发布时间:2024-09-15 16:50:18 人气:
逆变器5uf电容改10uf行吗
不一定可以。电容不能随便更换,一般都是进行等型号替换,如果是滤波电容可以使用更大容量的来进行替换,或者是使用等容量但是耐压更高的进行替换。但是如果该电容是配置电容,如:定时器、滤波器等,坚决不能随意替换,必须至少按照等容量替换,不过耐压可以选择与原型号相同或者更高。
SG3525逆变器稳压电路,
1.Inv.input(引脚1):误差放大器反向输入端。在闭环系统中,该引脚接反馈信号。在开环系统中,该端与补偿信号输入端(引脚9)相连,可构成跟随器。
2.Noninv.input(引脚2):误差放大器同向输入端。在闭环系统和开环系统中,该端接给定信号。根据需要,在该端与补偿信号输入端(引脚9)之间接入不同类型的反馈网络,可以构成比例、比例积分和积分等类型的调节器。
3.Sync(引脚3):振荡器外接同步信号输入端。该端接外部同步脉冲信号可实现与外电路同步。
4.OSC.Output(引脚4):振荡器输出端。
5.CT(引脚5):振荡器定时电容接入端。
6.RT(引脚6):振荡器定时电阻接入端。
7.Discharge(引脚7):振荡器放电端。该端与引脚5之间外接一只放电电阻,构成放电回路。
8.Soft-Start(引脚8):软启动电容接入端。该端通常接一只5 的软启动电容。
9.Compensation(引脚9):PWM比较器补偿信号输入端。在该端与引脚2之间接入不同类型的反馈网络,可以构成比例、比例积分和积分等类型调节器。
10.Shutdown(引脚10):外部关断信号输入端。该端接高电平时控制器输出被禁止。该端可与保护电路相连,以实现故障保护。
11.Output A(引脚11):输出端A。引脚11和引脚14是两路互补输出端。
12.Ground(引脚12):信号地。
13.Vc(引脚13):输出级偏置电压接入端。
14.Output B(引脚14):输出端B。引脚14和引脚11是两路互补输出端。
15.Vcc(引脚15):偏置电源接入端。
16.Vref(引脚16):基准电源输出端。该端可输出一温度稳定性极好的基准
以上是3525的引脚功能,一般电压反馈接到1脚作为反馈信号输入端,按照这一路寻找反馈支路就行了,具体的稳压环路,每个电路由不同的设计人员设计,因此都不相同,无法具体分析。
汽车逆变器的作用是啥
今天汽车编辑需要和朋友分享的是。很多朋友基本都知道我们的车是由很多零件组成的,我们的零件上有很多系统和转换器。虽然它们很小,但它们起着非常重要的作用。我们拥有的是一种便捷的汽车电源转换器,可以将DC12VDC转换为AC220V交流电,类似于大多数电器的城市电源。让我们通过汽车编辑器了解一下汽车逆变器的功能。汽车逆变器共享:电源规格
点烟器输出的车载逆变器可以是20W、40W、80W、120W直至150W的功率规格。此外,较大的功率逆变器需要通过连接线连接到电池。将家用电器连接到电源转换器的输出端,可以使车内使用各种电器像在家一样方便。可用的电器有:手机、笔记本电脑、数码摄像机、照相机、照明灯和电动剃须刀。
、CD播放器、游戏机、PDA、电动工具、车载冰箱以及各种旅行、露营、医疗急救>:在选择车载逆变器时,要注意它是纯正弦波车载逆变器还是改装波车载逆变器。两者的要点根据输出电流的波形来划分,价格也有所不同。纯正弦波车载逆变器高端,改装波车载逆变器低端,应用范围更广。与大多数电子产品一样,车载逆变器也存在转换效率问题。市场往往会在70%到80%之间相遇,有的能达到90%。
汽车逆变器共享:工作原理
目前市场上销量最大、最常遇到的车载逆变器输出功率为70W-150W,逆变器电路中采用基于TL494或KA7500芯片的脉宽调制电路作为关键。最常见的车载逆变器之一的电路原理图如图1所示。一般来说,车载逆变器的整个电路可以包括两个部分,每个部分使用一个TL494或KA7500芯片组成一个调节电路。电路的第一部分是利用高频PWM(脉宽调制)开关电源技术,将汽车电池等提供的12VDC电源转换成30hz-50hz、220V的交流电。电路第二部分的功能是借助桥式整流器、滤波器、脉宽调制和开关电源输出技术,将30kHz~50kHz和220V交流转换为50Hz和220V交流。1.在车载逆变电路的工作原理电路中,将12VDC转换为220V/50kHz交流的逆变电路由芯片IC1及其外围电路、晶体管VT1、VT3、MOS功率管VT2、VT4和变压器T1组成。芯片IC2及其外围电路、晶体管VT5、VT8、MOS功率管VT6、VT7、VT9、VT10,以及220V/50Hz整流滤波电路VD5-VD8、C12共同构成将220V/50Hz高频交流电转换为220v/50Hz工频交流电的转换电路,最终通过XAC插座输出220v/50Hz交流电,供各种便携式电器使用。1.IC2采用TL494CN(或KA7500C)芯片构成车载逆变器的核心调节电路。TL494CN是一款特殊的双端开关电源调节芯片,其后缀字母CN代表该芯片的封装形状为双列直插式塑料封装结构,工作温度范围为0℃-70℃,极限工作电源电压为7V-40V,最大工作频率为300kHz。TL494芯片内置5V基准源,稳压精度为5V±。5%,负载容量为10mA,输出可通过其14个引脚供外部电路使用。TL494芯片还内置了两个NPN功率输出管,可以提供500毫安的驱动能力。TL494芯片内部电路。电路中IC1的15针外围电路的R1和C1构成上电软启动电路。