正弦脈寬調製和變頻調速技術在工業控製領域的應用日見廣泛。許多電力測試儀器都要求大功率
、高性能以滿足電力設備的測試要求。目前，市場上的大功率開關電源
，其核心功率器件大都采用MOSFET半導體場效應晶體管和雙極型功率晶體管，它們都不能滿足小型、高頻
、高效率的要求。MOSFET場效應晶體管具有開關速度快和電壓型控製的特點
，但其通態電阻大
，難以滿足高壓大電流的要求
；雙shuang極ji型xing功gong率lv晶jing體ti管guan雖sui然ran能neng滿man足zu高gao耐nai壓ya大da電dian流liu的de要yao求qiu，但dan沒mei有you快kuai速su的de開kai關guan速su度du，屬shu電dian流liu控kong製zhi型xing器qi件jian
，需xu要yao較jiao大da的de功gong率lv驅qu動dong。絕jue緣yuan柵zha雙shuang極ji型xing功gong率lv晶jing體tiIGBT集MOSFET場效應晶體管和雙極型功率晶體管於一體，具有電壓型控製、輸入阻抗大、驅動功率小、開關速度快
、工作頻率高

、容量大等優點。用高性能的絕緣柵雙極型功率晶體IGBT作開關逆變元件、采用變頻調幅技術研製的逆變電源，具有效率高、性能可靠、體積小等優點。

工作原理
　　
該電源采用高頻逆變技術、數字信號發生器
、正弦脈寬調製和變頻調幅、時序控製上電和串聯諧振式輸出。電源具有效率高、輸出功率大
、體積小等優點，其總體原理框圖如圖1所示。
   
由數字信號發生器產生的正弦波被25kHz的三角調製波調製，得到一個正弦脈寬調製波，經驅動電路驅動逆變元件IGBT。gaibianzhengxianbodepinlv，fuzhibiankedadaotiaopintiaofushuchu，nibianshuchuweichuanlianxiezhenshishuchu，jianggaopinzaiboxinhaolvdiao，congerdedaosuoxupinlvdezhengxianxinhao。shixukongzhidianluyonglaikongzhigonglvyuangongdiandianyuanzaishangdianshihuanmanshangdian，quebaodianyuanshangdianshidianliupingwen
，tongshihaibimianfeiguolingdiankaiguandailaidechongji；在控製電路中還設計了故障鎖定功能，一旦電源故障，鎖定功能將禁止開通IGBT，當故障出現時，IGBT被bei鎖suo點dian開kai通tong，這zhe時shi大da容rong量liang濾lv波bo電dian容rong會hui儲chu存cun很hen高gao的de電dian能neng。所suo以yi，電dian源yuan部bu分fen有you故gu障zhang保bao護hu自zi動dong切qie斷duan工gong作zuo電dian源yuan和he自zi動dong放fang電dian功gong能neng，整zheng機ji設she計ji有you雙shuang重zhong過guo流liu、過壓和過熱等完善的保護功能。

圖1：總體原理框圖

圖2：EXB840驅動電路

控製與驅動電路
　　
控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)指(zhi)主(zhu)控(kong)電(dian)路(lu)，包(bao)括(kuo)正(zheng)弦(xian)脈(mai)寬(kuan)調(tiao)製(zhi)波(bo)的(de)產(chan)生(sheng)，占(zhan)空(kong)比(bi)調(tiao)節(jie)和(he)故(gu)障(zhang)鎖(suo)定(ding)電(dian)路(lu)。控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)的(de)正(zheng)弦(xian)調(tiao)製(zhi)波(bo)
，可(ke)根(gen)據(ju)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)情(qing)況(kuang)調(tiao)節(jie)其(qi)頻(pin)率(lv)。驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)則(ze)采(cai)用(yong)三(san)菱(ling)公(gong)司(si)生(sheng)產(chan)的(de)IGBT專用驅動模塊EXB840，該驅動模塊能驅動高達150A／600V和75A／1200V的IGBT，該模塊內部驅動電路使信號延遲≤1μs
，所以適用於高達40kHz的開關操作。用此模塊要注意，IGBT柵射極回路接線必須小於1M，柵射極驅動接線應當用絞線。EXB840的驅動電路如圖2所示。

逆變與緩衝電路
　　
該電源采用半橋結構串聯諧振逆變電路，主電路原理如圖3所示。在大功率IGBT諧振式逆變電路中，主電路的結構設計十分重要，由於電路中存在引線寄生電感，IGBT開關動作時在電感上激起的浪湧尖峰電壓Ldi／dt不可忽視
，由於本電源采用的是半橋逆變電路，相對全橋電路來說
，將產生比全橋電路更大的di／dt。正確設計過壓保護即緩衝電路，對IGBT的正常工作十分重要。如果緩衝電路設計不當，將造成緩衝電路損耗增大，會導致電路發熱嚴重
，容易損壞元件
，不利於長期工作。

圖3：半橋結構串聯諧振逆變電路原理圖

圖4：半橋逆變電爐的緩總電路

過程是：當VT2開通時
，隨著電流的上升，在線路雜散電感Lm的作用下
，使得Uab下降到Vcc－Ldi／dt，此時前一工作周期以被充電到Vcc的緩衝電容C1，通過VT1的反並聯二極管VD1、VT2和緩衝電阻R2放電。在緩衝電路中，流過反並聯二極管VD1的瞬時導通電流ID1為流過線路雜散電感電流IL和流過緩衝電容C1的電流IC之和。即ID1＝IL＋IC

，因此IL和di／dt相對於無緩衝電路要小得多。當VT1關斷時，由於線路雜散電感Lm的作用，使Uce迅速上升
，並大於母線電壓Vcc，這時緩衝二極管VD1正向偏置，Lm中的儲能（LmI2／2）向緩衝電路轉移，緩衝電路吸收了貯能
，不會造成Uce的明顯上升。

緩衝元件的計算與選擇

式中：f—開關頻率；Rtr—開關電流上升時間；IO—最大開關電流；Ucep—瞬態電壓峰值。
　　
在緩衝電路的元件選擇中，電容要選擇耐壓較高的電容，二極管最好選擇高性能的快恢複二極管，電阻要用無感電阻。

該(gai)電(dian)源(yuan)已(yi)經(jing)成(cheng)功(gong)地(di)應(ying)用(yong)於(yu)大(da)功(gong)率(lv)電(dian)力(li)測(ce)試(shi)儀(yi)器(qi)
，與(yu)傳(chuan)統(tong)方(fang)法(fa)相(xiang)比(bi)，不(bu)僅(jin)測(ce)量(liang)精(jing)度(du)高(gao)，而(er)且(qie)提(ti)高(gao)了(le)工(gong)作(zuo)效(xiao)率(lv)
，增(zeng)加(jia)了(le)工(gong)作(zuo)安(an)全(quan)性(xing)
，降(jiang)低(di)了(le)勞(lao)動(dong)強(qiang)度(du)。