飛機座椅電源的研究
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
4．2 功率變換模塊
逆變橋采用型號為IKW20N60T的IGBT，具有開關(guān)損耗小，開關(guān)速度快，電磁干擾低等特點，非常適用于對電源質(zhì)量要求高的場合。整個電路的具體原理為：115 V／400 Hz航空電輸入，從負(fù)載平衡考慮，采用三相全橋整流，避免了單相整流產(chǎn)生的不平衡性。通過驅(qū)動IGBT全橋逆變，經(jīng)過濾波及反饋調(diào)節(jié)得到較穩(wěn)定的110 V／60 Hz正弦交流電輸出?？紤]機載設(shè)備在尺寸、重量上的嚴(yán)格要求，此方案未采用輸出端接入變壓器，而是通過調(diào)整直流電壓利用率達(dá)到額定電壓輸出。AC輸出通過電流互感器反饋電流信號，通過隔離變壓器反饋電壓信號。實際使用中，在每個IGBT管的門極增加獨立的去耦電阻Rg，以消除門極高頻振蕩，保護(hù)IGWT。Rg增大，會使IGWT開關(guān)速度減慢，能明顯減少開關(guān)過電壓尖峰，但增加了開關(guān)損耗。設(shè)計中選用了24 Ω電阻。為避免集射極之間的高壓會干擾柵源極電壓，引起誤導(dǎo)通，設(shè)計中在門射極之間并聯(lián)大電阻Rgs，其取值為：Rgs=(1～5)×103Rg，設(shè)計中參數(shù)選取為100 kΩ。
4．3 保護(hù)電路
①過流保護(hù)電路：通過在逆變交流輸出端接入霍爾電流互感器反饋電流信號，如超過整定值，產(chǎn)生過流信號，通過光耦隔離置P11腳低電平，關(guān)閉系統(tǒng)輸出，并通過P13腳控制故障指示燈常亮。過流保護(hù)電路如圖3所示；②超溫保護(hù)電路：采用PT100組成橋式采集電路，安裝在功率板靠近逆變橋路處，對IGBT的溫度進(jìn)行檢測控制。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/177603.htm
設(shè)計中產(chǎn)生的過流超溫信號通過光耦與控制電路進(jìn)行隔離。電源電路中，開關(guān)的控制非常重要，精度、穩(wěn)定性要求高，且控制電路對噪聲敏感，一旦有噪聲，控制電路中的控制信號就會紊亂，嚴(yán)重影響電源的工作和性能。因此，用光耦將電源中的兩部分進(jìn)行隔離，從而防止了噪聲通過傳導(dǎo)的途徑傳入控制電路中。
4．4 濾波電感的設(shè)計
濾波電感設(shè)計的好壞直接影響系統(tǒng)的輸出波形以及整體效率等問題。電感設(shè)計步驟如下：
(1)L，C濾波參數(shù)的確定
式中：Uo為輸出電壓；Udc為直流母線電壓；P為滿載功率；fs為開關(guān)頻率。
該方案采用消諧波技術(shù)，逆變輸出基本不含前200次諧波，避免了傳統(tǒng)后級濾波電感體積大等問題，選取較小電感值完成濾波要求。經(jīng)過實驗驗證，選取0．5 mH電感即可完成后級濾波工作。截止頻率fc為3～3．75 kHz，即可計算濾波電容值C=1／[(2πfc)2L]=5．635μF，選取4．7 μF，fc=3 284 Hz，滿足濾波要求。
(2)電感磁芯AP值計算 設(shè)計選取鐵硅鋁環(huán)形磁芯，它具有磁芯耗損低，溫升小，能量存儲能力高等特點。此處取Bm=0．3 T，窗口利用系數(shù)Ku=0．4，電流密度系數(shù)Kj=500，I為額定電流，可得：
基于磁環(huán)繞制、AP值等方面的考慮，該設(shè)計選取型號77548A7鐵硅鋁磁環(huán)，鐵心截面積Ae=65．6mm2，鐵心窗口面積Wa=293 mm2，故磁芯的AP=AeWa=1．969 cm4>0．72 cm4，滿足設(shè)計要求。
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