上电时,电容C1两端的电压从0V逐渐升高,只有当C1两端的电压达到5V或更高时,才允许IC1内部的脉宽调制电路开始工作。当电源切断时,C1通过电阻R2放电,确保软启动电路在下一次上电时正常工作。IC115针外围电路的R1、Rt、R2构成过热保护电路,Rt为正温度系数热敏电阻,常温电阻可为150ω;~300欧米茄;在可选范围内,适度加大可以提高过热保护电路启动的灵敏度。安装热敏电阻Rt时,需要将其贴在MOS功率开关VT2或VT4的金属散热片上,以保证电路过热保护功能的有效性。IC1引脚15的对地电压值u是一个非常重要的主要参数。在图1的电路中,U&渐近;Vcc×R2&分而治之;(R1+Rt+R2)V,室温下的计算值为U&渐近;6.2V.根据图1和图2,正常工作条件下,要求IC1的引脚15的电压略高于引脚16的电压(5V接芯片的引脚14),常温下6.2V的电压刚好符合要求,有一点必要的余量。当电路工作不正常时,MOS功率晶体管VT2或VT4的温升大大增加,热敏电阻Rt的阻值超过4kω左右;此时,IC1内部等效1的输出将从低电平变为高电平,然后IC1的3个引脚变为高电平,这将导致芯片内部的PWM等效、“或”门和“或非”门的输出被翻转,输出级晶体管VT1和晶体管VT2将被关断。当IC1中的两个功率输出管关闭时,由于极低的基电平,图1电路中的VT1和VT3将饱和并打开。VT1和VT3接通后,功率管VT2和VT4由于栅极上没有正偏压而关断,逆变电源电路将停止工作。IC1一针外围电路的VDZ1、R5、VD1、C2、R6构成12V输入电源过压保护电路,稳压器VDZ1的稳压值决定了保护电路的启动mosfet值,VD1、C2、R6也构成保护状态维持电路,只有发生瞬时输入电源过压时,才能启动并维持一段时间,以保证后级功率输出管的安全。考虑到汽车行驶过程中电池电压的正常变化幅度,一般宜选择稳压管VDZ1的稳压值为15V或16V。IC1三针外围电路的C3和R5是构成上电软启动时间维持和电路保证状态维持的关键电路。事实上,电路软启动调整和保证电路启动调整的最终结果都反映在IC1的3引脚电平状态中。当电路通电或启动时,IC1的引脚3处于高电平。当IC1的引脚3处于高电平时,电容C3将被充电。影响保护电路启动的原因消失后,C3通过R5放电,由于放电所需时间较长,电路的保护状态仍能维持一段时间。
汽车逆变器共享:工作原理
当IC1的引脚3处于高电平时,电容器C7也将沿着R8和VD4充电。同时,电容器C7两端的电压将被提供给IC2的引脚4,这将保持IC2的引脚4处于高电平。从图2的芯片内部电路可以看出,当引脚4为高电平时,芯片中死区时间比较器的同相输入端的电位会升高,这样比较器的输出会保持在恒定的高电平,内置的晶体管VT1和晶体管VT2经过or门和NOR门后会关断。在图1的电路中,VT5和VT8处于饱和导通状态,后续级的MOS晶体管VT6和VT9由于栅极没有正偏压,将基本处于关断状态,逆变电源电路将停止工作。IC1的5引脚外部电容C4(472)和6引脚外部电阻R7(4k3)是脉宽调制器的定时元件,确定的脉宽调制频率为fosc=1.1÷(0.0047&倍;4.3千赫&无症状;50千赫.也就是说,电路中晶体管VT1、VT2、VT3、VT4和变压器T1的工作频率均在50kHz左右,因此T1应采用高频铁氧体磁芯变压器,其作用是将12V脉冲升压至220V脉冲,其一次匝数为20&倍;2、二次匝数均为380。IC2的5脚外接电容C8(104)和6脚外接电阻R14(220k)是脉宽调制器的定时元件,确定的脉宽调制频率为fosc=1.1÷(C8&次;R14)=1.1÷;(0.1&倍;220千赫&无症状;50Hz.R29、R30、R27、C11、VDZ2构成XAC插座220V输出端的过压保护电路。当输出电压过高时,会影响稳压器VDZ2的击穿,使IC2的四个引脚的地电压升高,芯片IC2中的保护电路会响应,切断输出。车载逆变电路中的MOS晶体管VT2、VT4有必要的功耗,所以必须安装散热器,其他器件不需要安装。车载逆变器产品在大功率场合持续使用时,需要在车载逆变器产品内部安装一个12V小风扇,帮助散热。
好吧,今天,有这么多要和汽车编辑分享的。从上面的文章中,我们可以看到汽车编辑器共享的汽车逆变器的功能是,对于大多数电器来说,它可以将DC12VDC转换为类似于城市电源的AC220VAC,是一种方便的汽车电源转换器。希望今天汽车编辑的分享能对朋友们有所帮助。
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电容1000V 407J起什么作用
电容1000V 407J的作用:
耦合:用在耦合电路中的电容称为耦合电容,在阻容耦合放大器和其他电容耦合电路中大量使用这种电容电路,起隔直流通交流作用 。
滤波:用在滤波电路中的电容器称为滤波电容,在电源滤波和各种滤波器电路中使用这种电容电路,滤波电容将一定频段内的信号从总信号中去除 。
退耦:用在退耦电路中的电容器称为退耦电容,在多级放大器的直流电压供给电路中使用这种电容电路,退耦电容消除每级放大器之间的有害低频交连 。
高频消振:用在高频消振电路中的电容称为高频消振电容,在音频负反馈放大器中,为了消振可能出现的高频自激,采用这种电容电路,以消除放大器可能出现的高频啸叫。
谐振:用在LC谐振电路中的电容器称为谐振电容,LC并联和串联谐振电路中都需这种电容电路。
