逆变器设计实例



逆变器设计实例

小七带来电子元器件选型和电路项目方面的知识分享，今天重点解读IRF3205场效应管，不容错过，建议收藏。此管子是N沟道功率MOS管，TO-220AB封装，特别适合逆变器等开关应用。其特点包括低导通电阻（8.0mΩ），高工作电压（55V）和大电流（110A）。

IRF3205的引脚结构简单，共有3个，具体连接如下。它的电压规格包括±20V的栅源电压，55V的漏源击穿电压，以及2-4V的栅极阈值。作为一款经济实惠的器件，它在高电压和大电流场景中表现出色，但因阈值电压较高，不适合嵌入式控制器的开关控制。

关于替代选型，IRF3205的等效器件有IRFB3206、IRFB3256等，它们在电气规格上相近，可以根据具体需求选择。IRF3205的工作原理基于MOSFET结构，其栅极的厚氧化层使其能承受高输入电压，与BJT有所区别。

电路实例包括逆变器和继电器驱动，IRF3205在这些应用中的性能优异。此外，还有H桥设计的仿真，展示了IRF3205作为快速开关元件的特性。如果你对这些内容感兴趣，记得查看详细的设计和仿真结果。

Delta逆变技术及其在交流电源中的应用目录

Delta逆变技术及其在交流电源中的应用目录：

Delta逆变技术概述

定义与重要性：介绍Delta逆变技术的基本概念，及其在解决电能质量问题、谐波和无功功率等方面的关键作用。双向四象限工作与特点：阐述Delta逆变技术如何通过优化逆变器的构成、工作原理和控制方式，实现双向四象限工作，提高电力系统的稳定性和效率。

Delta逆变器的构成和工作原理

单相PWM主逆变电路：介绍单相PWM主逆变电路的基本构成和工作原理。三相PWM主逆变电路：详细解析载波为三角波的三相PWM主逆变电路，以及三相全桥和三相四桥臂PWM逆变器的特点。电压型与电流型电路型式：对比单个PWM逆变器的电压型和电流型电路型式，展示其在不同工作条件下的性能表现。

Delta逆变器式交流净化稳压电源

电压瞬时值比较增量检出法：介绍电压瞬时值比较增量检出法在交流净化稳压电源中的应用。串联、并联及串并联补偿：分别探讨单相Delta逆变器式串联补偿、并联补偿和串并联补偿交流净化稳压电源的工作原理和优势。标准交流正弦波基准电源：介绍标准交流正弦波基准电源在Delta逆变器式交流净化稳压电源中的应用实例。

Delta逆变器式电力有源滤波器

有源滤波器的构成与工作原理：阐述有源滤波器的基本构成和工作原理。波形比较法与干扰抵消法：介绍采用波形比较法和干扰抵消法的电压型并联有源滤波器的设计。混合应用与主电路形式：探讨并联有源滤波器与LC滤波器的混合应用，以及有源滤波器的主电路形式。

电能质量综合补偿器

市电电网电能质量问题：分析市电电网存在的严重电能质量问题。负载多样性与串并联补偿技术：讨论负载的多样性与串并联补偿技术在电能质量综合补偿器中的应用。单相和三相电能质量综合补偿器：分别介绍单相和三相电能质量综合补偿器的电路设计及采用三相全桥或三相四桥臂逆变器在补偿器设计中的应用。

串并联补偿式在线UPS

传统UPS的缺点：分析传统UPS的缺点及串并联补偿式电路的采用原因。单相和三相串并联补偿式在线UPS：详细介绍单相和三相串并联补偿式在线UPS电路的构成和工作原理。三相全桥式或三相四桥臂逆变器应用：探讨采用三相全桥式或三相四桥臂逆变器在UPS设计中的应用优势。

广义软开关技术及其在Delta逆变器中的应用

软开关技术概述：介绍广义软开关技术的基本概念。缓冲电路与软开关实现：通过用缓冲电路使开关软化，展示LCD关断无源无损缓冲电路、有源无损缓冲电路等软开关技术在Delta逆变器中的应用。互感原理的应用：介绍采用互感原理的无源无损缓冲电路和有源无损缓冲电路的设计，进一步增强逆变器的性能和可靠性。

