Zhuxiu Min 1, Wei Jincheng 1, Wei Li 1, 2 long Yong, Wang Yao 2, Cao Taiqiang 1

(1. École de génie électrique et de l'information électronique de l'Ouest de la Chine Université, Chengdu 6100392. École de génie électrique et de l'information, Université du Sud-Ouest pour Nationalités, Chengdu 610041, Chine)

Absorption commutateur de circuits traditionnel (RCD) existe une grande consommation d'énergie elle-même, ce qui provoque le passage à accélérer l'élévation de température, ce qui réduit la durée de vie et d'autres problèmes, un nouveau circuit de commutation programmable passive sans perte absorbante (Lossless passive de commutation douce Snubber, LPSSS) résoudre leur propre circuit d'absorption classique de la consommation d'énergie, tout en réalisant la récupération d'énergie. L'analyse théorique des raisons de l'onduleur IGBT surtension du circuit lors de l'activation-désactivation est généré, et le principe de travail et le nouveau circuit de LPSSS de circuit de protection de type RCD. Par analyse de circuit d'absorption LPSSS connu dans le circuit onduleur est efficace pour inhiber LPSSS IGBT pendant tension dv / dt surtensions de coupure en même temps de minimiser circuit de perte d'énergie d'amortissement, pour obtenir le retour de l'énergie et améliorer l'efficacité de conversion d'énergie. Les résultats de simulation montrent que le commutateur sur la tension a chuté à environ 5,2%, la validité et l'applicabilité du circuit LPSSS.

circuit d'absorption, l'inverseur PWM; Simulation du sabre

TN709; TM46

Code de document: A

10,16157 / j.issn.0258-7998.2016.07.035

format de citation chinois: Zhuxiu Min, Wei Jincheng, la force Wei, etc. Un nouveau PWM inverseur circuit d'absorption de Technologie électronique, 2016,42 (7): 138-141,145.

Anglais format de citation: Zhu Xiumin, Wei Jincheng, Wei Li, et al. Un nouveau circuit d'amortissement sur la base de l'inverseur PWM .Application Technique électronique, 2016,42 (7): 138-141,145.

0 introduction

Pour assurer le bon fonctionnement de l'interrupteur d'alimentation sûre et fiable, l'interrupteur d'alimentation doit fonctionner dans la zone de fonctionnement sûr. Cependant, dans des conditions de commutation dure, le commutateur de mise sous tension et hors tension dans le procédé peut être soumis à une surtension, surintensité. Excessive di / dt et dv / dt de l'impact de la fièvre du commutateur, sinon prendre des mesures de protection, l'interrupteur d'alimentation peut dépasser les dommages zone de sécurité d'exploitation. Pour cette raison, le circuit de commutation de puissance, généralement un circuit de commutation souple absorbant ou une technologie transitoire pour éviter les surtensions, les surintensités, la perte de commutation est réduite à faire en sorte que le travail de commutation dans la zone de fonctionnement sûr.

Le circuit inverseur utilisé dans l'absorption passive d'un circuit RC parallèle, le circuit RCD amortisseur de circuit parallèle et l'absorption active. circuits amortisseurs actifs sont plus complexes dans la structure de circuit, procédé de commande, le coût est relativement élevé, par conséquent, le circuit d'absorption passive de circuit d'amortissement actif sur le projet dispose d'un large éventail d'applications. Le circuit inverseur a utilisé l'absorption passive A, de type B, de type C trois . Ces trois circuits sont possibles pour supprimer la surtension produite lorsque le commutateur est désactivé, la caractéristique commune est la tension sur le condensateur d'amortissement Cs est égale à la tension d'alimentation, le dépassement de tension de condensateur de retour une partie de l'alimentation en énergie part, une autre partie consommée dans les résistance Rs. B et C où, également connu sous le nom circuit de protection du circuit RCD SNUBBER , les deux circuits absorbant le même principe, la topologie simple, ont été largement utilisés. Bien que le circuit de protection RCD peut améliorer les caractéristiques du dispositif de commutation est éteint, mais l'efficacité de conversion du circuit est réduite, et les applications de haute puissance, nécessitent des résistances de forte puissance, une grande quantité d'énergie est consommée, et même une variation de l'environnement de l'appareil. Pour remédier à ces inconvénients, récemment proposé un circuit de commutation douce passive sans perte d'absorption (LPSSS).

