【導(dǎo)讀】變壓器漏感對于全橋式逆變主電路都有哪些影響，應(yīng)該采取什么方法進(jìn)行控制？本文將會就這一問題進(jìn)行簡要介紹,希望能夠?qū)こ處煹脑O(shè)計(jì)和研發(fā)工作有所幫助。
逆變變壓器作為一種比較常見的變壓器類型，被廣泛的應(yīng)用在家電以及工業(yè)領(lǐng)域中，近幾年國內(nèi)市場也推出了多款新產(chǎn)品，在技術(shù)方面正在逐漸追平與國際品牌的差距。然而，逆變變壓器漏感影響卻是一個讓很多工程師都感到棘手的問題，那么，變壓器漏感對于全橋式逆變主電路都有哪些影響，應(yīng)該采取什么方法進(jìn)行控制？本文將會就這一問題進(jìn)行簡要介紹。
想要了解逆變變壓器漏感是否會對全橋式逆變主電路產(chǎn)生影響，當(dāng)務(wù)之急是要弄清楚這種主電路的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。全橋式逆變主電路的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)如下圖中圖1所示。從下圖中我們可以看到，以E表示電網(wǎng)輸入電壓經(jīng)過整流濾波后得到的直流電壓。功率元件IGBT1和IGBT4為一組，IGBT2和IGBT3為一組，每組IGBT同時導(dǎo)通或關(guān)斷，當(dāng)激勵脈沖信號輪流驅(qū)動IGBT1、IGBT4和IGBT2、IGBT3時，逆變主電路將直流高壓轉(zhuǎn)換為一定頻率的交流電壓送到中頻變壓器，經(jīng)降壓整流濾波輸出?？焖倩謴?fù)二極管VD1～VD4與IGBT1～I(xiàn)GBT4被設(shè)置為反向并聯(lián)狀態(tài)，這樣可以作為IGBT關(guān)斷時反向續(xù)流通道以保護(hù)IGBT。R1～R4、C1～C4分別組合成緩沖環(huán)節(jié)，并聯(lián)在每個IGBT的C、E間并組成一個RC阻容吸收網(wǎng)絡(luò)，以此來吸收IGBT的集電極由于關(guān)斷而引起的尖峰電壓，起保護(hù)IGBT的作用，同時減小開關(guān)管關(guān)斷時的電壓上升速度，減少關(guān)斷損耗。
圖1 全橋式逆變主電路
在了解了全橋式逆變主電路的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)后，結(jié)合圖1的主電路圖，我們可以得出一個很清晰的結(jié)論：就輸入交變方波的逆變電源變壓器而言，漏感的存在會嚴(yán)重影響逆變電源開通、關(guān)斷的過渡過程。在逆變電源的開通階段，一個階躍電壓加到由變壓器漏感、電源引線電感和一、二次繞組的分布電容等組成的諧振電路上，將造成暫態(tài)過程，變壓器一次側(cè)將產(chǎn)生過電壓。該階躍電壓施加到IGBT兩端，同樣會產(chǎn)生一過電壓，對開關(guān)管有電壓沖擊，甚至?xí)?yán)重危及管子的安全。
圖2變壓器兩端的電壓波形
圖2為逆變變壓器兩端的電壓波形，造成這種波形的原因在于，當(dāng)IGBT由導(dǎo)通狀態(tài)到關(guān)斷狀態(tài)的瞬間，也就是即續(xù)流二極管導(dǎo)通、變壓器一次側(cè)開始續(xù)流的初始時刻，變壓器的工作磁通發(fā)生突變，同時漏感在導(dǎo)通期間儲存的能量LI2/2迅速釋放，由此導(dǎo)致變壓器一、二次側(cè)產(chǎn)生超過正常電壓很多甚至數(shù)倍的尖峰電壓，如圖2中的t1時刻。當(dāng)變壓器漏抗過大時，將會造成全橋逆變電路逆變顛覆。該電壓施加到IGBT上，會在集射極間產(chǎn)生瞬態(tài)尖峰電壓。
當(dāng)變壓器的漏抗過大時，此時功率元件IGBT兩端的尖峰電壓可以通過公式計(jì)算為Ucep=Ud+Ufm+Ldi/dt。在該公式中，參數(shù)Ucep為IGBT集射間的峰值電壓，參數(shù)Ud為直流高壓，參數(shù)Ufm為二極管暫態(tài)正向壓降，正向壓降處于1200V級時可達(dá)40～60V，L為吸收回路電感；di/dt為電流變化率。由該公式可以得出結(jié)論，即變壓器漏感增大會使續(xù)流總能量增加，從而在續(xù)流二極管開通瞬間產(chǎn)生較大的電流，增大di/dt，功率元件IGBT集射極間的峰值電壓Ucep增加，使功率開關(guān)管損壞的可能性變大。當(dāng)變換器中的開關(guān)管均截止時，變壓器兩端電壓的理想情況應(yīng)該是迅速回到0V，但實(shí)際情況正如圖中的t1～t2時刻，由于變壓器漏感的存在，開關(guān)管關(guān)斷時變壓器一次電壓并未完全關(guān)斷，而顯示為一個衰減振蕩的波形，可通過RC吸收回路消除。
以上就是本文針對逆變變壓器漏感對于全橋式逆變主電路所產(chǎn)生的影響的分析，希望能夠?qū)こ處煹脑O(shè)計(jì)和研發(fā)工作有所幫助。
