采用IGBT作為功率開關(guān)的500W太陽能逆變器設(shè)計
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因此，高壓端驅(qū)動不再需要單獨的電源，這不僅提高了逆變器的效率，而且減少了整個系統(tǒng)的器件數(shù)量。當電流在低壓端IGBT同一封裝上的二極管流過時，這些驅(qū)動器的自舉電容將在每個開關(guān)周期得到刷新。
因為高壓端的Q1和Q2同封裝二極管不會有續(xù)流經(jīng)過，低壓端的Q3和Q4二極管上主要是導(dǎo)通損耗，開關(guān)損耗非常小，所以總的系統(tǒng)損耗得到了最小化，系統(tǒng)效率得到了最大化。交叉導(dǎo)通可能性也被排除了，因為任何時間點的開關(guān)只在對角的兩個器件上發(fā)生(Q1和Q4或Q2和Q3)。
此外，每個輸出驅(qū)動器IC都有一個大脈沖電流緩存級電路，它們設(shè)計用于減小驅(qū)動器的交叉導(dǎo)通可能性。系統(tǒng)工作在單直流總線電源下，無需負直流總線。對于整個系統(tǒng)來說，所有這些因素導(dǎo)致了更高的效率和更少的器件數(shù)量。
在這個逆變器設(shè)計中，+20V電源第一次被用來給微處理器和控制電路供電。對于要實現(xiàn)的源代碼而言，在這個逆變器方案中使用的8位PIC18F1320微控制器將給IGBT驅(qū)動器提供信號，再由這些IGBT驅(qū)動器最終生成驅(qū)動信號來驅(qū)動IGBT。
說到驅(qū)動器，這里需要介紹一下。這個設(shè)計中使用的低壓端和高壓端IGBT驅(qū)動器是采用專利的先進高壓IC工藝(G5 HVIC)和免閂鎖CMOS技術(shù)制造的，最大工作電壓可達600V。它們還采用了高壓電平變換和終接技術(shù)，可以從來自微控制器的低壓輸入產(chǎn)生合適的柵極驅(qū)動信號。這些驅(qū)動器的邏輯輸入兼容標準的CMOS或LSTTL輸出，最低到3.3V邏輯電平。
超快速二極管D1和D2提供向電容C2和C3充電的路徑，并且確保高壓端驅(qū)動器得到正確供電。在正輸出的半個周期內(nèi)，高壓端IGBT Q1被正弦PWM調(diào)制，而低壓端Q4保持導(dǎo)通狀態(tài)(圖4)。同樣，在負輸出的半個周期內(nèi)，高壓端Q2被正弦PWM調(diào)制，同時低壓端Q3保持導(dǎo)通。這種開關(guān)技術(shù)將在LC濾波器后面的輸出電容C4上產(chǎn)生一個60Hz的交流正弦波。
這個逆變器的設(shè)計輸出功率是500W，實際測量到的交流輸出功率是480.1W，功率損耗為14.4W。60Hz的交流輸出電壓是117.8V，輸出電流為4.074A。圖5就是這個500W設(shè)計輸出的60Hz波形。
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