2 滤波电容计算

　　电源中工频滤波器接在工频整流与逆变电路之间，既能将脉动电流变为平滑的直流，还能抑制高频干扰，尤其是变换中产生的高频干扰。

　　滤波电容最好选用等效串联电阻低且电容量大的电解电容，因为等效串联电阻值对输出脉动电压值有直接影响。因此，为了减少等效串联电阻，用4个电容串并联，获得所需的电容量电路。

　　电网电压为380V，不考虑波动，空载直流电压Ud0约为线电压峰值540V。在带负载时，电压有所下降，电容电压：

　　Ud=1.35×380=513V (5)

　　输入电流Id，即高频变压器输入电流125A。直流侧电压在带负载时是脉动的，如图2所示。最大电压降△U按10%考虑。在T1区间内，电容C向负载放电，在T/6区间完成一个充放电周期。

　　

 

 

　　图2 滤波电容滤波过程分析

　　假定在电容放电期间放电电流恒定，

(10)

 

　　电容承受的线电压峰值540V。

　　实际中，采用4个5600μF/400V的电解电容和2个大电阻并联为一组，用2组串联在一起组成滤波电容组。其电容量为5600μF。大于计算值，滤波效果满足小于10%的要求。

　　因此，选择DCMCE 1669型电解电容，其规格为5600μF/400V。

　　由于电解电容不是理想的电容，它本身的阻抗对电容两端的电压会有影响，而且电压是脉动的，所以为了稳定其两端电压，使每组电容的两端电压相等，分别在每组电容两端并联了一个均压电阻R2、R3，选择R2=R3=30kΩ。

　　至于滤波前面的去高频干扰的电容C1，其电容量是很难确定的，因为高频干扰包括电网的干扰，也包括电源的干扰，所以可试选取C1=(2.5±5%)μF或该数量级其他电容，只要电容C1的耐压峰值满足即可以，耐压峰值Up=600V。

　　电容输入式整流滤波电路在接通交流电压时，由于电容充电，往往引起较大的浪涌电流。在此，选择的限流电阻R1为20Ω/20W。起动后，延时一段时间后，开关S1合上，把R1从主电路中去除。

　　3 逆变电路计算

　　对于逆变电路选取的是全桥逆变电路，采用IGBT作为开关器件。

　　IGBT集MOSFET和GTR的优点于一体，具有功率MOSFET高输入阻抗，热稳定性好，驱动功率小的特点，又具有GTR通态电压低，导电损耗小而耐压高的优点。

　　对主电路进行计算，并根据设计目标的需要对IGBT进行选型。

　　IGBT的作用是通过它的周期性开和关作用，把直流电压变换成方波电压，它是逆变电路的关键核心元件。由于它比较脆弱，对它的设计、选择直接关系到整个系统的安全、可靠。所以，选择的参数必须在其正向偏置安全区(FBSOA)。计算参数时留有的裕量较大。

　　① 额定电压

　　输入电网电压整流滤波后，直流输出的电压最大值：

 

　　其中，Ud为IGBT承受的稳态最大电压，U为电网电压有效值为380V;1.1为波动系数;α安全系数取1.1。

　　关断时的峰值电压Uce为988V，额定电压应向上取，实际电压等级值取1200V。

　　② 额定电流Ic

　　高频变压器一次侧电流

　　I1=I2×N2/N1=125A

　　其中，I1为高频变压器一次侧电流，I2为测试电源输出电流，N1、N2为高频变压器一次侧和二次侧匝数。

　　每只IGBT管上的平均电流I为63A。

　　额定电流Ic是IGBT手册上给出的在结温25℃条件下的额定值，Ics=186A。

　　其中，Ics为IGBT额定电流计算值;I为每只IGBT管上的平均电流;1.414为峰值系数;1.5为Imin过载容量系数;1.4为Ic减小系数。额定电流Ic是根据管子电流等级按200A取。综上所述，IGBT管的额定电压为1200V，额定电流为200A。因此，IGBT选择西门子大功率IGBT模块BSM200GB120DLC。

　　4 输出整流电路设计

　　开关整流二极管不仅应有短的反向恢复时间和小的反向恢复电流，而且反向电流的恢复速度以缓慢为好，便于减小噪声。常用的有掺金扩散型、外延型、肖特基型和快恢复型(PIN)。其中，快恢复型的特点是正向压降低，常温时0.85V，随结温升高，正向电压降会更低，150℃时只有0.6V，和肖特基管接近;反向时间短，不大于200ns;反向漏电流在150℃时和额定电压下只有1mA，接近普通整流二极管。故选用快恢复型二极管。