變頻電源設(shè)計(jì)：整流、驅(qū)動(dòng)、逆變、濾波模塊詳述

　變頻電源自從問(wèn)世以來(lái)在世界各國(guó)都倍受關(guān)注。它可以根據(jù)客戶的不同要求通過(guò)交直交的變換技術(shù)，將給定的交流電轉(zhuǎn)換成頻率和電壓在一定范圍內(nèi)可調(diào)的交流電，而且其諧波含量很少。因此，它的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用發(fā)展前景十分誘人。
　　功率器件的性能指標(biāo)決定變頻電源的發(fā)展。20世紀(jì)60年代，GTO的問(wèn)世實(shí)現(xiàn)了門(mén)極可關(guān)斷功能。70年代中期，功率金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)管和高功率晶體管的問(wèn)世，實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)控功能，至此打開(kāi)了高頻的大門(mén)。到80年代，一種兼具MOSFET和GTR二者優(yōu)點(diǎn)的IGBT電力器件出現(xiàn)，其柵極采用電壓控制，驅(qū)動(dòng)功率??；工作頻率高，開(kāi)關(guān)損耗??；沒(méi)有二次擊穿，是目前功率電力電子裝置中的主流器件。當(dāng)代，隨著不斷革新的功率器件的出現(xiàn)，美日歐等大規(guī)模集成脈寬調(diào)制電路、零電壓、零電流變換的拓?fù)潆娐泛?a target='_blank' class='arckwlink_none'>DSP、ARM等智能處理器的廣泛應(yīng)用，使得電源逐漸朝著小型化、集成化、智能化方向發(fā)展。國(guó)內(nèi)變頻電源產(chǎn)業(yè)發(fā)展雖只有十幾到二十年的歷史，但業(yè)績(jī)甚佳，也在開(kāi)關(guān)頻率方面達(dá)到了前所未有的地步，一定程度上降低了原材料的消耗，使裝置小型化，加快了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，提高了電源的效率。
　　本文搭建了一個(gè)基于DSP的變頻電源的實(shí)驗(yàn)裝置，下面將詳細(xì)介紹變頻電源整流、驅(qū)動(dòng)、逆變和濾波等各個(gè)模塊的原理圖設(shè)計(jì)。
　　1硬件電路設(shè)計(jì)
　　變頻電源結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。本文中變頻電源輸入頻率為市電頻率50 Hz，輸出頻率為60 Hz.由圖1可以看出，整個(gè)變頻電源的硬件部分由整流模塊、逆變模塊、隔離驅(qū)動(dòng)模塊和濾波模塊組成。
　　
　　圖1變頻電源結(jié)構(gòu)框圖
　　1.1整流模塊設(shè)計(jì)
　　常用的三相橋式整流電路大致可以分為三種：不控整流、全控整流、半控整流。它們的電路結(jié)構(gòu)均是一樣的，如圖2所示，只是所使用的整流元器件不同。三相橋式不控整流電路的整流器件是普通的電力二極管，是不可控的器件。當(dāng)它承受正向電壓時(shí)會(huì)立即自然導(dǎo)通，承受反向電壓時(shí)會(huì)立即阻斷，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，功耗較小。其輸出電壓的平均值可以表示為：
　　
　　式中U2為交流側(cè)相電壓的有效值。