旁路:用在旁路电路中的电容器称为旁路电容,电路中如果需要从信号中去掉某一频段的信号,可以使用旁路电容电路,根据所去掉信号频率不同,有全频域(所有交流信号)旁路电容电路和高频旁路电容电路。
中和:用在中和电路中的电容器称为中和电容。在收音机高频和中频放大器,电视机高频放大器中,采用这种中和电容电路,以消除自激 。
定时:用在定时电路中的电容器称为定时电容。在需要通过电容充电、放电进行时间控制的电路中使用定时电容电路,电容起控制时间常数大小的作用。
积分:用在积分电路中的电容器称为积分电容。在电势场扫描的同步分离电路中,采用这种积分电容电路,可以从场复合同步信号中取出场同步信号。
微分:用在微分电路中的电容器称为微分电容。在触发器电路中为了得到尖顶触发信号,采用这种微分电容电路,以从各类(主要是矩形脉冲)信号中得到尖顶脉冲触发信号 。
补偿:用在补偿电路中的电容器称为补偿电容,在卡座的低音补偿电路中,使用这种低频补偿电容电路,以提升放音信号中的低频信号,此外,还有高频补偿电容电路 。
自举:用在自举电路中的电容器称为自举电容,常用的OTL功率放大器输出级电路采用这种自举电容电路,以通过正反馈的方式少量提升信号的正半周幅度 。
分频:在分频电路中的电容器称为分频电容,在音箱的扬声器分频电路中,使用分频电容电路,以使高频扬声器工作在高频段,中频扬声器工作在中频段,低频扬声器工作在低频段 。
负载电容:是指与石英晶体谐振器一起决定负载谐振频率的有效外界电容。负载电容常用的标准值有16pF、20pF、30pF、50pF和100pF。负载电容可以根据具体情况作适当的调整,通过调整一般可以将谐振器的工作频率调到标称值
三相PWM整流KPWM的具体含义是什么啊!!!
。kPWM为PWM逆变器的等效增益,且kPWM=Ud/Ut,其中Ud为直流母线电压,Ut为三角波幅值。kuf及kif分别为输出电压和电容电流的反馈系数;Δu是扰动输入,包括死区时间带来的影响和直流侧电压波动等;io为负载电流。
引言
在电力系统中,电压和电流应是完好的正弦波。但是在实际的电力系统中,由于非线性负载的影响,实际的电网电压和电流波形总是存在不同程度的畸变,给电力输配电系统及附近的其它电气设备带来许多问题,因而就有必要采取措施限制其对电网和其它设备的影响。随着电力电子技术的迅速发展,各种电力电子装置在电力系统、工业、交通、家庭等众多领域中的应用日益广泛,大量的非线性负载被引入电网,导致了日趋严重的谐波污染。电网谐波污染的根本原因在于电力电子装置的开关工作方式,引起网侧电流、电压波形的严重畸变。目前,随着功率半导体器件研制与生产水平的不断提高,各种新型电力电子变流装置不断涌现,特别是用于交流电机调速传动的变频器性能的逐步完善,为工业领域节能和改善生产工艺提供了十分广阔的应用前景。相关资料表明,电力电子装置生产量在未来的十年中将以每年不低于10%的速度递增,同时,由这类装置所产生的高次谐波约占总谐波源的70%以上。
在我国,当前主要的谐波源主要是一些整流设备,如化工、冶金行业的整流设备和各种调速、调压设备以及电力机车。传统的整流方式通常采用二极管整流或相控整流方式,采用二极管整流方式的整流器存在从电网吸取畸变电流,造成电网的谐波污染,而且直流侧能量无法回馈电网等缺点。采用相控方式的整流器也存在深度相控下交流侧功率因数很低,因换流引起电网电压波形畸变等缺点。这些整流器从电网汲取电流的非线性特征,给周围用电设备和公用电网都会带来不利影响。
为了抑制电力电子装置产生的谐波,其中的一种方法就是对整流器本身进行改进,使其尽量不产生谐波,且电流和电压同相位。这种整流器称为高功率因数变流器或高功率因数整流器。高功率因数变流器主要采用PWM整流技术,一般需要使用自关断器件。对电流型整流器,可直接对各个电力半导体器件的通断进行 PWM调制,使输入电流成为接近正弦且与电源电压同相的PWM波形,从而得到接近1的功率因数。对电压型整流器,需要将整流器通过电抗器与电源相连。只要对整流器各开关器件施以适当的PWM控制,就可以对整流器网侧交流电流的大小和相位进行控制,不仅可实现交流电流接近正弦波,而且可使交流电流的相位与电源电压同相,即系统的功率因数总是接近于1。本文主要对与PWM整流器相关的功率开关器件、主电路拓扑结构和控制方式等进行详细说明,在此基础上对PWM 整流技术的发展方向加以探讨。
2 功率开关器件
PWM整流器的基础是电力电子器件,其与普通整流器和相控整流器的不同之处是其中用到了全控型器件,器件性能的好坏决定了PWM整流器的性能。优质的电力电子器件必须具有如下特点:(1)能够控制通断,确保在必要时可靠导通或截止;(2)能够承受一定的电压和电流,阻断状态时能承受一定电压,导通时匀许通过一定的电流;(3)具有较高的开关频率,在开关状态转换时具有足够短的导通时间和关断时间,并能承受高的di/dt和dv/dt。目前在PWM整流器中得到广泛应用的电力电子器件主要有如下几种:
2.1门极可关断晶闸管(GTO)
GTO是最早的大功率自关断器件,是目前承受电压最高和流过电流最大的全控型器件。它能由门极控制导通和关断,具有通过电流大、管压降低、导通损耗小, dv/dt耐量高等优点,目前已达6KV/6KA的应用水平,在大功率的场合应用较多。但是GTO的缺点也很明显,驱动电路复杂并且驱动功率大,导致关断时间长,限制了器件的开关频率;关断过程中的集肤效应容易导致局部过热,严重情况下使器件失效;为了限制dv/dt,需要复杂的缓冲电路,这些都限制了 GTO在各个领域的应用,现在GTO主要应用在中、大功率场合。
