新型電力電子技術(shù)功率模塊特征與應(yīng)用

其特點(diǎn)為：全橋式功率輸出(內(nèi)裝IGBTX4)；工作頻率可調(diào)：L系列5 Hz-1000Hz，H系列10kHz-150kHz；輸出脈沖寬度可調(diào)，1%~85%脈沖方波；輸出電源整定可調(diào)，整定輸出脈寬值；適應(yīng)工作電壓范圍寬10V~100V(L系列)、20V~500V(H系列)；保護(hù)范圍寬；可作為驅(qū)動器進(jìn)行大功率擴(kuò)展；開機(jī)3秒軟啟動；輸出串接適合電感，可成為零電壓開通、關(guān)斷諧振電路(ZVS)；本模塊用來驅(qū)動大功率MOSFET或IGBT時，其耦合驅(qū)動變壓器可實(shí)現(xiàn)任意脈寬驅(qū)動。

4 實(shí)用型全橋式DC-AC智能高頻大功率模塊應(yīng)用舉例

全橋式DC/AC高頻大功率變換模塊IPG(作為后級)與PF1000A-360型AC/DC功率變換模塊(作為前級) 相組合后并與高頻大功率脈沖變壓器T等一起組合而成新型模塊式高頻(22-25)kHz、 高壓(100V-120V)大功率（1000W）開關(guān)電源， 并作為超聲波發(fā)生器（或稱信號源)與換能器匹配組合成高聲高強(qiáng)度超聲波管道清洗機(jī)。以下對該新型高頻高壓大功率開關(guān)電源設(shè)計(jì)方案做一分析介紹。

4.1模塊式高頻(22-25) kHz高壓(100V-120V)大功率（1000W）高頻開關(guān)電源的設(shè)計(jì)方案

⑴ 技術(shù)要求

輸入電壓：交流220v；輸出脈沖電壓：幅值為100v-120v、頻率f為(22-25) kHz±1%，其占空比D為0.4-0.5為可調(diào)；輸出功率:為1000W；輸出高頻大電流可采用LED數(shù)字顯示；工作頻率f可采用LED數(shù)字顯示；脈沖輸出電壓通過LC諧振電路應(yīng)在超聲波換能器二端獲得高頻(22-25) kHz高壓的正弦波。

⑵ 高頻高壓大功率開關(guān)電源設(shè)計(jì)電原理框圖

該電原理框圖如圖5所示，具體介紹分析如下。

圖5 新型模塊式高頻(22~25kHz)高壓(100V~120V)大功率(1000W)開關(guān)電源圖

從圖5可看出該開關(guān)電源由前級IC1的PF1000A-360型AC/DC大功率變換模塊和后級IC2的DC/AC IPM-4M 模塊相連并與高頻大功率脈沖變壓器T等三大部分一起組合而成， 即成為超聲波管道清洗機(jī)的信號源(超聲波發(fā)生器)。

⑶ PF-1000A-360型AC-DC大功率變換模塊特性做一簡介

① 模塊PF-1000A-360型AC-DC變換模塊技術(shù)指標(biāo)：其輸入電壓為交流170V-265V，而輸出電壓為直流360V；輸出為直流電流2.8A-4.2A;輸出功率為1008W-1512W；典型浪涌電流60A; 最小功率因素為95%；輸出電壓精度為±2%。

② 模塊的特點(diǎn): 可實(shí)現(xiàn)功率因素和諧波校正，效率高達(dá)95%以上。帶有過壓保護(hù)、過熱保護(hù)和輸入浪涌保護(hù)等保護(hù)電路。模塊內(nèi)部將功率電路和控制電路集合在一起，使用起來非常方便。其R1―外接浪涌限流電阻，用它可以限制電源剛接通時的浪涌電流，若不接，則模塊不應(yīng)正常工作 實(shí)際上R1(4.2Ω/2W)應(yīng)與F3溫度保險(xiǎn)絲(250V 2A 130℃) 相串接而成(見圖4所示)。

外形尺寸（長×寬×厚）為：146mm×86mm×125mm。

模塊使用時應(yīng)按裝在散熱板上。

4.2大功率高壓(100V~120V)高頻(22~25kHz)正弦波的實(shí)現(xiàn)

當(dāng)大功率脈沖變壓器T次級N2輸出的100V~120V的脈沖波電壓加到LC諧振電路( 其L為可調(diào)高頻電感線圈，C為超聲波換能器的等效電容，由此則組成LC諧振器，見圖4右上角虛線所示)，通過調(diào)整高頻電感線圈L可使諧振器得到串聯(lián)諧振，其諧振頻率f0為換能器固有頻率，并在電容C(換能器)兩端將獲得諧振后的高壓高頻(22-25)kHz正弦波，見圖4右上角所示。以上整個過程實(shí)現(xiàn)了從AC-DC再從DC-AC高頻(22~25) kHz、 高壓(100V~120V) 大功率(1000W) 的輸出。