LPSSS circuit est une technique de commutation douce, qui, pour établir une tension nulle, les conditions de commutation de courant zéro lorsque l'interrupteur principal à travers une commutation des condensateurs, des inductances supplémentaires, des diodes et d'autres composants passifs dans le circuit principal. Étant donné que l'énergie stockée dans le circuit de protection peut tous être livré à la charge, donc en théorie, le circuit sans perte est similaire snubber, qui contribuent à améliorer l'efficacité du convertisseur. Un autre avantage exceptionnel du circuit d'amortissement sans perte passive est aucun contrôle supplémentaire, et donc ne pas augmenter la complexité du circuit de commande ne modifie pas la conception du circuit de commande du convertisseur. Par conséquent, afin de simplifier le circuit, améliorant ainsi l'efficacité de conversion, il est nécessaire d'étudier le circuit LPSSS, la littérature existante LPSSS a fait beaucoup d'études sur le circuit, ces circuits LPSSS a encore quelques inconvénients. Document LPSSS fait la configuration de circuit simple peut réduire efficacement la perte, mais seulement pour le circuit de commutation de fréquence inférieure. Document LPSSS circuit proposé par le transformateur ou inducteur couplé à absorber condensateur de rétroaction de l'énergie à une source d'alimentation ou côté charge, non seulement réduit les pertes de rendement au cours de bifurcation de l'interrupteur, également une énergie accrue, mais la configuration de circuit est plus complexe et coûteux, et l'inductance de fuite du transformateur couplé inducteur et n'a pas encore été étudié.

A cet effet, sur la base de l'auteur LPSSS onduleur en demi-pont circuit Boost et , a proposé un nouveau circuit inverseur LPSSS PWM, une topologie de circuit simple pour monophasé et triphasé complète combler circuit, par simulation de la fiabilité et l'applicabilité de circuit d'absorption final.

Une analyse de la perte de l'onduleur

Que l'onduleur fonctionne correctement, les conditions suivantes doivent être remplies: lorsque fonctionnement normal, suivre le dispositif de commutation doit être dans la zone de sécurité de fonctionnement du dispositif, et devrait avoir une marge suffisante, lors du fonctionnement en mode PWM, le total du dispositif la perte doit être inférieure à la dissipation de puissance admissible et doit avoir une marge suffisante.

Dans l'IGBT lors de mise hors circuit en raison de la présence de l'inductance Lp du circuit principal, le collecteur de l'IGBT provoque une surtension PPECU. Dans ce cas, l'arrêt court-circuit a été le plus sévère, PPECU doit être limitée à une zone de travail sécuritaire.

1 de tension et de signaux de courant à turn-off IGBT, et la perte de puissance de l'interrupteur représenté sur la Fig. Dans laquelle Ttail est un courant de queue, itail pour le temps de chute, tf, respectivement, et le temps de chute de tdoff off et turn-off temps de retard. Chaque impulsion de la perte de mise hors circuit peut être approchée IGBT comme:

Lorsque la vitesse Uc réduite peut être réduite EI turn-off montant (de soff). Ic est coupée pendant la vitesse de descente dépend de la charge totale et durée de vie de porteurs de charge du dispositif .

L'onduleur Principe RCD amortisseur 2

. Sur la figure 2 (a), par exemple, au cours de l'opération circuit RCD d'amortissement peut être divisé en trois étapes: (1) phase de commutation. Recevoir à partir du commutateur de signal pour couper complètement. Cette étape, circule à travers le circuit principal parasite inductance Lp à travers le commutateur circuit d'absorption de courant bus VT et les deux branches de dérivation. La première tension de crête V1 se produit au cours de ce processus. V1 et bus courant IL, l'inductance parasite circuit d'absorption Ls, di hors tension / courant dt lié. phase de libération d'énergie de résonance (2). Après la fin de la phase de commutation, l'interrupteur est complètement éteint. inductance parasite du circuit principal condensateur de résonance et d'absorption Lp Cs, Cs par l'énergie de résonance dans la Lp, Lp est l'énergie libérée par Cs. Le deuxième V2 apparaît au cours de ce processus, et ce bus de crête courant IL, le parasite du circuit principal inductance Lp, condensateur d'amortissement Cs, l'inductance parasite circuit LS à absorption. (3) Capacité d'absorption phase de décharge Cs. Après l'achèvement de la phase de libération d'énergie de résonance, le condensateur Cs à travers la résistance R de la décharge, l'alimentation et la charge.

