前级DC隔离电源与逆变电源电路

电源主电路如图1所示，分上下两部分，上部分为电压源部分，下部分为电流源部分，每部分采用两级结构，交流输入整流滤波后，先经过dc/dc变换，再通过逆变器输出。其中dc/dc采用半桥电路用来提供稳定的直流母线电压，并隔离输入级和输出级。逆变部分采用了常规全桥逆变电路，适合于较大功率的应用场合。输出采用两级lc滤波器滤除高频纹波。lc1、lc2、lc3是共模抑制器。电压源前后级的高频开关动作很容易引起两级间的互相干扰，在母线电压比较高的时候尤其明显。因此在两级之间串接共模抑制器lc1，用来隔离其相互间干扰。lc2,lc3接在输出端和负载之间的，作用和lc1类似，用于抑制高频共模分量通过负载。所不同的是电压源前级dc/dc采用全桥整流，电流源采用全波整流。图 1 前级dc隔离电源与逆变电源 3 控制原理与结构对于dc/dc级的控制，本文采用sg3525控制芯片，简单可靠，成本低。后级逆变器采用了双极性spwm控制，如图2所示。通过高频三角波和基准正弦波的比较得到控制开关管的pwm波形。正弦基准信号的频率与输出正弦波相同，其幅度的变化可以调制开关的占空比d。幅度调制比ma定义为[2] ma=vsm/vcm （1）图2 三角波与逆变器开关控制波形式中：vsm是正弦基准信号峰值； vcm是三角波的峰值。逆变输出正弦电压峰值vom和直流母线电压vd的关系为 vom=ma×vd，ma≤1（2）图3是具体控制原理。为消除输出谐波，电路采用了电压、电流双环控制，其中，vf为反馈电压，if为反馈电流。电压调节环的输出作为电流环的比较基准，电流环输出误差信号与三角波信号比较得到spwm信号。由ir2110芯片构成驱动电路,由此输出相位互补的两路spwm信号分别驱动四个开关管。为防止上下桥臂直通，两路spwm信号之间必须设置死区。保护电路起到监控vf、if的作用，如果幅值超出阈值，保护电路将关闭驱动信号。图3 逆变级控制电路 4 多功能输出的实现在此电源系统中，电压源和电流源的控制采用同一控制电路，通过继电器切换到不同的工作模式。电压源工作时，继电器k1合，k2开（如图3所示），采用电压、电流双环调节控制，基准信号为正弦信号，输出交流电压；基准为直流电平，输出直流电压。电流源工作时，k1开，k2合，电压调节环变为跟随器，只通过电流环调节，基准为正弦信号，输出交流电流；基准为直流电平，输出直流电流。电压源和电流源驱动信号切换是通过k3来实现的，在电压源工作方式，关断电流源的前级；在电流源工作方式，关断电压源的前级，这样可以防止干扰，提高电路的可靠程度。以上的k1、k2、k3是由数控电路给出的。 5 占空比限制与输出交流电压的削顶 5．1 pi调节器输出限幅的考虑由于所采用的专用驱动芯片ir2110是通过自举供电方式来驱动桥臂上管的(如图4所示)。所以，在上、下管驱动信号恒低或恒高时，给上管供电的自举电容c1能量得不到补给。当电容上的能量放完后，上管关断，就会出现此桥臂无驱动信号，无输出的现象。尤其是直流电压时，常有这一现象。图4 逆变级驱动电路在逆变器控制中，pi调节器输出的幅度如果超过三角波的幅度，就会出现过调制的现象，此时，pwm驱动脉宽会过窄或过宽，还会使上述自举电路工作不正常。因此，必须对占空比的最大值与最小值加以限制。具体方法是，可以在pi调节器的输出端作一定的限幅（见图3），使控制电路不出现过调制的情况，限制pwm的最大、最小占空比，使ir2110的自举电容c1能及时充电。采用限幅的另一个好处是消除了由于ir2110自举失败导致的电路损坏，提高了可靠性。

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