反之,RLC减少时,导通角增加。显然,当RL很小,即IL很大时,电容滤波的效果不好,见图滤波曲线中的2。
反之,当RL很大,即IL很小时,尽管C较小, RLC仍很大,电容滤波的效果也很好,见滤 波曲线中的3。所以电容滤波适合输出电流较小的场合
2.电容滤波的计算
电容滤波的计算比较麻烦,因为决定输出电压的因素较多。工程上有详细的曲线可供查阅。一般常采用以下近似估算法: 一种是用锯齿波近似表示,即
另一种是在RLC=(3~5)T/ 2的条件下,近似认为VL=VO=1.2V2。(或者,电容滤波要获得较好的效果,工程上也通常应满足wRLC≥6~10。)
外特性
整流滤波电路中,输出直流电压VL随负载电流 IO的变化关系曲线如图15.09所示。
整流滤波电路的外特性
(3)电感滤波电路
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利用储能元件电感器L的电流不能突变的性质,把电感L与整流电路的负载RL相串联,也可以起到滤波的作用。
电感滤波电路
当v2正半周时,D1、D3导电,电感中的电流将滞后v2。当负半周时,电感中的电流将经由D2、D4提供。因桥式电路的对称性,和电感中电流的连续性,四个二极管D1、D3 ; D2、D4的导通角都是180°。
波形图
2.4. 变频控制电路基础
控制电路主要由单片机和检测电路构成。一个单片机控制IGBT触发和关断,使输出为三相对称交流电。改变输出状态,改变输出电压频率。另一个单片机完成频率设定同时完成对输出三相交流电的频率,电流测量。频率检测电路通过交流电流互感器得到小信号交流电然后经过阻容滤波后得到与原信号同频率的信号,再经过过零比较器后输出为规则变化的高低电平,即一个周期有两个电平变化信号,这些信号可以为单片机所识别。单片机通过检测即可测的对应频率。交流电流检测也是通过交流电流互感器得到幅值较小的电压信号,通过整流滤波
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后,得到直流电压信号。直流电压信号通过A/D转换进入单片机进行数据处理后可得与原电流成比例的数字量。检测和控制电路如图4所示。
图4.1频率检测电路
图4.2电流检测电路
给异步电动机供电(电压、频率可调)的主电路提供控制信号的回路,称为控制电路。如图1所示,控制电路由以下电路组成 :频率、电压的运算电路、主电路的电压、电流检测电路,电动机的速度检测电路,将运算电路的控制信号进行放大的驱动电路,以及逆变器和电动机的保护电路 。
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图1
在图1点划线内,无速度检测电路,为开环控制。在控制电路增加了速度检测电路,即增加速度指令,可以对异步电动机的速度进行控制更精确的闭环控制。
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第三章 变频电源分析设计
3.1 电源方案设计
采用单相桥式整流电路完成交流电变换成直流电任务。桥式整流电路优点是输出电压高,纹波电压较小,整流管所承受的最大反向电压较低,效率较高。逆变电路采用全控型电力电子器件,控制电路使用AT89C51单片机。使用全控型器件可使逆变器主电路结构简单,而且控制和驱动灵活可靠、有效改善电路中的谐波和功率因数、提高系统的动态响应速度。考虑到全控型器件的动静态特性和安全性,我们采用智能功率模块IPM。IPM即Intelligent Power Module(智能功率模块)的缩写,是以IGBT为功率器件的新型模块。这种功率模块是将输出功率元件IGBT和驱动电路、多种保护电路集成在同一模块内,与普通IGBT相比,在系统性能和可靠性上有进一步的提高,而且由于IPM通态损耗和开关损耗都比较低,使散热器的尺寸减小,故使整个系统尺寸减小。由一片单片机实现脉宽调制,控制功率器件的导通和关断以及频率设定。
另一片单片机实现电压电流频率功率检测和相应的保护以及人机交换。这种方案由于采用单片机技术,使得其具有智能化的特点,简化了硬件电路,有效提高测量精度,同时也有利用软件对系统误差进行补偿。电路原理框图如图2示。
如图2所示,系统主电路主要由整流、逆变、控制三部分构成。
图2
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