什么是TL494? TL494功能图解+TL494工作原理讲解，通俗易懂。

TL494 是一款单芯片脉宽调制(PWM)应用电路，专为电源控制设计。其内部包含一个内置可变振荡器、死区时间控制器、触发器控制、一个5V稳压器、两个误差放大器和输出缓冲电路。误差放大器的共模电压范围为-0.3V至VCC-2V，死区时间控制器提供大约5%的恒定死区时间。TL494在电源控制、逆变器、降压转换器等领域有广泛应用。下面详细解析其功能、工作原理及应用电路。

### 功能引脚图解

TL494具有多种功能引脚，分别实现参考源、运算放大器、锯齿波振荡器、脉冲触发、比较器、死区时间控制、误差放大器和输出控制输入等功能。每种功能通过特定的引脚实现，如参考源通过第14引脚REF，运算放大器通过COMP引脚，锯齿波振荡器通过振荡频率调整的外部电阻和电容，脉冲触发通过比较器和锯齿波下降沿，比较器通过COMP引脚与负输入端连接等。

### 工作原理讲解

1. **内部结构图**：TL494内部结构由多个模块组成，包括5V参考源、两个运算放大器、锯齿波振荡器、脉冲触发、比较器、死区时间控制和误差放大器等。每个模块在电路中发挥着关键作用，共同实现PWM控制功能。

2. **模块解析**：

- **5V参考源**：内置的参考源为电路提供稳定的5V输出电压，要求VCC电压在7V以上，误差在100mV以内。

- **运算放大器**：通过两个运算放大器实现信号放大和处理，通过COMP引脚连接的二极管确保输出信号进入后续电路。

- **锯齿波振荡器**：产生0.3-3V的锯齿波信号，通过外部电阻和电容调整频率。

- **脉冲触发**：在锯齿波下降沿触发脉冲，控制输出开关的打开和关闭。

- **比较器**：将运算放大器输出与外部信号进行比较，决定输出状态。

- **死区时间控制**：通过DTC引脚设置死区时间，限制最大占空比。

- **误差放大器**：用于调整PWM信号，保持输出电流恒定。

### 应用电路

TL494在不同应用中展现出强大功能，如在太阳能充电器、逆变器、生成PWM信号和降压转换器设计中均有实际应用。具体电路设计需参考对应应用的原理图，包括外部电阻、电容的配置以实现特定功能。

以上内容详细解析了TL494芯片的构造、工作原理及应用实例，旨在帮助用户理解其功能并有效利用在实际项目中。

DF4DJ的机车电传动

1. 机车主传动采用交直交电传动系统，该系统由主发电机、主逆变装置和交流牵引电动机等关键部件构成。

2. 主发电机产生的三相交流电经过主逆变器柜中的两组整流装置整流，再分别输送给两组主逆变器。

3. 每组主逆变器由微机系统控制，经过调频处理后，为转向架上的三台交流异步牵引电动机（架控式）供电。

4. 主逆变器使用了IGBT逆变元件。主发电机型号为JF216，具备无刷自励磁系统，无需额外的励磁机。

5. 牵引电动机选用了由西门子公司制造的ITB2630型交流牵引电动机。

6. 逆变器柜（包括整流装置和微机控制系统）及其辅助系统，均由西门子公司设计并提供。

7. 机车采用了无级控制，电控装置采用微机控制系统，具备牵引控制、电阻制动控制、自负荷控制等功能。

8. 机车配备了辅助发电电压控制和调速器步进电机驱动电源控制的电控装置，以及必要的柴油机及电气保护功能。

9. 微机显示屏能够显示各种工况相关参数和机车运行状态相关的监控参数。

10. 机车还装备了电阻制动装置。

11. 在2010年六月之前，DF4DJ-0001和DF4DJ-0002都闲置在北京铁路局丰台机务段。

12. 2010年六月底，DF4DJ-0001被铁路博物馆收藏。

13. 到2011年11月底，DF4DJ-0002在丰台站被拆解，至此，世界上仅存的DF4DJ机车，即1号车，成为唯一实例。

英飞凌650V混合SiC IGBT单管助力户用光伏逆变器提频增效

英飞凌650V混合SiC IGBT单管确实能够助力户用光伏逆变器提频增效。具体来说：

提高频率：650V混合SiC IGBT单管结合了IGBT的低成本与SiC二极管的高性能，其快速开关速度使其适用于30kHz至100kHz的高频应用，有效提升了户用光伏逆变器的开关频率。

