該電路使用在高壓靜電除塵電源控制器中。

高壓靜電除塵電源是將工頻三相電通過三相高頻變壓器升壓成額定72KV的電壓,然后產生高壓靜電電場,吸附通過該電場的粉塵,達到除塵的目的。

與單相、三相工頻靜電除塵電源相比,高頻電源有變壓器體積小,能源使用效率高,除塵效果好等優點。

串聯諧振逆變電路原理特點

上圖是主回路的電路圖,三相交流經過三相可控硅整成直流電壓,并經過4個1000uF/450V的大電容C7,C8,C9,C10去耦,使直流更加平滑。

4個IGBT構成橋式驅動電路,通過諧振電容CS以及諧振電感LS1驅動高頻升級變壓器的初級。

在變壓器次極,通過二極管整成直流;

該電路采用了14KHz的高頻開關信號控制IGBT的開關,通過可控硅的導通角調整輸出電壓;

IGBT在導通和關斷過程中,由于導通和關斷都需要時間,在電壓和電流的上升、下降過程中,如果沒有諧振,電流、電壓的交叉重疊會消耗大量的功率。

如下圖所示:

串聯諧振逆變電路原理特點

紅色曲線為IGBT的DS極之間的電壓VDS的波形,藍色曲線為流經IGBT的DS極的電流IDS的波形。

在我設計的控制器中,VDS額定電壓為直流537V,IDS的額定電流為150A左右;

如果,IGBT的導通、關閉時間為1us,整個周期是1/14K/2=35us。

這樣,IGBT平均消耗的功率為537*150/2/*1/35=1150W=1.1KW。

這樣的功率將使得IGBT產生大量的熱量,其溫升遠超過正常允許范圍。

在我的實際測試中,當諧振電容的容值不是最佳數值,諧振不是最佳狀態時,即使加了非常大的散熱片,一次電流僅為50A左右,IGBT的溫升就達到了60度。

通過不斷的調整,找到了最佳的諧振電容,大概為6個0.47uF的電容相并聯,達到了理想的諧振狀態,一次電流為50A時,IGBT的溫升在10度以內。

下圖為實際測試的變壓器初組的電流波形,可以看到在IGBT導通期間,該電流達到了諧振狀態,當IGBT斷開時,該電流波形已經達到零電流位置,因此可以實現零電流關斷。

串聯諧振逆變電路原理特點