Caractéristiques circuit RCD d'amortissement est mis hors tension à chaque fois avant que l'énergie stockée dans C1 à la boucle principale de contre-réaction à travers une résistance R2 à la tension de C1 est maintenue à la tension d'alimentation. Dans le même temps, pour éliminer la résistance d'absorption de courant décharge R2 C1 oscillation provoquée par l'IGBT dans un commutateur à l'état relativement stable. Un inconvénient de ce circuit est que, lorsque la puissance est en outre augmentée, l'inductance parasite du circuit devient importante, ce qui entraîne une tension de transitoire peuvent être efficacement supprimées. La présence de la résistance Rs, tout en absorbant le temps de décharge affecte la capacité d'absorption Cs, l'augmentation de la fréquence de commutation, les élévations de température va changer l'environnement de travail de l'appareil de résistance Rs.

Circuit de calcul de paramètre d'absorption :

Dans lequel, en tant que courant IL de bus, L = Lp + Ls, fs, respectivement, et le temps de montée tr est la fréquence de commutation et un tour en cours. u% de protection contre les surtensions est généralement fixée à 15%.

Principe 3 LPSSS nouvelle analyse du circuit inverseur et simulation

. La figure 3 (a) montre un inverseur PWM LPSSS de circuit. Le schéma de circuit de la topologie de chaque bras de groupe comporte deux commutateurs IGBT composition VT1 et VT2 et la diode anti-parallèle interrupteurs D1, D2. condensateur Snubber CS1 et CS2 sont respectivement connectées en parallèle avec VT1 et VT2, réduit dv / dt, le commutateur pour obtenir turn-off ZVS.

La figure 3 (b) est la forme d'onde de tension lorsque la VT1 ou VT2 désactiver représenté sur la figure. VT1 est supposé que la fin du temps t0 ouvert, chargé à travers la diode condensateur d'amortissement CS1 DS1, DS2 et CS2 Cb1 par décharge. Ainsi, l'absorption dans les condensateurs CS1 tension VCS1 ce processus augmente, CS2 VCS2 chute de tension, à la fin de CS2 VCB tension de décharge atteint un maximum, et ensuite déchargé à Vcc de, et finalement maintenue constante.

Travaux 3.1 circuit LPSSS

Pour simplifier l'analyse, un ensemble de bras exemple. L'absorption de chaque circuit de commutation VT1 et VT2 sont respectivement parallèles condensateur d'amortissement CS1, DS1 et Cs2, DS2, peut réduire efficacement le dv / dt, le commutateur pour obtenir turn-off ZVS. L'énergie stockée dans le condensateur d'amortissement dans le condensateur Cb, Cb, et, finalement, à travers l'inductance de résonance de retour de l'énergie Lr1 à la borne d'alimentation électrique. Dans un cycle de commutation, le courant de charge en phase A est supposée constante. 4, le mode de fonctionnement du circuit d'absorption est la suivante:

Mode 1, t < t0: VT1 dans un état conducteur, et de maintenir un courant de charge constant icharge iVT1 = iload, la tension aux bornes du condensateur d'amortissement Cs1 est égal à zéro.

Mode 2, t0 < t < t1: temps t0, VT1 et VT2 est éteint, iVT1 tombe rapidement à zéro. Étant donné que le courant de charge ne peut pas être muté, puis la diode DS1 sous tension et le condensateur Cs1 par Cb charge DS1, Cs2 sont déchargées.

Mode 3, t1 < t < t2: temps de t1 à charger le condensateur Cs1 VCS1 = Vcc, Cs2 condensateur est déchargé à 0.

Mode 4, t2 < t < t3: le transfert d'énergie au condensateur Cb1 inductance parasite Lp (Lp1 = LP2). Dans cette modalité, VCB > UD, le circuit de contre-réaction de l'énergie pour le travail, l'énergie absorbée arrière vers le côté d'alimentation. La diode D2 dans l'état ON, pour fournir une charge icharge courant.