增加效率：该器件通过降低开通损耗和反向恢复损耗，显著提高了系统效率。在8kW户用光伏逆变器的实例中，采用650V混合SiC器件替换工频交流管后，系统效率提升了0.24%至0.34%，总损耗降低了19.6W至27.2W。

简化替换过程：650V混合SiC IGBT单管的引入无需变更PCB和电路，只需进行简单的替换，即可在最短时间内实现系统效率的提升和开关频率的增加，同时降低了散热设计要求与成本。

优化系统性能：该器件的应用不仅提升了开关频率和效率，还降低了并网电感尺寸，减少了电流谐波对电网的污染，从而优化了户用光伏逆变器的整体性能。

综上所述，英飞凌650V混合SiC IGBT单管以其出色的性能和技术优势，为户用光伏逆变器提供了有效的提频增效解决方案。

模拟芯片SG3525：PWM驱动设计

SG3525是一款广泛应用的PWM控制器，由多家制造商生产，如ST Microelectronics、Fairchild Semiconductors、On Semiconductors等。它广泛用于DC-DC转换器、DC-AC逆变器、家用UPS系统、太阳能逆变器、电源、电池充电器等众多应用。在进行详细描述和应用前，我们先来看看其框图和引脚布局。

SG3525的引脚介绍如下：

1. 引脚1（反相输入）和2（非反相输入）是板载误差放大器的输入，实现对PWM关联的“反馈”的占空比的增加或减少。

2. Pin1和Pin2用于负反馈，实现输出的稳定。当INV IN和NINV IN电压相等时，SG3525产生的占空比不再变化。通过调整电路输出到INV IN，NINV IN接到VREF，可实现INV IN跟随VREF。通过调整分压比例实现对输出的稳压控制。

3. Pin5连接电容CT再接地，Pin6连接电阻RT再接地，Pin7和Pin5之间接电阻RD用于电容CT放电，决定死区时间。PWM的频率取决于定时电容和定时电阻。定时电容（CT）连接在引脚5和地之间。定时电阻（RT）连接在引脚6和地之间。引脚5和7（RD）之间的电阻决定了死区时间（也会稍微影响频率）。频率与RT、CT和RD的关系如下：

4. 频率公式：RT和RD以Ω为单位，CT以F为单位，f以Hz为单位。RD的典型值在10Ω至47Ω范围内。可用值的范围（由SG3525制造商指定）为0Ω至500Ω。RT必须在2kΩ至150kΩ范围内。CT必须在1nF（代码102）至0.2μF（代码224）范围内。振荡器频率必须在100Hz至400kHz范围内。

5. PIN8是软起动功能，连接在引脚8和地之间的电容提供软启动功能。电容越大，软启动时间越长。这意味着从0%占空比变为所需占空比或最大占空比所需的时间更长。通过调整分压比例实现对输出的稳压控制。

6. PIN16是电压参考部分的输出，SG3525包含一个额定电压为+5.1V的内部电压参考模块，经过调整可提供±1%的精度。此参考通常用于向误差放大器提供参考电压，以设置反馈参考电压。它可以直接连接到其中一个输入，也可以使用分压器进一步降低电压。