2.2电力晶体管(GTR)
电力场效应管又称为巨型晶体管,是一种耐高压、大电流的双极结型晶体管,该器件与GTO一样都是电流控制型器件,因而所需驱动功率较大,但其开关频率要高于GTO,因而自20世纪80年代以来,主要应用于中小功率的变频器或UPS电源等场合。目前其地位大多被绝缘栅双极晶体管(IGBT)和电力场效应管(Power MOSFET)所取代。
2.3电力场效应管(Power MOSFET)
电力场效应管是用栅极电压来控制漏极电流的,属于电压控制型器件,因此它的第一个显著特点是驱动电路简单,需要的驱动功率小。其第二个显著特点是开关速度快,工作频率高。另外Power MOSFET的热稳定性优于GTR。但是Power MOSFET电流容量小,耐压低,一般只适用于功率不超过10kW的场合。
2.4绝缘栅双极晶体管(IGBT)
IGBT是后起之秀,将MOSFET和GTR的优点于一身,既具有MOSFET的输入阻抗高、开关速度快的优点,又具有GTR耐压高、流过电流大的优点,是目前中等功率电力电子装置中的主流器件。目前的应用水平已经达到3.3KV/1.2KA。栅极为电压驱动,所需驱动功率小,开关损耗小、工作频率高,不需缓冲电路,适用于较高频率的场合。其主要缺点是高压IGBT内阻大,通态压降大,导致导通损耗大;在应用于高(中)压领域时,通常需要多个串联。
2.5集成门极换流晶闸管(IGCT)和对称门极换流晶闸管(SGCT)
IGCT是在GTO的基础上发展起来的新型复合器件,兼有MOSFET和GTO两者的优点,又克服了两者的不足之处,是一种较为理想的兆瓦级、高(中)压开关器件。与MOSFET相比,IGCT通态压降更小,承受电压更高,通过电流更大;与GTO相比,通态压降和开关损耗进一步降低,同时使触发电流和通态时所需的门极电流大大减小角,有效地提高了系统的开关速度。IGCT采用的低电感封装技术使得其在感性负载下的开通特性得到显著改善。与GTO相比, IGCT的体积更小,便于和反向续流二极管集成在一起,这样就大大简化了电压型PWM整流器的结构,提高了装置的可靠性。其改进形式之一称为对称门极换流晶闸管(SGCT),两者的特性相似,不同之处是SGCT可双向控制电压,主要应用于电流型PWM中。目前,两者的应用水平已经达到6KV/6KA。
3 PWM整流器的主电路拓扑结构
PWM整流器根据主电路中开关器件的多少可以分为单开关型和多开关型;根据输入电源相数可以分为单相PWM整流电路和三相整流电路;根据输出要求可以分为电压源和电流源型。下面介绍几种常见的三相PWM整流电路的拓扑结构并简要分析它们的工作特性。
3.1三相单开关PWM整流电路
三相单开关PWM整流器的主电路拓朴结构主要有如下几种:
1. 单开关Boost型(升压型):电路如图1所示,其中输出电压恒定,工作于电流断续模式(DCM),这种电路结构简单,在PWM整流电路中应用广泛。
图1三相单开关Boost型
2. 单开关Buck型(降压型):电路如图2所示,与升压型成对偶关系,其输出电流恒定,输出电压较低,仍然工作于断续电流模式(DCM)。
图2三相单开关Buck型
3.2 三相多开关PWM整流电路
三相多开关PWM整流器的主电路拓朴结构主要有如下几种:
1. 六开关Boost型:也可称为两电平电压型整流器或三相桥式可逆PWM整流器。电路如图3所示,每个桥臂上的可关断开关管都带有反并联二极管,可以实现能量的双向流动,每只开关管的导通作用,一般都是使交流侧滤波电感L蓄积磁能,而在开关管关断时,迫使电感产生较高的电压Ldi/dt,通过另一桥臂的续流二极管向直流侧释放磁能。因此,从广义上讲,这种桥式PWM可逆整流器拓扑,仍属于升压式结构。六开关Boost型PWM整流器的特点是结构简单且宜于实现有源逆变,因而是目前应用和研究最为活跃的一种类型,也是多开关PWM整流电路中应用最为广泛的一种。
图3三相多开关Boost型
2. 六开关Buck型:也可称为两电平电流型整流器,电路如图4所示,直流侧电抗器一般要求很大。由于电流型变换器的特点,交流侧输入LC滤波器通常是必不可少的,以改善电流波形和功率因数。这种电路拓朴较适合于空间矢量调制,且有降压作用。其缺点是由于直流侧大电感内阻较大,消耗功率较大导致其效率略低于六开关Boost型。
图4三相多开关Buck型
3. 三电平PWM整流电路
在大功率PWM变流装置中,常采用拓朴结构如图5所示的三点式电路,这种电路也称为中点钳位型(Neutral Point Clamped) 电路。与两点式PWM相比,三点式PWM调制波的主要优点,一是对于同样的基波与谐波要求而言,开关频率低得多,从而可以大幅度降低开关损耗;二是每个主开关器件关断时所承受的电压仅为直流侧电压的一半,因此这种电路特别适合于高电压大容量的应用场合。不过三点式PWM可逆整流器的缺点也是显而易见的,一方面其主电路拓扑使用功率开关器件较多,另一方面,控制也比两点式复杂,尤其是需要解决中点电位平衡问题。
图5三电平PWM整流电路
从上面的分析可以知道,单开关主电路拓朴结构的共同优点在于,控制结构简单,易于实现,且电源工作工作可靠性高;缺点在于其应用场合受到开关器件的影响,开关器件的耐压水平高低和开关频率的高低限制了这种电路的应用,其主要应用于中小功率的变频器或UPS电源。
