航空交流固态功率控制器的研究.pdf

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1、第44卷第11期电力电子技术Vo1．44-．o．112010年l1月PowerEleetronicsNovember2010航空交流固态功率控制器的研究胡华波，武建文(北京航空航天大学，自动化科学与电气工程学院，北京100191)摘要：以115V／10A航空交流固态功率控制器(SolidStatePowerController，简称SSPC)为研究对象，提出了一种新的零电压开通拓扑结构，能快速检测过零点，简单可靠地实现软开关功能。设计了电流双重采样电路，实现全电流范围内的高精度采样，降低了大电流下SSPC的压降。完成了零电压开通、零电流关断、小电流可靠关断和短路迅速断开

2、等功能，通过实验结果进行了验证。关键词：控制器；过零检测；零电压开通；零电流关断中图分类号：TM571文献标识码：A文章编号：1000—1o0X(2010)11-0081-03TheStudyofAviationACSolid．statePowerControilerHUHua．bo．WUJian．wen(Beo'ingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Beo'ing100191，China)Abstract：Thispaperisconcernedwith115V／10AaviationACsolidstatepowercont

3、roller(SSPC)，anewzero—volt—ageopeningtopologicalcircuitispresented．Itcanquicklyfindthezero—voltage，reliablyandsimplyachievesoftswitching．Acurrentdoublesamplingcircuitisdesigned．Itmakestherangeofthecurrentwithhigh—precisionsam·pling，reducesSSPC’Svoltagedropinthebigcurrent．Itachieveszero—v

4、oltage／zero—currentswitching，turnssmallcur·rentofreliably，andturnsshortcurrentofquickly．Theexperimentalresultsverifythestudy．Keywords：controler；zerodetection；zero—voltageswitching；zero—curentswitching1引言时，MOSFET截止，断开负载。电路通过采样电阻及霍尔元件采集电流．过流时延时断开时间可以固态功率控制器(SSPC)是由半导体器件构从几毫秒到几秒。当发生大电流短路时，S

5、SPC通成的智能开关装置．其功能与传统的机械式热自过快速保护装置可以在几十微秒之内“跳闸”。动开关、保险丝与继电器串联的组合器件及其他控制保护电器如电力断路器等相似。而性能则大IllI霍尔大优于传统的继电保护装置。交流SSPC可实现零功率输入lr+l采样电阻JFJ蒌功率输出电压开通与零电流关断，对器件的电压／电流冲击小，开关损耗小。目前国外公司交流SSPC产品额定电流达25A川，国内对交流SSPC还处于工程样机阶段。交流SSPC通态压降是制约其电流等级提鲇象篙回回高的重要原因之一，这里所设计的115V／10A低上位机通讯]微处理器功耗交流SSPC在该方面做了一些研究。图

6、1115V／400Hz交流SSPC原理框图2交流SSPC硬件总体设计3降低开关压降的设计该SSPC的硬件电路主要分为主功率电路和3．1功率器件控制电路，如图l所示。主功率电路由霍尔元件、MOSFET是电流驱动型器件．控制简单，导通采样电阻、外接用电设备及MOSFET两两同向并压降低，开关速度快，良好的正温度特性利于并联联后再反向串联构成。当上位机给开通信号时．分流降低压降。在栅极加驱动电压，可双向导MOSFET开通，接通负载；当上位机给关断信号通．等效为一个电阻与二极管并联。可充分利用这一特点．选用导通电阻小的MOSFET。在额定电流定稿日期：2010—06—30作者简

7、介：胡华渡(1986一)，男，湖南人，硕士，研究方向为下．电压反向时电流不流经体二极管，而全部从其配电自动化及智能电器。导电沟道内流过．则导通压降可大幅降低。81第44卷第l1期电力电子技术Vo1．44，No．112010年11月PowerElectronicsNovember20103．2电流采样传感器CLK2端。当由正变负时，CLK1跳变为高电平，通常用采样电阻测量电流．但大电流下采样Q输出高电平开通VQ和VQ。半周波后由负电阻的压降和功耗不可忽略。这里研究如图2所变正，电路自然过零导通，此时CLK2跳变为高电示的电阻和霍尔元件串联对