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《低感母线在变频器中的使用原理以及迭层母线的电气设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、#26#煤矿机电2001年第1期文章编号:1001-0874(2001)01-0026-04低感母线在变频器中的使用原理以及迭层母线的电气设计张建军(煤炭科学研究总院上海分院,上海200030)摘要:分析电压型交直交变频器中数量级较高的直流母线寄生电感以及缓冲回路分布电感在功率开关关断瞬间产生的高上升率瞬态电压和寄生振荡对功率开关以及电动机绝缘造成的危害性,表明了在交直交变频器母线设计中采用低感母线代替传统母线的重要性和必要性,详细地描述低感的迭层母线的电气设计规则。迭层母线适用于各种变频器。关键词:电压型;交直交变频器;低感母线;迭层母线;电气设计中图分类号:TN773;TN405文献标
2、识码:A1前言开关和电动机绝缘的危害性,以说明采用低感母线的必要性,并阐述了低感迭层母线的电气设计规改善工作条件、改进电气性能与机械性能是变范。频器设计中不断追求的目标。在传统电压型变频器结构中,由于分立单导体直流母线和缓冲回路具有2直流母线寄生电感和缓冲器分布电感过大的危很高的分布电感量,在功率开关关断瞬间,由于线害路di/dt很高,产生上升率很高的瞬时电压。又由传统分立直流母线寄生电感量过大,在功率开于功率开关反并联二极管和缓冲回路二极管的反关关断瞬间产生的瞬态电压与直流回路电压叠加,向关断和正向开通特性,产生的瞬时过压会传导至对功率开关和电动机绝缘构成威胁。缓冲电路虽然同桥臂另一功率
3、开关以及电动机绝缘,造成危害。能够使正在关断的功率开关受到保护,但由于功率这种危害不会因为开关器件的选择而消除。分布电开关反并联二极管和缓冲回路二极管的反向关断和感量越大、负载电流越大、功率开关的电流下降时正向开通特性,并不能完全保护同一桥臂的另一只间越短,这种危害越严重。另外,采用传统母线不利功率开关和外接负载绝缘,负载电流越大越严重。于母线制造的可复制性和紧凑性。功率母线大体上另外缓冲器分布电容还容易与直流回路寄生电感构分三类:单导体母线、迭层母线和平面母线。迭层母成谐振回路。常用的几种缓冲电路见图1。线由于其特殊结构而具有许多特点。其基本结构是矩形截面的长条铜板与介质材料交替迭层排列
4、,暴露的边缘采用环氧树脂等介质密封。这种迭层结构具有较低阻抗、较低压降、固有滤波、降低瞬态压降、抑制震荡、减少EMI(电磁干扰)和RFI(射频干扰)传播等电气特点,而且允许用户定制母线的电气参数,如电阻量、电感量和电容量等。此外,采用迭层母线还具有能够消除接线出错、较强可控性和图1缓冲电路可复制性、体积小、坚固持久等机械上优点。本文简图1中,a)为母线电容缓冲器,能够有效地抑制要仿真分析了逆变器直流回路电感量过大对功率2001年第1期煤矿机电#27#瞬态电压,适用于小功率变频器,但易与直流母线电感产生谐振;b)和c)均为RCD箝位缓冲器,b)中二极管箝位瞬变电压,能抑制谐振,适用于中小功率
5、;(c)中回路寄生电感较小,能够有效抑制振荡,适用于大功率、超大功率电路。图3功率开关关断时端电压关断时功率开关端电压波形见图3,其中$V1指由缓冲回路寄生电感和缓冲二极管正向恢复共同引起,如果选用了快速恢复二极管,它主要由缓冲回路分布电感Ls大小决定。$V1=Ls#diD/dt,iD指图2考虑直流回路寄生电感和缓冲器流过缓冲二极管和分布电感Ls的电流。$V2指由分布电感存在时变频器局部电路直流母线寄生电感LDC与缓冲电容Cs的作用结果,变频器直流母线电感是指从滤波电容开始的121222即LDC#iDC=C#$V2,Cs=LDC#iDC/$V2。直流正极到负极整个路径的杂散电感,考虑直流母
6、22线寄生电感和缓冲器分布电感的变频器局部电路$V1和$V2随着缓冲器种类以及分布电感、直流回如图2,其中Ls代表总的缓冲器分布电感,LDC?分路寄生电感和负载电流的不同而不同,但$V2出现别代表直流正、负极母线寄生电感。由于直流母线迟于$V1。寄生电感和缓冲器分布电感越大,其影响越大,所3考虑直流回路寄生电感时的分析结果以传统直流母线设计和缓冲器设计要求其寄生电感量不能超过表1中的推荐值。对于传统的硬开关利用软件PSPICE对考虑直流回路寄生电感变频器,母线电感产生的瞬态电压将使开关的发热时的变频器)电动机系统进行仿真,主电路及参数增加,至使其脱离安全工作区,使容许的开关频率选取尽量与实
7、际一致,并忽略其他非主要因素的影降低,并引发寄生振荡失控,最终导致损坏。缓冲二响。缓冲器选(b)型,二极管为MUR15100,缓冲电极管Ds和功率开关的反并联二极管的正反向特性容为0.47LF,缓冲电阻为478,直流回路总的寄生是引起和传导瞬态电压的重要原因,不容忽视。由电感取200nH。RL负载的参数来源于感应电动机于具有明显的电感效应,二极管的正向特性不能立JO2L-52-4。开关频率为5kHz,基波频率为即跟踪正向