与单开关结构的PWM整流器相比,多开关PWM整流电路的共同优点在于功率因数高,谐波失真小,可实现能量的双向流动,调节速度快,应用范围宽,主要应用于中大功率场合。缺点也很突出,电路结构复杂,控制难度大,而且需要检测和控制的点较多,提高了控制成本;器件的增多也降低了系统的可靠性。但由于其性能指标要高于单开关结构的PWM整流器,且可实现能量的双向流动,是很有发展前途的拓朴结构。
4 控制方式
控制技术是 PWM高频整流器发展的关键。要使PWM整流器工作时达到单位功率因数,必须对电流进行控制,保证其为正弦且与电压同相或反相。根据有没有引入电流反馈可以将这些控制方法分为两种:引入交流电流反馈的称为直接电流控制(DCC);没有引入交流电流反馈的称为间接电流控制,间接电流控制也称为相位幅值控制(PAC)。
4.1间接电流控制
间接电流控制就是通过控制PWM整流器的交流输入端电压,实现对输入电流的控制。这种控制方法没有引入交流电流控制信号,而是通过控制输入端电压间接控制输入电流,故称间接电流控制。又因其直接控制量为电压,所以又称为相位幅值控制。其原理图如图6所示。
图6间接电流控制框图
间接电流控制引入一个电压环,由电压环得到一个与整流电路输出功率相匹配的输入电流幅值给定。再经过两个乘法器转换成输入电流的有功分量ip和无功分量 iq,分别经R和ωL环节后转换成电压信号再与电源电压相减后,便得到给定电压调制信号,最后与三角波比较产生控制用的PWM信号,控制主电路的工作。这种控制方式的电路简单,但由于缺少了电流环,响应速度受到一定程度的影响;另外,用到了电路参数R、L,电路参数与给定参数一致性较差,也会影响控制的精度。
4.2直接电流控制
与间接电流相反,在控制电路中引入交流输入电流反馈信号,对输入电流进行直接控制,称为直接电流控制。根据电流跟踪方法的不同,直接电流控制可分为滞环电流比较法控制、定时瞬时电流比较法控制和三角波电流比较法控制等。
⑴滞环电流比较法控制
图7所示为滞环电流比较法控制的原理图。以其中A相进行说明,基本工作原理是电压调节器输出与和电源电压同相位的单位正弦信号相乘得到A相电流参考信号 iA*,iA*再与检测到的A相电流信号iA比较,经过滞环产生PWM调制波,对各开关器件进行控制,达到控制电流与电压完全同相或反相的目的。
滞环电流比较法控制实现很方便,控制简单,且控制误差可由滞环宽度调节,若设计合适可达到较高的控制精度,故实际应用较。在使用中,器件开关频率取决于滞环宽度,导致器件的开关频率较大,造成器件选择较难且滤波器的设计复杂。
图7滞环电流比较法控制原理图
⑵定时瞬时电流比较法控制
图8所示为定时瞬时电流比较法控制的原理图。定时瞬时电流比较法控制与滞环电流比较法控制类似,都包括电压、电流反馈且PWM调制波产生方法也相同。不同之处是,引入时钟信号定时将反馈电流与指令电流进行比较,产生PWM调制波控制开关器件的通断,保证电压、电流的同相位,且器件的开关频率固定。
图8定时瞬时电流比较法控制原理图
定时瞬时电流比较法控制可有效克服滞环电流控制开关频率变化的缺点,使开关频率固定,但电流跟踪误差受到电网电压影响,且控制电路要比滞环电流比较控制复杂。
⑶三角波电流比较法控制
图9所示为三角波电流比较法控制的原理图。与前面两种控制方法类似,电路中也包括电流滞环和电压环,电流指令由电压环PI输出和一个与电压同相的单位正弦信号相乘得到,指令电流和反馈电流经电流调节器后与三角波信号比较后,得到控制用PWM调制波,控制开关器件的通断,实现输出电流跟踪指令电流。
图9三角波电流比较法控制原理图
三角波电流比较法控制也具有开关频率固定的优点,且单一桥臂的开关控制互补,为建模分析提供了方便,从而可方便的实现系统的谐波分析;在结构上,其控制电路比定时瞬时电流比较法控制简单,因而具有广阔的应用前景。
在直接电流控制中直接检测交流侧电流信号加以控制,系统响应快,动态响应好,但检测量过多,控制复杂。间接电流控制从稳态相量关系出发进行电流控制,尽管动态响应较慢,但其具有结构简单、检测量少、控制简单、概念清晰的特点,可得到最优的性能价格比。
5 结语
通过上述分析,PWM整流技术的应用会越来越广泛,其发展也会呈现出多种趋势,但可主要归结为三个方面:功率器件、主电路拓朴和控制方法。
(1) 新型全控型器件的发展。器件是PWM整流技术赖以实现的基础,新技术的出现和新材料的应用,必然会产生更新、更好的功率器件,从而推动PWM整流技术的发展。
(2) 主电路拓朴。PWM整流器的最大优势就是对电网的影响较小,为了进一步降低影响,提高功率因数,人们必然会对整流器的拓朴结构进行改进,现在已经出现五电平、七电平结构,随着功率器件和应用水平的提高,必然会有更新、更好的电路拓朴结构出现。
(3) 控制方法。一方面,主电路拓朴的多样化,必然会引起控制方法的变异,甚至会产生更新、更简单的控制方法;另一方面,现代控制理论和计算机技术的发展也为新的方法的出现奠定了坚实的基础,现在状态反馈控制、变结构控制已经开始应用到PWM整流器的控制中来。
/News/2005,6/Article_292.htm
车载逆变器的参数原理
一、市场上常见款式车载逆变器产品的主要指标输入电压:DC 10V~14.5V;输出电压:AC 200V~220V±10%;输出频率:50Hz±5%;输出功率:70W ~150W;转换效率:大于85%;逆变工作频率:30kHz~50kHz。
二、常见车载逆变器产品的电路图及工作原理