Mode 5, t3 < t < t4: temps t3, VT2 et VT1 est éteint, ILP commence à augmenter, étant donné que le courant de charge est maintenue constante, la D2 reste dans l'état ON, et fournit une partie du courant de charge.

Mode 6, t4 < t < t5: ILP continue d'augmenter, le condensateur absorbant Cs2 est chargé par voie Lp-Cs2-DS2. CS1 a commencé à transférer l'énergie stockée à CB1. L'énergie finale est renvoyée à la source de courant continu Vdc via l'inductance de résonance Lr1 et les diodes DR1 et Dr2. A la fin de cette modalité, les rejets CS1 à zéro, Cs2 à la charge Vdc.

3.2 Analyse Simulation

Pour le circuit d'absorption est LPSSS critique la conception rationnelle et la sélection du circuit de paramètres de l'appareil. dv / dt et di / dt en fonction du condensateur d'amortissement Cs, et l'inductance parasite Lp de l'amplitude de la charge Iload courant. Lorsque l'inductance parasite Lp et l'absorption du condensateur Cs, tels que le mode 2, dv / dt atteint son maximum, VCS1 peut être exprimée comme suit:

Comme phase A de courant de charge Iload, fsw est la fréquence de commutation.

Dans les applications pratiques d'ingénierie, en raison de l'inductance parasite, il est difficile d'estimer avec précision, la nécessité de passer par plusieurs tests pour déterminer. Simulateur de sabre lorsque la tension d'entrée du côté DC Ud = 330 V, la fréquence de commutation fsw = 10 kHz. Lr = 1 pF, l'inductance parasite Lp1 = Lp2 = 200 nF, CS1 = CS2 = 0,1 uH, Cb = 1 uH.

La figure 5 est un circuit de commutation dur VT1 forme d'onde de tension (b) lorsque le courant de charge et le turn-off forme d'onde (a). Lorsque le commutateur est hors tension, en raison de l'inductance parasite Lp de la présence de la ligne, de telle sorte que lorsque le commutateur est mis hors tension produira une tension de crête élevée, et avec l'augmentation du courant de charge, la tension de crête augmente, la tension de crête maximale de 522 V peut être obtenu PPECU , u = 58,2%, supérieure à la limite de 15%. En outre, dans la décharge de condensateur est générée lors de l'absorption d'une oscillation de tension provoquée par les caractéristiques de recouvrement inverse de la diode. Pendant ce temps, la tension off augmente trop rapidement, aura un turn-off importante perte.

forme d'onde de tension PWM figure est ajouté après le pont complet convertisseur circuit d'amortissement sans perte 6 représenté VT1 hors tension. Pic PPECU hors tension = 349 V, u = 5,8%, de limiter efficacement inférieure à 15%. En outre, le circuit de protection efficace supprime dv / dt, en temps réel commutateur réduit d'oscillation de tension est éteint, le turn-off zéro tension est maintenant également de réduire efficacement la perte lorsque l'interrupteur est éteint.

La figure 7 est un condensateur Cb et la diode Ds1 tension de forme d'onde de courant. des condensateurs d'absorption CS1 capacité de décharge Cb tension UCB maintenue à environ 330 V, et la Fig. Partie A décrit les fluctuations de la tension du condensateur UCB et la surtension de courant de diode iDr1 lorsque le commutateur VT1 off généré, partie B illustre le commutateur conduction VT1 fluctuations.

5 résumé

papier de base classique sur le circuit de protection de RCD, un nouveau circuit inverseur LPSSS PWM, et la faisabilité du circuit de simulation. Le circuit d'absorption est de conception simple, à la fois pour réduire une tension de crête générée lorsque le commutateur est mis hors tension, mais aussi capable d'absorber l'énergie transférée à la puissance du condensateur, ce qui améliore l'efficacité du transfert d'énergie et de réduire les exigences environnementales du circuit. Le circuit de LPSSS absorbant est adapté pour commuter tous les bras supérieur et inférieur sont de commutation d'alimentation, tandis appliqué à une seule phase ou circuit pont complet triphasé, sans augmenter la teneur en harmoniques de la tension et du courant de sortie, ayant une bonne praticabilité.

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