電流峰值為 1.5X13AX 1.4=27.3A,其所用EUPE模塊BSM35GP120變橋允許電流為35A,滿足設(shè)計(jì)要求。 三、結(jié)溫計(jì)算(一)、公式推導(dǎo)為了使IGBT安全工作，應(yīng)保證在額定負(fù)載及過(guò)載情況下，IGBT的名溫Tj低于Tmax。導(dǎo)通損耗：導(dǎo)通期間的總損耗FSs= VCE(sat)IcP。其中VCe (sat)為通態(tài)飽和壓降，I CP為通態(tài)電流 峰值。在PWME用中，通態(tài)損耗須與占空比因子相乘，從而得到平均損耗。當(dāng)切換感性負(fù)載時(shí)， 續(xù)流二極管的導(dǎo)通

10、損耗必須加以考慮，可近似通過(guò)數(shù)據(jù)手冊(cè)中的標(biāo)定值 VF點(diǎn)預(yù)計(jì)的二極管平均電流的乘積得到。開關(guān)損耗：開關(guān)損耗包括開通損耗及關(guān)斷損耗，平均開關(guān)損耗FSw由單脈沖總開關(guān)能量 Esw(ESw= EsW(on) +EsW(off)與開關(guān)頻率f PWlM目乘得到。即EsW(on)和EsW(off)根據(jù)工作電流值I C在器件資料中能查曲線得到。在VVV度頻器中，PW脈寬調(diào)制用于合成正弦波輸出電流，IGBT勺電流及占空比經(jīng)常變化， 使功率估算變得很困難，以下是估算公式。a)每個(gè)IGBT勺穩(wěn)態(tài)損耗b)每個(gè)IGBT勺開關(guān)損耗c）每個(gè)IGBT勺總損耗符號(hào)注釋：Eswg T=125C,峰值電流IcPF,每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的開

11、通能量；Esw（off）T=125C,峰值電流Icp下，每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的關(guān)斷能量；Vk（sat）T=125C,峰值電流Icp下,IGBT的飽和電壓降；I cp正弦輸出電流的峰值（通常IcFIep）;f PWM變頻器的開關(guān)頻率；D一 PWIW號(hào)占空比。輸出電壓與電流之間白相位角（功率因數(shù)=cos ） o（二）、功耗估算1） -4T0037P 變頻器根據(jù)以上公式估算IGBT的功耗。（D設(shè)為0.5 , cos設(shè)為0.85 ,變頻器額定輸出電流I e=8.8A , 在過(guò)載1.2倍輸出電流峰值Icp=1.2X8.8X1.4=14.8A,最大fpw的12kHz,查EUPE器件資料，對(duì) 應(yīng)的 VCe=2.2V

12、, Esw（on） =2mWs Esw（。f）=1.7mWsa）每個(gè)IGBT勺穩(wěn)態(tài)損耗PSS=5.54Wb）每個(gè)IGBT勺開關(guān)損耗PSW=14.14Wc）每個(gè)IGBT勺總損耗PC=PSS+PSW=19.68W2） -4T0037G 變頻器根據(jù)以上公式估算IGBT的功耗。（D設(shè)為0.5 , cos設(shè)為0.85 ,變頻器額定輸出電流I e=8.8A , 在過(guò)載1.5倍輸出電流峰值Icp=1.5X8.8 X1.4=18.48A,最大fpW的12kHz,查EUPE器件資料， 對(duì)應(yīng)的 VCe=2.1V, ESw（on）=3.2mW§ Esw of）=3.2mWsa）每個(gè)IGBT勺穩(wěn)態(tài)損耗PSS