目前市场上销售量最大、最常见的车载逆变器的输出功率为70W-150W,逆变器电路中主要采用TL494或KA7500芯片为主的脉宽调制电路。一款最常见的车载逆变器电路原理图见图1。 车载逆变器的整个电路大体上可分为两大部分,每部分各采用一只TL494或KA7500芯片组成控制电路,其中第一部分电路的作用是将汽车电瓶等提供的12V直流电,通过高频PWM (脉宽调制)开关电源技术转换成30kHz-50kHz、220V左右的交流电;第二部分电路的作用则是利用桥式整流、滤波、脉宽调制及开关功率输出等技术,将30kHz~50kHz、220V左右的交流电转换成50Hz、220V的交流电。 ⒈车载逆变器电路工作原理 电路中,由芯片IC1及其外围电路、三极管VT1、VT3、MOS功率管VT2、VT4以及变压器T1组成12V直流变换为220V/50kHz交流的逆变电路。由芯片IC2及其外围电路、三极管VT5、VT8、MOS功率管VT6、VT7、VT9、VT10以及220V/50kHz整流、滤波电路VD5-VD8、C12等共同组成220V/50kHz高频交流电变换为220V/50Hz工频交流电的转换电路,最后通过XAC插座输出220V/50Hz交流电供各种便携式电器使用。IC1、IC2采用了TL494CN(或KA7500C)芯片,构成车载逆变器的核心控制电路。TL494CN是专用的双端式开关电源控制芯片,其尾缀字母CN表示芯片的封装外形为双列直插式塑封结构,工作温度范围为0℃-70℃,极限工作电源电压为7V~40V,最高工作频率为300kHz。 TL494芯片内置有5V基准源,稳压精度为5 V±5% ,负载能力为10mA,并通过其14脚进行输出供外部电路使用。TL494芯片还内置2只NPN功率输出管,可提供500mA的驱动能力。TL494芯片的内部电路。 电路中IC1的15脚外围电路的R1、C1组成上电软启动电路。上电时电容C1两端的电压由0V逐步升高,只有当C1两端电压达到5V以上时,才允许IC1内部的脉宽调制电路开始工作。当电源断电后,C1通过电阻R2放电,保证下次上电时的软启动电路正常工作。 IC1的15脚外围电路的R1、Rt、R2组成过热保护电路,Rt为正温度系数热敏电阻,常温阻值可在150 Ω~300Ω范围内任选,适当选大些可提高过热保护电路启动的灵敏度。 热敏电阻Rt安装时要紧贴于MOS功率开关管VT2或VT4的金属散热片上,这样才能保证电路的过热保护功能有效。 IC1的15脚的对地电压值U是一个比较重要的参数,图1电路中U≈Vcc×R2÷ (R1+Rt+R2)V,常温下的计算值为U≈6.2V。结合图1、图2可知,正常工作情况下要求IC1的15脚电压应略高于16脚电压(与芯片14脚相连为5V),其常温下6.2V的电压值大小正好满足要求,并略留有一定的余量。 当电路工作异常,MOS功率管VT2或VT4的温升大幅提高,热敏电阻Rt的阻值超过约4kΩ时,IC1内部比较器1的输出将由低电平翻转为高电平,IC1的3脚也随即翻转为高电平状态,致使芯片内部的PWM 比较器、或门以及或非门的输出均发生翻转,输出级三极管VT1和三极管VT2均转为截止状态。当IC1内的两只功率输出管截止时,图1电路中的VT1、VT3将因基极为低电平而饱和导通,VT1、VT3导通后,功率管VT2和VT4将因栅极无正偏压而处于截止状态,逆变电源电路停止工作。 IC1的1脚外围电路的VDZ1、R5、VD1、C2、R6构成12V输入电源过压保护电路,稳压管VDZ1的稳压值决定了保护电路的启动门限电压值,VD1、C2、R6还组成保护状态维持电路,只要发生瞬间的输入电源过压现象,保护电路就会启动并维持一段时间,以确保后级功率输出管的安全。考虑到汽车行驶过程中电瓶电压的正常变化幅度大小,通常将稳压管VDZ1的稳压值选为15V或16V较为合适。 IC1的3脚外围电路的C3、R5是构成上电软启动时间维持以及电路保护状态维持的关键性电路,实际上不管是电路软启动的控制还是保护电路的启动控制,其最终结果均反映在IC1的3脚电平状态上。电路上电或保护电路启动时,IC1的3脚为高电平。当IC1的3脚为高电平时,将对电容C3充电。这导致保护电路启动的诱因消失后,C3通过R5放电,因放电所需时间较长,使得电路的保护状态仍得以维持一段时间。 当IC1的3脚为高电平时,还将沿R8、VD4对电容C7进行充电,同时将电容C7两端的电压提供给IC2的4脚,使IC2的4脚保持为高电平状态。从图2的芯片内部电路可知,当4脚为高电平时,将抬高芯片内死区时间比较器同相输入端的电位,使该比较器输出保持为恒定的高电平,经或门、或非门后使内置的三极管VT1和三极管VT2均截止。图1电路中的VT5和VT8处于饱和导通状态,其后级的MOS管VT6和VT9将因栅极无正偏压而都处于截止状态,逆变电源电路停止工作。 IC1的5脚外接电容C4(472)和6脚外接电阻R7(4k3)为脉宽调制器的定时元件,所决定的脉宽调制频率为 fosc=1.1÷ (0.0047×4.3)kHz≈50kHz。即电路中的三极管VT1、VT2、VT3、VT4、变压器T1的工作频率均为50kHz左右,因此T1应选用高频铁氧体磁芯变压器,变压器T1的作用是将12V脉冲升压为220V的脉冲,其初级匝数为20×2,次级匝数为380。 IC2的5脚外接电容C8(104)和6脚外接电阻R14(220k)为脉宽调制器的定时元件,所决定的脉宽调制频率为 fosc=1.1÷ (C8×R14)=1.1÷(0.1×220)kHz≈50Hz。 R29、R30、R27、C11、VDZ2组成XAC插座220V输出端的过压保护电路,当输出电压过高时将导致稳压管VDZ2击穿,使IC2的4脚对地电压上升,芯片IC2内的保护电路动作,切断输出。 车载逆变器电路中的MOS管VT2、VT4有一定的功耗,必须加装散热片,其他器件均不需要安装散热片。当车载逆变器产品持续应用于功率较大的场合时,需在其内部加装12V小风扇以帮助散热。