7. PIN15是VCC芯片供电引脚，使SG3525运行。VCC必须在8V至35V范围内。SG3525具有欠压锁定电路，当VCC低于8V时，该电路可阻止运行，从而防止错误操作或故障。

8. PIN13是VC驱动电压，引脚13是SG3525驱动器级的电源电压，连接到输出图腾柱级中的NPN晶体管的集电极。因此得名VC。VC必须在4.5V至35V的范围内。输出驱动电压将比VC低一个晶体管的电压降。因此，在驱动功率MOSFET时，VC应在9V至18V的范围内（因为大多数功率MOSFET需要至少8V才能完全导通，并且最大VGS击穿电压为20V）。对于驱动逻辑电平MOSFET，可以使用较低的VC。必须小心确保不超过MOSFET的最大VGS击穿电压。同样，当SG3525输出馈送到另一个驱动器或IGBT时，必须相应地选择VC，同时牢记馈送或驱动设备所需的电压。当VCC低于20V时，通常将VC连接到VCC。

9. PIN12是接地连接，应连接到电路接地。它必须与其驱动的设备共用接地。

10. PIN11和PIN14是输出，驱动信号将从这些输出中获取。它们是SG3525内部驱动器级的输出，可用于直接驱动MOSFET和IGBT。它们的连续电流额定值为100mA，峰值额定值为500mA。当需要更大的电流或更好的驱动时，应使用使用分立晶体管的进一步驱动器级或专用驱动器级。同样，在驱动导致SG3525功率耗散和发热过多的设备时，应使用驱动器级。当以桥式配置驱动MOSFET时，必须使用高低侧驱动器或栅极驱动变压器，因为SG3525仅设计用于低侧驱动。

11. PIN10是高电平时快速关断，通常接低电平。引脚10为关机。当此引脚为低电平时，PWM启用。当此引脚为高电平时，PWM锁存器立即设置。这为输出提供了最快的关机信号。同时，软启动电容器通过150μA电流源放电。关闭SG3525的另一种方法是将引脚8或引脚9拉低。但是，这不如使用关机引脚那么快。因此，当需要快速关机时，必须向引脚10施加高信号。此引脚不应悬空，因为它可能会拾取噪声并导致问题。因此，此引脚通常通过下拉电阻保持在低电平。

12. PIN9为补偿，与PIN1一起用于补偿反馈信号。引脚9为补偿，可与引脚1配合使用，提供反馈补偿。

在了解了每个引脚的功能后，我们来设计一个实际应用电路。为了设计一个以50kHz运行的电路，驱动MOSFET（采用推挽配置），该MOSFET驱动铁氧体磁芯，然后升压高频交流电，然后整流和滤波，以产生290V稳压输出直流电，可用于运行一个或多个CFL。电路设计包含以下参数和步骤：

1. 电源电压已提供，并已接地。VC已连接到VCC。在电源引脚上添加了一个大容量电容器和一个去耦电容器。去耦电容器（0.1μF）应尽可能靠近SG3525。始终在所有设计中使用它。也不要省略大容量电容器，尽管您可以使用较小的值。

2. 引脚5、6和7提供了死区时间。在引脚6和地之间连接RT，在引脚5和地之间连接CT。RD=22Ω，CT=1nF（代码：102），RT=15kΩ。这给出了振荡器频率：由于振荡器频率为94.6kHz，开关频率为0.5*94.6kHz=47.3kHz，这足够接近我们的目标频率50kHz。如果需要50kHz的精度，可以使用电位器（可变电阻器）与RT串联并调整电位器，或者使用电位器（可变电阻器）作为RT，尽管我更喜欢第一种方法，因为它允许微调频率。

3. 引脚8提供了一个小型软启动电容，避免使用过大的软启动，因为使用CFL时，占空比缓慢增加（因此电压缓慢增加）会导致问题。

4. 引脚10通过上拉电阻上拉至VREF。因此，PWM被禁用并且不运行。但是，当开关打开时，引脚10现在处于接地状态，因此PWM被启用。我们利用了SG3525关机选项（通过引脚10），开关就像一个开/关开关。