13、=6.6Wb）每個(gè)IGBT勺開關(guān)損耗PSW=24.46Wc）每個(gè)IGBT勺總損耗PC=PSS+PSW=31.06W3） -4T0055P 變頻器根據(jù)以上公式估算IGBT的功耗。（D設(shè)為0.5 , cos 設(shè)為0.85 ,變頻器額定輸出電流I e=13A, 在過(guò)載1.2倍輸出電流峰值Icp=1.2X13X1.4=21.84A,最大fpw的12kHz,查EUPEC件資料，對(duì) 應(yīng)的 VCe=2.1V, Esw（on） =3.2mWs Esw（of）=3.2mWsa）每個(gè)IGBT勺穩(wěn)態(tài)損耗PSS=7.8Wb）每個(gè)IGBT勺開關(guān)損耗PSW=24.46Wc）每個(gè)IGBT勺總損耗PC=PSS+PSW=32.

14、26W4） -4T0055G 變頻器根據(jù)以上公式估算IGBT的功耗。（9為0.5 , cos 設(shè)為0.85 ,變頻器額定輸出電流I e=13A, 在過(guò)載1.5倍輸出電流峰值Icp=1.5X13X1.4=27.3A,最大fPW的12kHz,查EUPE器件資料，對(duì) 應(yīng)的 VCe=2.4V , Esw（on）=4.5mW§ Esw（off）=4.3mWsa）每個(gè)IGBT勺穩(wěn)態(tài)損耗PSS=11.14Wb）每個(gè)IGBT勺開關(guān)損耗PSW=33.63Wc）每個(gè)IGBT勺總損耗PC=PSS+PSW=44.77W（三）、結(jié)溫計(jì)算模塊內(nèi)部的IGBT5片最高允許結(jié)溫Tjmax = 150°C。這

15、一額定值在任何正常的工作條件下都是 不允許超過(guò)的。一個(gè)好的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)是將最惡劣條件下的最高結(jié)溫限定在125 C或更低。因此，設(shè)計(jì)時(shí)要留有一定的余量，使模塊在低結(jié)溫下工作，可靠性就能提高。Rho-c）標(biāo)稱的結(jié)殼熱阻TtIGBT結(jié)溫P 器件的總平均功耗。Tc模塊基板溫度（近似為Ts散熱器溫度）o考慮各種變頻器過(guò)載條件下的結(jié)溫計(jì)算如下：1) -4T0037P 變頻器Rh(j-c) =0.7K/WTt = Tc+PCX Rg = Tc+19.68 X0.7= Tc +13.8 C變頻器整機(jī)熱保護(hù)時(shí)，散熱器溫度為85 C, IGBTS片結(jié)溫為85 + 13.8 =98.8 C,滿足降額要求。2) -4T0

16、037G 變頻器Rh(j-c) =0.55K/WTt = Tc+PCX Rth(j-c)= Tc+31.06 X 0.55= Tc +17.1 C變頻器整機(jī)熱保護(hù)時(shí)，散熱器溫度為85 C, IGB砥片結(jié)溫為85+ 17.1 = 102.1 C,滿足降額要求。3) -4T0055P 變頻器Rh(j-c) =0.55K/W+17.7 CC, IGBTE片結(jié)溫為 85+17.7 = 102.7 C,滿足+24.6 CC, IGBTE片結(jié)溫為 85+24.6 = 109.6 C,滿足Tt = Tc+PCX Rg = Tc+32.26 X0.55= T變頻器整機(jī)熱保護(hù)時(shí)，散熱器溫度為85降額要求。4)

17、-4T0055G 變頻器Rh(j-c) =0.55K/WTt = Tc+PCX Rg = Tc+44.77 X 0.55= T變頻器整機(jī)熱保護(hù)時(shí)，散熱器溫度為85降額要求。5) 1.4.3儲(chǔ)能穩(wěn)壓及濾波電路整流部分輸出的是有脈動(dòng)的直流電壓，為了產(chǎn)生穩(wěn)定的直流電壓，需要用大的電解電容來(lái) 穩(wěn)壓及濾波。本驅(qū)動(dòng)板規(guī)格為交流380VA(輸入，正常情況下母線電壓為 513VDC過(guò)壓保護(hù)時(shí)母線電壓為 800VDC因此需要耐壓為400V勺電解電容串聯(lián)組成。電容容量的大小直接決定了母線電壓及輸 出電壓的穩(wěn)定性，同時(shí)也影響流過(guò)自身的紋波電流，進(jìn)而影響溫升和使用壽命。容量太小會(huì)導(dǎo)致直流母線和輸出電壓不穩(wěn)，帶載能力下