三、车载逆变器产品的维修要点
由于车载逆变器电路一般都具有上电软启动功能,因此在接通电源后要等5s-30s后才会有交流220V的输出,同时LED指示灯点亮。当LED指示灯不亮时,则表明逆变电路没有工作。
当接通电源30s以上,LED指示灯还没有点亮时,则需要测量XAC输出插座处的交流电压值,若该电压值为正常的220V左右,则说明仅仅是LED指示灯部分的电路出现了故障;若经测量XAC输出插座处的交流电压值为0,则说明故障原因为逆变器前级的逆变电路没有工作,可能是芯片IC1内部的保护电路已经启动。
判断芯片IC1内部保护电路是否启动的方法是:用万用表的直流电压挡测量芯片IC1的3脚对地直流电压值,若该电压在1V以上则说明芯片内部的保护电路已经启动了,否则说明故障原因是非保护电路动作所致。
若芯片IC1的3脚对地电压值在1V以上,表明芯片内部的保护电路已启动时,需进一步用万用表的直流电压挡测试芯片IC1的15、16脚之间的直流电压,以及芯片IC1的1、2脚之间的直流电压。正常情况下,电路中芯片IC1的15脚对地直流电压应高于16脚对地直流电压,2脚对地的直流电压应高于1脚对地的直流电压,只有当这两个条件同时得到满足时,芯片IC1的3脚对地直流电压才能为正常的0V左右,逆变电路才能正常工作。若发现某测试电压不满足上述关系时,只需按相应支路去查找故障原因,即可解决问题。
四、车载逆变器产品的主要元器件参数及代换
电路中的主要器件有驱动管SS8550、KSP44,MOS功率开关管IRFZ48N、IRF740A,快恢复整流二极管HER306以及PWM 控制芯片TL494CN (或KA7500C)。 SS8550为TO-92形式封装的PNP型三极管。其引脚电极的识别方法是,当面向三极管的印字标识面时,引脚1为发射极E、2为基极B、3为集电极C。 SS8550的主要参数指标为:BVCBO=-40V,BVCEO=-25V,VCE(S)=-0.28V, VBE(ON)=-0.66V ,fT=200MHz,ICM=1.5A,PCM=1W,TJ= 150℃ ,hFE=85~160(B)、120~200(C)、160~300(D)。 与TO-92形式封装的SS8550相对应的表贴器件型号为S8550LT1,其封装形式为SOT-23。 SS8550为目前市场上较为常见、易购的三极管,价格也比较便宜,单只售价仅0.3元左右。 KSP44为TO-92形式封装的NPN型三极管。其引脚电极的识别方法是,当面向三极管的印字标识面时,其引脚1为发射极E、2为基极B、3为集电极C。 KSP44的主要参数指标为:BVCBO=500V ,BVCEO=400V,VCE(S)=0.5V ,VBE(ON)=0.75V ,ICM=300mA ,PCM=0.625W ,TJ=150℃,hFE=40~200。 KSP44为电话机中常用的高压三极管,当KSP44损坏而无法买到时,可用日光灯电路中常用的三极管KSE13001进行代换。KSE13001为FAIRCHILD公司产品,主要参数为BVCBO=400V,BVCEO=400V,ICM=100mA,PCM=0.6W,hFE=40~80。KSE13001的封装形式虽然同样为TO-92,但其引脚电极的排序却与KSP44不同,这一点在代换时要特别注意。KSE13001引脚电极的识别方法是,当面向三极管的印字标识面时,其引脚电极1为基极B、2为集电极C、3为发射极E。 IRFZ48N为TO-220形式封装的N沟道增强型MOS快速功率开关管。其引脚电极排序1为栅极G、2为漏极D、3为源极S。IRFZ48N的主要参数指标为:VDss=55V,ID=66A,Ptot=140W,TJ=175℃,RDS(ON)≤16mΩ。 当IRFZ48N损坏无法买到时,可用封装形式和引脚电极排序完全相同的N沟道增强型MOS开关管IRF3205进行代换。IRF3205的主要参数为VDss=55V,ID=110A,RDS(ON)≤8mΩ。其市场售价仅为每只3元左右。 IRF740A为TO-220形式封装的N沟道增强型MOS快速功率开关管。其引脚电极排序1为栅极G、2为漏极D、3为源极S。 IRF740A的主要参数指标为:VDSS=400V ,ID=10A,Ptot=120W ,RDS(ON)≤550mΩ。 当IRF740A损坏无法买到时,可用封装形式和引脚电极排序完全相同的N 沟道增强型MOS 开关管IRF740B、IRF740或IRF730进行代换。IRF740、IRF740B的主要参数与IRF740A完全相同。IRF730的主要参数为VDSS=400V,ID=5.5A,RDS(ON)≤1Ω。其中IRF730的参数虽然与IRF740系列的相比略差,但对于150W以下功率的逆变器来说,其参数指标已经是绰绰有余了。 HER306为3A、600V的快恢复整流二极管,其反向恢复时间Trr=100ns,可用HER307(3A、800V)或者HER308(3A、1000V)进行代换。对于150W以下功率的车载逆变器,其中的快恢复二极管HER306可以用BYV26C或者最容易购买到的FR107进行代换。BYV26C为1A、600V的快恢复整流二极管,其反向恢复时间Trr=30ns;FR107为1A、1000V的快恢复整流二极管,其反向恢复时间= 100ns。