主电路的设计
本设计采用AC – DC – AC 方案。采用SPWM调制方式。图1 为系统主电路和控制电路框图。交流输入电压经过不控整流后得到一个直流电压， 再经过全桥逆变电路得到交流输出电压。为保证系统可靠运行， 防止主电路对控制电路的干扰， 采用主、控电路完全隔离的方法， 即驱动信号用光耦隔离， 反馈信号用变压器隔离， 辅助电源用变压器隔离。
图1 系统框图
1、整流电路的设计
本文运用的是三相桥式不可控整流电路。在交- 直- 交变频器、不间断电源、开关电源等应用场合中， 大都采用不可控整流电路经电容滤波后提供直接电源， 供后级的变换器、逆变器等使用。由于电路中的电力电子器件采用整流二极管， 故也称这类电路为二极管整流电路。其电路图如图2所示：
图2
经计算二极管应选择HFA70NH60 额定电压600V， 额定电流70A ( 快恢复型) 。
2、逆变电路的设计
逆变与整流相对应， 是将直流电变成交流电。交流侧接电网， 为有源逆变。交流侧接负载， 为无源逆变。其原理图如图3 所示。
逆变电路中的开关器件均选用全控型器件--IGBT，IGBT 是MOSFET 与GTR 的复合器件， 因此它具有工作速度快、输入阻抗大、驱动电路简单、控制电路简单、工作频率较高、元件容量大等多项优点。本文所选IGBT 管额定电压为600V， 额定电流约为20A ， 所以， 应选取六只600V， 20A 的IGBT管。IGBT 管型号为： IRGBC40F 额定电压600V， 额定电流27A 。
逆变电路中， 6 个二极管有限制过电压的作用，对IGBT 管进行保护。由于二极管和IGBT 管的电压和电流几乎相等。所以选取二极管的型号为：HFA 70NH60 额定电压600V， 额定电流70A( 快恢复型) 。
3、输出滤波电路设计
LC 滤波器的-般形式是一个由LC 组成的无源网络， 其工作原理是串联的LC 电路在基频下呈串联谐振状态。在理想状态下， 对基波不产生压降，对高次谐波则是高阻抗， 抑制高次谐波电流。经计算， 取电感的电感值为： L2= 0. 48mH取电容的电容值为： C2= 664uF
4、驱动电路的设计
驱动电路是将控制电路产生的PWM 信号加以隔离、放大， 形成驱动各开关器件开关动作信号的电路。它将逻辑电平的控制电路与可驱动6 个IGBT 的高/ 低侧开关电路相连接。IR2130 的外部电路图如图4 所示， 图中C25为电源滤波电容， C24为过流检测电容， 其大小直接影响着保护是否灵敏， 选择不当将导致IGBT 冲出安全工作区而损坏。C21 ， C22 ， C23 为逆变器上桥臂产生悬浮电源的自举电容， 它们影响着这三只功率管的正常工作。R27~R30， P2 为过流检测电阻， 只要改变P2的大小， 就可调接电流保护值的大小。R21~R26 为IGBT的栅极电阻。D1~D6 选用快恢复二极管。
5、控制电路设计
控制电路采用集成脉宽调制电路芯片SG3524.SG3524 与正弦函数发生芯ICL8038 连接来产生SPWM波， 控制全桥逆变电路。按照SG3524 的工作原理， 要得到SPWM 波， 必须得到一个正弦波， 将它加到SG3524 内部， 并与锯齿波比较， 就可得到正弦脉宽调制波。
如图5 示正弦波电压由函数发生器ICL8038 产生。正弦波的频率由R2、R3 和C1 来决定， 1. 15/ ( R2+R3 ) C1， 为了调试方便， 将R2、R3 都用可调电阻，R1 是用来调整正弦波失真度用的。当时f= 50Hz， R2+ R3= 10kΩ ， 其中C1= 2. 2uF.正弦PWM 波ue 信号产生后， 输入到SG3524 的1 号脚， 正弦波和锯齿波在SG3524 内部的比较器进行比较产生SPWM 波。
图5