18、降；容量太大，成本則大大提高。計(jì)算公式如下：C=PX AT- Um Um本電路中取 Um=0.05Um其中P為變頻器額定輸出功率， UnJ允許的直流母線電壓波動(dòng)率，Ur*直流母線電壓， T為母線電壓跌落時(shí)間，取 T =1.67ms。1) -4T0037G/P 變頻器C=3700X 1.67 X0.001 + ( 0.05 X513X513) =463uF根據(jù)公司降額編碼及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)情況，取3個(gè)470 F/450V的電解電容組成的并聯(lián)組再和另外3個(gè)470F/450V的電解電容組成的并聯(lián)組串聯(lián)組成，總電容量為705 F。2) -4T0055G/P 變頻器C=5500X 1.67 X0.001 + (

19、 0.05 X513X513) =698uF根據(jù)公司降額編碼及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)情況，取3個(gè)560F/400V的電解電容組成的并聯(lián)組再和另外3個(gè)560F/400V的電解電容組成的并聯(lián)組串聯(lián)組成，總電容量為840 F。由于實(shí)際流過(guò)主回路電解電容的紋波電流大于其給定的紋波電流值，實(shí)際中采用測(cè)量電容的外殼溫升方法，而所采用的電容允許溫度為105C,因此要保證電容的可靠使用，必須使其溫升低于45Co同時(shí)，為抑制直流母線電壓的高頻震蕩，在模塊的直流輸入兩端并接一個(gè)低感吸收電容， 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取0.1uF/500VAC金膜電容.3.1.4.4 上電緩沖電路由于電解電容容量大，在上電瞬間流過(guò)整流模塊和電容的沖擊電流勢(shì)必

20、很大，因此在充電 過(guò)程中必須串入一定的限流電阻以減小沖擊電流，當(dāng)電容充電到正常值的80%f通過(guò)閉合與緩沖電阻并聯(lián)的繼電器觸點(diǎn)將其短路。R Udc電阻取值根據(jù)公式R "Pulse確定，其中I impulse為充電過(guò)程的沖擊電流，參考國(guó)外樣機(jī)，考 慮降額及公司物料編碼情況，取 6W/39功率電阻兩個(gè)串聯(lián)。-4T0037G/P變頻器上電時(shí)的時(shí)間常數(shù)為RG78X 705X 10-6=55ms,查電阻的功率曲線，滿足要求。-4T0055G/P變頻器上電時(shí)的時(shí)間常數(shù)為RG78X 840X 10-6=66ms,查電阻的功率曲線，滿足要求。以-4T0055G變頻器計(jì)算(四種變頻器中輸出電流最大)，考

21、慮其過(guò)載150%外，直流母線平均電流估算Id=1.5 X5500W=19.8A,考慮降額、安規(guī)要求及公司物料編碼情況，取松0.9 0.9 513V川公司的繼電器832A-1A-F-S-B-24V (24V/30A)可以滿足要求。3.1.4.5 輸入保護(hù)電路為避免變頻器受外接電網(wǎng)雷擊浪涌及高頻干擾影響變頻器正常工作，在主回路輸入側(cè)有輸入保護(hù)電路，該電路由輸入線對(duì)地連接的電容CX1 CX2 CX極輸入線間連接的壓敏電阻 RV1RV2 RV3s成。3個(gè)電容是通過(guò)CE、U導(dǎo)認(rèn)證的安規(guī)電容，型號(hào)為 4700pF/400VAC,完全滿足交 流380V俞入要求。3個(gè)壓敏電阻型號(hào)為S14K625,該壓敏電阻通

