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基于H桥及SPWM调制的大功率交流恒流源研究
资料介绍
在现代电力工业的应用中,交流恒流源由于其能在外界电网电压产生波动或者用电负荷的阻抗特性发生变化时仍然能够输出稳定的电流的特性,大功率、大电流的交流恒流源在各种需要对特定电流或者特定电流的热效应的场合应用的十分广泛,如断路器、熔断器、磁力启动器等保护性开关的检测等。当前对于大功率、大电流方面方案相对较少,而现有的方案存在着许多如电路复杂,精度低等不足。本文根据实际应用的要求,设计完成了一台输出功率达2kW以上,最大输出电流值达200安培且高精度,电路相对简单的交流恒流源。
本文所设计的恒流源利用了逆变原理,通过软件生成高精度的SPWM波形,驱动全桥逆变电路,输出端经过降压升流和滤波之后输出高精度的正弦波形。为了实现恒流控制,在输出端负载处进行了电流采用,转换后回传给控制中心,控制中心根据采集回来的数据作出相应的调节,实现输出电流的恒定。
根据这个设计思想,本文在具体分析了各种SPWM算法后,采用了不对称规则采样法,利用ATmega16单片机作为控制核心,负责生成SPWM波形和控制人机界面显示。根据各项参数选择了FUJI公司生产的IGBT模块2MBI75N-060来组成全桥逆变电路。设计完成了利用M57959L芯片驱动全桥的电路。设计完成了升流变压器来提升输出端电流,并且利用升流变压器的漏感和高频滤波电容组成了LC滤波电路,将全桥电路输出的加载有正弦分量的SPWM波形滤波得到正弦波形,并且滤除了所含有的高次谐波,得到高精度的正弦电流输出。在负载处利用电流互感器采样输出电流值,转换得到相应数字信号后传给控制中心作为调节依据,根据该信号调节SPWM生成时调制比的大小,从而控制输出电压幅值,实现输出电流的恒定。
最后,分析了不同电流输出情况下输出波形情况,以及不同电流设定值情况下实际输出电流值的情况。实验结果表明,本恒流源在精度和稳定性上完全满足实验设计所需。
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