从器件的反向恢复时间这一参数指标考虑,代换时选用BYV26C更为合适些。 TL494CN、KA7500C为PWM控制芯片。对目前市场上的各种车载逆变器产品进行剖析可以发现,有的车载逆变器产品中使用了两只TL494CN芯片,有的是使用了两只KA7500C芯片,还有的是两种芯片各使用了一只,更为离奇的是,有的产品中居然故弄玄虚,将其中的一只TL494CN或者KA7500C芯片的标识进行了打磨,然后标上各种古怪的芯片型号,让维修人员倍感困惑。实际上只要对照芯片的外围电路一看,就知道所用的芯片必定是TL494CN或者KA7500C。 经仔细查阅、对比TL494CN、KA7500C两种芯片的原厂pdf资料,发现这两种芯片的外部引脚排列完全相同,就连其内部的电路也几乎完全相同,区别仅仅是两种芯片的内部运放输入端的基准源大小略微有点差别,对电路的功能和性能没有影响,因此这两种芯片完全可以相互替代使用,并且代换时芯片的外围电路的参数不必做任何的修改。经实际使用过程中的成功代换经验,也证实了这种代换的可行性和代换后电路工作性能的可靠性。
帮忙介绍几个开关电源的启动电路。
开关电源的输入电路大都采用整流加电容滤波电路。在输入电路合闸瞬间,由于电容器上的初始电压为零会形成很大的瞬时冲击电流(如图1所示),特别是大功率开关电源,其输入采用较大容量的滤波电容器,其冲击电流可达100A以上。在电源接通瞬间如此大的冲击电流幅值,往往会导致输入熔断器烧断,有时甚至将合闸开关的触点烧坏,轻者也会使空气开关合不上闸,上述原因均会造成开关电源无法正常投入。为此几乎所有的开关电源在其输入电路设置防止冲击电流的软起动电路,以保证开关电源正常而可靠的运行。
2 常用软起动电路
(1)采用功率热敏电阻电路
热敏电阻防冲击电流电路如图2所示。它利用热敏电阻的Rt的负温度系数特性,在电源接通瞬间,热敏电阻的阻值较大,达到限制冲击电流的作用;当热敏电阻流过较大电流时,电阻发热而使其阻值变小,电路处于正常工作状态。采用热敏电阻防止冲击电流一般适用于小功率开关电源,由于热敏电阻的热惯性,重新恢复高阻需要时间,故对于电源断电后又需要很快接通的情况,有时起不到限流作用。
(2)采用SCRR电路
该电路如图3所示。在电源瞬时接通时,输入电压经整流桥VD1VD4和限流电阻R对电容器C充电。当电容器C充电到约80%的额定电压时,逆变器正常工作,经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号,使晶闸管导通并短路限流电阻R,开关电源处于正常运行状态。
这种限流电路存在如下问题:当电源瞬时断电后,由于电容器C上的电压不能突变,其上仍有断电前的充电电压,逆变器可能还处于工作状态,保持晶闸管继续导通,此时若马上重新接通输入电源,会同样起不到防止冲击电流的作用。
(3)具有断电检测的SCRR电路
该电路如图4所示。它是图3的改进型电路,
VD5、VD6、VT1、RB、CB组成瞬时断电检测电路,时间常数RBCB的选取应稍大于半个周期,当输入发生瞬间断电时,检测电路得到的检测信号,关闭逆变器功率开关管VT2的驱动信号,使逆变器停止工作,同时切断晶闸管SCR的门极触发信号,确保电源重新接通时防止冲击电流。
(4)继电器K1与电阻R构成的电路
该电路原理图如图5所示。电源接通时,输入电压经限流电阻R1对滤波电容器C1充电,同时辅助电源VCC经电阻R2对并接于继电器K1线包的电容器C2充电,当C2上的充电电压达到继电器的动作电压时,K1动作,旁路限流电阻R1,达到瞬时防冲击电流的作用。通常在电源接通之后,继电器K1动作延时0.3~0.5秒,否则限流电阻R1因通流时间过长会烧坏。
然而这种简单的RC延迟电路在考虑到继电器吸合电压时还必须顾及流过线包的电流,一般电阻的阻值较小而电容的容量较大,延迟时间很难准确控制,这主要是电容容量的误差和漏电流造成,需要仔细地挑选和测试。同时继电器的动作阈值取决于电容器C2上的充电电压,继电器的动作电压会抖动及振荡,造成工作不可靠。
(5)采用定时触发器的继电器与限流电阻的电路
该电路如图6所示(仅画出定时电路,主电路同图5),它是图5的改进型电路。电源接通时,输入电压经整流桥和限流电阻R1对C1充电,同时定时时基电路555的定时电容C2由辅助电源经定时电阻 R2开始充电,经0.3秒后,集成电路555的2端电压低于二分之一电源电压,其输出端3输出高电平,VT2导通,继电器K1动作,限流电阻R1被旁路,直流供电电压对C1继续充电而达到额定值,逆变器处于正常工作状态。由于该电路在RC延迟定时电路与继电器之间插入了单稳态触发器和电流放大器,确保继电器动作干脆、可靠,有效地起到防止冲击电流的效果,而不会像图5电路那样由于继电器动作的不可靠性而烧坏限流电阻及继电器的自身触点。
(6)过零触发的光耦可控硅与双向可控硅构成的电路
该电路如图7所示。集成稳压器输出稳定的 5V电压,为软起动电路提供电源电压。晶体管VT1、反相器IC2构成过零触发电路,IC1555构成单稳态触发器,R1、C1为定时周期,但因5端至1 端接有延迟电路R2、C2,所以555是逐步达到满周期的。当电网电压过零时,晶体管VT1截止,反相器IC2输出低电平,起动定时电路555工作,软起动延迟时间由时间常数R1C1及R2C2共同决定。
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