22、過(guò)1mAfe流時(shí)的壓敏電壓為1000V, 可以吸收8/20uS波形4500A的浪涌電流，可以滿足變頻器使用環(huán)境要求。3.2驅(qū)動(dòng)電路3.2.1 原理圖3.2.2 技術(shù)條件本驅(qū)動(dòng)電路輸入7路來(lái)自控制板的控制信號(hào)，輸出 7路驅(qū)動(dòng)主回路模塊IGBT勺驅(qū)動(dòng)信號(hào)。3.2.3計(jì)算過(guò)程3.2.3.1 驅(qū)動(dòng)電路封鎖部分該部分電路用于當(dāng)變頻器上電初始化及發(fā)生故障時(shí)，切斷驅(qū)動(dòng)光藕HCPL312原邊陽(yáng)極電源，從而封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，防止IGBT誤開關(guān)工彳及保護(hù)IGBT免受損壞。當(dāng)變頻器上電初始化及發(fā) 生故障時(shí)DRIVE言號(hào)為高電平，Q琰斷，+5Vfe源被封鎖，光藕HCPL3120f工作，當(dāng)變頻器運(yùn)行 時(shí)DRIVE言號(hào)常低，

23、Q"直導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)電路正常工作。該部分電路由R3& R37、R22、D21、Q2a成，R22乍用為當(dāng)Q來(lái)斷時(shí)防止光藕 HCPL3120 原邊懸空引起誤動(dòng)作。 R2選取為10k-1/10W, Q2I通驅(qū)動(dòng)電路正常工作時(shí)功率降額為 2.5%,滿 足功率降額要求。 Q然PNPE極管2N4403 （I c=600mA/VE（=40V）,由于IGBT正常工作時(shí)同一時(shí)刻 只有3個(gè)光藕HCPL3120I通工作，考慮制動(dòng)管工作情況同時(shí)最多有4個(gè)光藕工作，因此流過(guò) Q2的電流最大為4倍的HCPL312原邊電流，即4X9.4 mA=37.6mAQ2的電流降額為37.6/600=6.3%, 電壓降額

24、為5V/40V=12.5%,因此Q2s足降額要求。同時(shí)Q2g滿足工作在飽和區(qū)的條件，計(jì)算得 出舊=5 mA由于Q2勺放大倍數(shù)HFE=100 IBXHFE=500mA> 37.6 mA因此Q2T作在飽和區(qū)。D21 （2.4V穩(wěn)壓管）及R36 （330歐姆）起到限制Q2s極電流作用，R37 （10k）為Q麋供偏置，這三 個(gè)器件滿足要求。3.2.3.2 驅(qū)動(dòng)光藕部分3.2.3.2.1 光藕電路以其中一路電路為例進(jìn)行計(jì)算。如下圖所示：R31 （330歐姆）為光藕原邊二極管限流電阻，C61為提高抗干擾的濾波電容。R69 （ 36歐姆）為IGBT導(dǎo)通時(shí)的限流電阻，限制IGBT的開通速度，R17為IG

25、B碳高柵極的偏置電阻，作用為 防止IGBT柵極受靜電損壞，C1媯防止干擾產(chǎn)生的柵極驅(qū)動(dòng)尖脈沖電壓損壞IGBT柵極，D42、D45為18Vl壓管，作用為防止在變頻器短路或其它情況下IGB硫過(guò)大電流由于密勒效應(yīng)造成柵極電壓升高。1）光藕原邊計(jì)算：光藕原邊二極管導(dǎo)通時(shí)電流IF= 5V VCE VO VF 5 M 04 " 8.2mAR31330式中：VC的Q2的集射極壓降，VF為光藕原邊二極管正向壓，YO PW信號(hào)低電平電壓。根據(jù)HCPL312器件資料，其原邊二極管最大允許電流為25mA,因此本電路光藕原邊二極管電流降額為8.2/25=33%,滿足要求。2）光藕副邊計(jì)算：IGBT導(dǎo)通時(shí)PC

