变频电源设计：整流、驱动、逆变、滤波模块详述

　　在本文中应用IR2130时，应注意以下几点：

　　(1)因为IR2130内部的三路驱动高压侧电力MOS管的输出驱动器的电源是通过自举技术来获得的，为防止自举电容两端电压放电，二极管应选用高频快恢复二极管。为防止自举电容放电造成其两端电压低于欠电压保护动作的门槛电压值，电容的取值应充分大，当被驱动的功率MOS器件的开关频率大于5 kHz时，该电容值应不小于0.1μF，如图4所示。

　　(2)由于IR2130内部的6个驱动器输出阻抗较低，直接应用它来驱动电力MOS管会引起被驱动的电力MOS器件的快速开通和关断，这有可能造成被驱动的电力MOS管漏源极间电压的振荡。为了避免这种现象的发生，可在被驱动的电力MOS管栅极与IR2130的输出之间串联一个15~22Ω、功率为1/4 W的无感电阻(对电流容量较小的电力MOS管，该电阻值可增加到30~50Ω)，如图4所示。

　　1.3逆变模块设计

　　逆变电路根据直流侧电源性质的不同可分为两种：直流侧是电压源的称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的称为电流型逆变电路。本文中是电压型逆变电路。用三个单相逆变电路就可以组合成一个三相逆变电路。在三相逆变电路中，应用最广泛的是三相桥式逆变电路。三相桥式逆变电路的基本工作方式也是180°导电方式，即每个桥臂的导电角度为180°，同一相(同一桥臂)上下两个桥臂交替导电，各相开始导电的角度依次相差120°。这样，在任一瞬间，将有三个桥臂同时导通，可能是上面一个桥臂下面两个桥臂同时导通，也可能是上面两个桥臂下面一个桥臂同时导通。本文设计的三相桥式逆变电路如图5所示，其中UA和UB之间的电压为整流之后的直流电压。本设计中三相逆变电路的开关器件采用了价格低廉的MOS功率管IRF640，其耐流值是18 A，耐压值为200 V，开关频率可以达到兆级赫兹以上。其中每个MOS管后面都并联了一个续流二极管，续流二极管是负载向直流侧反馈能量的通道，起着使负载电流连续的作用。

　　图4 IR2130驱动电路

　　图5三相桥式逆变电路图

　　逆变电路中采用正弦脉冲宽度调制(SinusoidalPulse WidthModulation，SPWM)技术来控制MOS管导通和关断，其中SPWM波由型号为TMS320F2812的DSP芯片产生。

　　当使用微控制器实现SPWM调制时通常采用对称规则采样方法，此时三相逆变器输出线电压的基波和谐波幅值分别为：

　　基波幅值=√3 aUd/2

　　式中：a为调制度;Ud为直流侧电压。

　　1.4滤波模块设计

　　SPWM逆变电路由于其固有的特性，输出波形中含有大量的谐波，在接入负载前必须进行滤波。根据消谐控制的特点，简单的二阶LC低通滤波器就能满足要求。因为电容器C对直流相当于是开路的，而对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。电感L对直流阻抗小，而对交流阻抗大，所以L应与负载串联。逆变电路如图6所示。

　　图6逆变电源滤波电路