5. 引脚2连接至VREF，因此电位为+5.1V（±1%）。转换器的输出通过电阻为56kΩ和1kΩ的分压器连接至引脚1。电压比为57:1。在反馈“平衡”时，引脚1处的电压为5.1V，这也是误差放大器的目标-调整占空比以调整引脚1处的电压，使其等于引脚2处的电压。因此，当引脚1处的电压为5.1V时，输出电压为5.1V*57=290.7V，这足够接近我们的290V目标。如果需要更高的精度，可以将其中一个电阻器替换为电位器或与电位器串联，并调整电位器以提供所需的读数。

6. 引脚1和9之间的电阻和电容的并联组合提供反馈补偿。反馈补偿是一个大话题，这里不详细讨论。

7. 引脚11和14驱动MOSFET。栅极上串联有电阻，用于限制栅极电流。栅极至源极的电阻可确保MOSFET不会意外开启。

总之，参考《EDA设计智汇馆高手速成系列_SABER电路仿真及开关电源设计》，也有SG3525的Saber仿真实例。搬运链接：Using the SG3525 PWM Controller - Explanation and Example: Circuit Diagram / Schematic of Push-Pull Converter

为什么说正弦波逆变器比修正波逆变器成本高,电路复杂，我看没什么区别

电路复杂谈不上。正弦波逆变器成本高却是必然的。

因为正弦波逆变器相当于在修正波逆变器的输出加电感、电容、电阻等元件组成低通滤波电路，将修正波滤成正弦波。也有滤波器性能较高的，称为正弦波滤波器。

在弱电领域、电感、电容、电阻成本低，低通滤波器原理简单，电路不复杂，陈本也可忽略。但是，电力电子领域，尤其是较大功率的逆变器，正弦波滤波器需要的电感、电容等，尤其是电感的成本是逆变器成本的重要组成部分。

想学好电力电子技术有什么书本推荐？

电力电子技术是现代电气工程中的一项关键技术，它涉及能量的高效转换和控制。要学好电力电子技术，你需要理解其基础理论、器件特性、电路设计以及应用实例。以下是一些经典书籍推荐，这些书籍能够帮助你建立扎实的电力电子技术基础：

"Power Electronics: Converters, Applications and Design" by Ned Mohan, Tobin J. M. Redl, and William P. Robbins

这本书被广泛认为是电力电子领域的权威教材，适合初学者和经验丰富的工程师。书中详细讲解了电力电子转换器的基本概念、设计和实际应用。

"Fundamentals of Power Electronics" by Robert W. Maksimovic and Dragan Erickson

这是一本非常适合初学者的书籍，内容涵盖了半导体器件的基础、交流/直流转换器、直流/交流逆变器和调节器等。

"Power Electronics: Circuits, Devices & Applications" by John G. Kassakian, Edward A. Lee, and James D. Owen

这本书提供了对电力电子设备、电路和应用的全面介绍，包括了大量的设计实例和实验数据。

"Power Electronics Handbook for Electric Drives" by H. G. Lorenz

这是一本关于电动驱动系统中电力电子应用的手册，包含了丰富的技术细节和案例研究。

"Modern Power Devices and Applications" by B. G. Bielecki

这本书专注于现代电力设备，包括晶闸管、GTOs、功率MOSFETs和IGBTs等，以及它们在各种应用中的使用。

"Power Converter Circuits: Principles and Applications" by S. Cuk and Z. El-Abiad

这本书介绍了电力转换器的基本原理和设计方法，特别适合对电力电子设计感兴趣的读者。

"Electrical Machines and Drives: Operation, Control, and Applications" by Stephenson and Blake

虽然这本书的主题是电机及其驱动，但它也涵盖了与电力电子紧密相关的电机控制技术。

"Control of Power Electronic Converters" by S. C. Singh

如果你对电力电子转换器的控制策略感兴趣，这本书提供了一个很好的参考，涵盖了从基本控制理论到高级控制技术的各个方面。

在学习这些书籍时，不仅要深入理解理论知识，还要注重实践应用。可以通过实验室练习、模拟软件（如MATLAB/Simulink或PSIM）和实际项目来加深对电力电子技术的理解。此外，参加相关的在线课程、研讨会和技术会议也是提高技能的好方法。随着技术的不断发展，持续学习和跟进最新的研究成果也是非常重要的。

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