26、5t藕副邊輸出電流V4 VCE 16 3R6933IOH= 394mA上式中V4為PCgiJ邊工作電源,vc&j PCf5HJtW»o根據(jù)HCPL312手冊(cè)資料，其副邊輸出高電平電流最大IOH=1.5A,故IGBT導(dǎo)通時(shí)PC3t藕副邊 輸出電流降額為0.394/1.5=26.3%,滿足電流降額要求。IGBT關(guān)斷時(shí)PC5t藕副邊軍出電流IOL= IOH=0.394A根據(jù)HCPL312手冊(cè)資料，其副邊輸出低電平電流最大IOL=2A,故IGBT關(guān)斷時(shí)PC胱藕副邊輸 出電流降額為0.394/2=19.7%,滿足電流降額要求。光藕副邊工作電源電壓為 V4,光藕副邊工作電源電壓降額為 1

27、6/30=53%,滿足要求。3）功耗計(jì)算光藕的功耗（PD是原邊二極管功耗（PE）和副邊三極管功耗（PO之和，即PT=PE+PO而副邊三極管功耗（PO包括電源損耗（POB和開關(guān)損耗（POS ,即PO=POB+POS計(jì)算公式如下：PE=IFX VFX DPOB=VC CICCPOS=ES Wf上式中IF為原邊電流，VF為原邊二極管壓降，D為開關(guān)占空比（由于PW觸形的占空比為 變化的，本計(jì)算取為0.8） , VCCJ副邊工彳電源，ICC為副邊工作電流，ESWfc開關(guān)損耗能量， f為IGBTff關(guān)頻率。根據(jù)HCPL312序冊(cè)提供白曲線，ESW=0.5uJ HCPL3120fc許的POfe250 mW

28、PT為 295 mWPO=16A2.5mA+0.5 uJ X 15khz=47.5mW < 250 mWW額為 475 19%,滿足功率降額要求。250PT=PE+PO=8.2mA< 1.5V X 0.8+47.5 mW =9.84 mW+47.5 mW =57.3 mW<295 mW 降額為573 19.4% ,滿足功率降額要求。2953.3電流檢測(cè)電路3.3.1 原理圖3.3.2 計(jì)算過(guò)程變頻器輸出電流經(jīng)分流器（RC并口RC平聯(lián)）作用轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，該電壓信號(hào)經(jīng)濾波 （R4a C10&成）、隔離放大（HCPL7840后的差模信號(hào)送運(yùn)放（TL082）進(jìn)行放大后輸出-

29、2.12V+2.12V的正弦電流檢測(cè)信號(hào)。3.3.2.1 原邊電路1）原邊電源電路計(jì)算該部分電路將+V3（15V）電壓經(jīng)穩(wěn)壓后的5V電源提供給HCPL784晾邊作為工作電源，它由R12、D24 C包成。R12的功率降額為D24為5.1V穩(wěn)壓管,15V5V- /0.25W 40% ,滿足降額要求。 1000在通過(guò)5mAfe流情況下其穩(wěn)壓范圍為 4.8V5.4V,滿足HCPL784B作電源范圍為4.5V5.5V的要求。2)信號(hào)轉(zhuǎn)換輸入部分計(jì)算RC1 RC妁 6mW分流器，在變頻器額定輸出電流 13A時(shí)的功率為以-4T0055G變頻器計(jì)算，該變頻器輸出電流最大，如果該變頻器滿足設(shè)計(jì)要求，其它 三種變

30、頻器同樣滿足設(shè)計(jì)要求。2136 0.001 0.25W,其功率降額為。.% 12.5%,滿足要求。在變頻器過(guò)載，即輸出電流1.5 X13=19.5A時(shí)的功率為2等 6 0.001 0.57W,其功率降額為 0.57W/3W 19%,滿足要求。HCPL7840信號(hào)輸入端要求輸入信號(hào)幅值小于±200mV ,否則影響其線性化工作條件。在變頻器1.5倍過(guò)載條件下，本電路分流器提供的信號(hào)電壓幅值為：1. 5X13AX 1.414 X 6 mmV <200mV滿足 HCPL7840E常工作要求。電阻R40 (68 )、電容C10(0.01uF)提供對(duì)輸入電壓信號(hào)的濾波作用，取值與HCPL7

31、840推薦參數(shù)相同，符合要求。造成損壞，起到保護(hù)HCPL784的作用。D5鞋取為BAV70LT1其耐壓為70V,完全符合要 求。3.3.2.2副邊電路該部分電路將經(jīng)HCPL784畋大8倍后的電壓信號(hào)通過(guò)TL082進(jìn)行差動(dòng)放大。運(yùn)放的放大倍數(shù)K1=R78 ,整個(gè)電流檢測(cè)電路的放大倍數(shù)K=K1X K2=K1X 8,其中K2為R53HCPL7840勺放大倍數(shù)。- 4T0037G變頻器放大倍數(shù) K=10k/2k 乂 8=40- 4T0037P 變頻器放大倍數(shù) K=10k/1.4k X 8=57.1- 4T0055G 變頻器放大倍數(shù) K=4.7k/1.4k X 8=26.9- 4T0055P 變頻器放大

32、倍數(shù) K=6.81k/1.4k X 8=38.9TL082工作在+15V、-15V雙電源條件下，在電源引腳處各有C65> C64兩個(gè)去藕電容，取值為0.1uF,符合TL082工作條件。C14 (0.1uF)為HCPL784副邊電源去藕電容，提高 HCPL78401源引腳的抗干擾能力。C22、C4(0TL082運(yùn)放的濾波電容。3.4開關(guān)電源電路3.4.1 技術(shù)條件本驅(qū)動(dòng)板開關(guān)電源電路采用單端反激工作方式，可以工作在DC150VDC400V圍之間,有7路副邊電源輸出，開關(guān)電源輸出各路情況如下：+5V15V15V+V1+V2一+V3 +V4 +24V輸出精度士 10 ,最大輸出電流300mA一

33、輸出精度土 一輸出精度土 輸出額定電壓 輸出額定電壓-輸出額定電壓 -輸出額定電壓-輸出精度土,最大輸出電流80mA1,最大輸出電流額定50mA16.8V,輸出精度土16.8V,輸出精度土16.8V,輸出精度土16.8V,輸出精度土,最大輸出電流,最大輸出電流30mA,最大輸出電流30mA,最大輸出電流30mA,最大輸出電流100mA300mA其中+V1、+V2、+V盼別提供逆變橋IGBT上橋三路驅(qū)動(dòng)電源，+V碾彳ft 3個(gè)逆變橋下橋臂IGBT驅(qū)動(dòng)電源和1個(gè)制動(dòng)橋臂IGBTE動(dòng)電源。本開關(guān)電源采用的變壓器型號(hào)為 F2B4U1GT1該變壓器詳細(xì)資料請(qǐng)參考附件。3.4.2 計(jì)算過(guò)程3.4.2.1

34、開關(guān)電源原邊電路3.4.2.1.1 原理圖1)工作電源電路電阻R6 R7、R& R9K D2、C9、C26s成開關(guān)電源起動(dòng)電壓電路，當(dāng)變頻器上電直流母 線電壓建立后首先由該電路提供給開關(guān)電源PWME作芯片UC2844T作的電源，待UC2844T作輸出驅(qū)動(dòng)脈沖使開關(guān)電源工作，變壓器各繞組輸出電壓后，UC2844T作的電源由變壓器工作繞組提供。電阻R6 R7、R& R媯100k/2W的功率電阻，在變頻器正常輸入電壓時(shí)消耗的功率為：513V VD 2P= 2/200k 0.31W,功率降額為 0.31W/2W=15.5%滿足要求。上式中VM穩(wěn)壓管D2兩端電壓，即UC2844T作電壓，

35、本式中取值 VD=15V在變頻器過(guò)壓情況下電阻 R6 R7、R& R小肖耗的功率為：P=0.77W,功率降額為0.77W/2W=38.5%滿足要求。整流二極管D&穩(wěn)壓管D2、電阻R5&電容C3 C26fi成開關(guān)電源正常工作的工作電源繞組整流、濾波電路，電阻 R56勺作用為限制提供給UC2844T作電源引腳的工作電流，在變頻器 輸出短路時(shí)，使UC2844可歇工作，從而起到保護(hù)開關(guān)電源電路的作用。D睡取選取快恢復(fù)二極管BYV26A(200V/1A),根據(jù)UC284行冊(cè)，其工作所需的最大工作電流為30mA D3的選取滿足電流降額要求。D3T作在截止?fàn)顟B(tài)時(shí)承受的反向電壓計(jì)算為U

36、=Uin +Vo=513V/14+15V=52V<200V滿足電壓降額要求。 N式中Uin為變頻器正常輸入時(shí)直流母線電壓值，N為變壓器原副邊匝比，Vo為UC2844T作電壓。在變頻器過(guò)壓狀態(tài)下D1工作在截止?fàn)顟B(tài)時(shí)承受的反向電壓為：U=Un+ Vo=800V/14+15V=72V<200V,滿足電壓降額要求。N2)吸收電路電阻R43 R5CK電容C3二極管D釗成開關(guān)電源RC吸收電路，開關(guān)電源MO籬關(guān)斷時(shí)產(chǎn) 生的尖峰電壓能量通過(guò)二極管 D破電容C3吸收，當(dāng)MO管導(dǎo)通時(shí)，電容C3上的能量通過(guò)電阻R49 R5乘放。D破取為BYV26a 12CCV/1A)的快恢復(fù)二極管，實(shí)驗(yàn)測(cè)得開關(guān)電源MO

37、管關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生 的尖峰電壓小于1CCCV, D4可以滿足設(shè)計(jì)要求。3) MO管的計(jì)算開關(guān)MO管選取為2SK2225,規(guī)格為1500V/2A, MO管關(guān)斷時(shí)承受白最大電壓為1CCCV,其 電壓降額為1CCC/15CC=67%,流過(guò)MO管的最大峰值電流為 竺 0.37A , MO管的電流降額R48 2.7 為0.37/2=19%,滿足設(shè)計(jì)要求。4) PWMF關(guān)芯片 UC2844f算本開關(guān)電源PWMF關(guān)芯片UC2844勺開關(guān)工作頻率由外接電阻 R35 (20k)、C8 (1000pF) 決定，通過(guò)查UC284核料提供的曲線，其振蕩頻率為 76kHZ,通過(guò)UC28443部分頻處理，其輸 出驅(qū)動(dòng)MOST的

38、開關(guān)頻率為38kHz UC284鍵許的最大輸出開關(guān)頻率為 500kHZ,本電路中UC2844 輸出開關(guān)頻率滿足設(shè)計(jì)要求。UC2844ft大可以輸出1A勺驅(qū)動(dòng)電流，本電路中 MOST的驅(qū)動(dòng)電阻R47J36歐姆，因此UC284犢際輸出的最大電流為 上 0.375A,電流降額為37.5% ,滿足設(shè)計(jì)要求。R4736上式中Vo為UC284輸出驅(qū)動(dòng)電壓值。5) 電壓反饋電路采用U5 (TL431)作為電壓基準(zhǔn)源，開關(guān)電源輸出 +5V作為反饋電壓信號(hào)，同時(shí)采用光藕 PC9 (PS2501)作為原副邊隔離。R33 R41為反饋電壓分壓電阻，兩者取值相同為2k,分得的電壓為5/2=2.5V,該電壓送TL431參考電壓端，滿足設(shè)計(jì)