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DC/DC加强绝缘方案解决变频器母线电压监测难题

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DC/DC加强绝缘方案解决变频器母线电压监测难题

发布日期:2017-09-16 作者: 点击:

变频器生产爱乐彩票平台泛应用于产业活动节制,电力,新能源,电梯,空调,机械制造等行业,它经由进程对事情频率的节制和转变,让装备运行的加倍高效节能,从而得以大批应用。由于变频器中的电力电子器件比方IGBT疾速的开关招致的dv/dt滋扰,使得变频器母线电压监测成绩变得非常艰苦,本文重要针对这一成绩停止阐发,并提出办理计划。

关键词:变频器;加强绝缘;母线电压监测;部门放电测试;打击电压测试

1 变频器厂母线电压监测上的计划艰苦

变频器经由进程节制IGBT等电力电子器件的开关来实现事情频率的转变,由于现实事情母线电压同样平常较高,开关速率较快,是以具备极大的dV/dt,比方10.5kV的母线体系,其电压变更率高达12kV/μs,这会对节制体系的稳定性构成较大的挑衅。为了体系的靠得住事情,必需将节制体系与IGBT驱动体系有用的断绝。

与此相似,为了精准的节制母线电压,咱们也必要及时监控母线电压、电流旌旗灯号,然则从电压母线侧到节制体系存在一个非常高的电势差,极易招致节制体系的生效。咱们也必要一个相似IGBT驱动体系同样的高效断绝计划办理以上成绩,即加强绝缘计划。让咱们来看一个现实案例是若何应用加强绝缘计划办理上述艰苦。


如图1所示采样IC在收集母线电压时,处于高电压侧的采样体系与处于高压平安电压侧的节制体系之间存在极大的共模电势差,加之IGBT体系事情时引入的开关尖峰,这个电势差高达几kV。是以旌旗灯号的断绝咱们采纳满意UL的37.5kV AC断绝耐压品级的光耦来实现,同时咱们必要为之配套一款满意UL断绝耐压不低于2.5kV AC的DC/DC电源模块。值得注意的是,高电压侧是位于DC/DC的输出端,这类应用具备一些特其余隐性技巧需求,会给计划带来艰苦。

传统的DC-DC同样平常作为电源体系的二次电源,前级都会有一级AC-DC作为一次电源,而DC-DC更多的作为二级断绝感化,具备断绝低落共模噪声、电压转换等感化,此时的一次侧交换电压的滋扰颠末了AC-DC的断绝,再颠末DC-DC二次断绝,对付节制体系来讲,电压是非常稳定了,是以不存在如上的成绩。其体系架构如图2所示,DC/DC的输出和输出都处于SELV高压平安电路中。


如图1所示布局,DC-DC应用于监测高电压的话,其输出端与母线电压的负端间接相连,那末DC-DC输出侧就要同时面临输出和输出的高电势差和IGBT体系高电压变更率dv/dt带来的共模滋扰,若何断绝这两种滋扰,让其不影响节制体系的失常事情成为了计划上的艰苦。那末,这类计划艰苦又将若何办理呢?

2 加强绝缘计划计划

咱们晓得图2中的AC-DC自己采纳的是一种加强绝缘计划,是以,咱们必需斟酌在图2的DC-DC部门采纳相似的计划来加强绝缘机能。起首变压器的绝缘线不克不及抉择通俗的漆包线,而是三层绝缘线。其次,输出和输出的电气间隙将必需计划得更长,必要参考EN60950的尺度和现实的事情电压来拔取。比方事情电压为480V AC,则电气间隙则必要大于即是6.4mm。其余一方面,变压器和PCB的计划工艺也大不相同。


以上的计划计划能够晋升对高电势差的绝缘后果。然则对付高电压变更率抗滋扰计划,咱们得斟酌其余一个重要的计划请求—低断绝电容。

高电压变更率惹起的滋扰旌旗灯号会经由进程旌旗灯号光耦和DC/DC电源原副边寄生电容耦合到节制侧,咱们这里曾经选定了旌旗灯号光耦,以是咱们只存眷DC/DC的计划。DC/DC外部的滋扰耦合门路能够有三个,第一变压器自身带的寄生电容,DC/DC外部的反应回路器件光耦的寄生电容和为晋升EMI后果而增长的安规Y电容。三者的叠加值越大,高频滋扰旌旗灯号就越轻易经由进程断绝栅进入节制体系,惹起节制体系的事情非常。是以咱们计划此类电源时,其一撤消安规Y电容,其二抉择没有光耦的Royer拓扑,将后二者身分降至0,同时采纳低落断绝电容的变压器计划计划,如图4,尽最大能够低落变压器的断绝电容。比方咱们计划的电源断绝电容低于10pF。

咱们的加强绝缘计划计划进去后能够办理以上的技巧艰苦,然则不足以证实咱们的计划充足靠得住,咱们还必要树立完美的绝缘检测体系来验证咱们的计划的靠得住性。

3 绝缘机能的检测验证计划

上面先容三种金升阳公司针对绝缘机能的检测验证计划:

3.1 断绝耐压测试

第一步:将测试部件的两头的全体端子分离短接,免得悬空对元器件构成侵害。如图5所示。

第二步:依照耐压的测试尺度,将耐压值从0V开端逐步往上调,将耐压值调至设定的最高耐压并在最高耐压值保持一分钟光阴。如图6所示。

假如测试无击穿、无飞弧征象,且漏电流相符少于设定值(比方1mA)的请求便可。假如测试NG,则测试仪报警。


断绝耐压测试办法简略,只必要一台通俗的耐压测试仪便可实现测试,假如绝缘体系受到损坏,则耐压测试仪能够很便利的监测进去并报警。是以耐压测试法大批被应用于绝缘体系的绝缘特征检测。然则它的毛病也不言而喻,假如绝缘体系存在瑕疵是无奈检测进去的,是以只能作为开端的绝缘检测计划。

3.2 打击电压测试

相似于图5的衔接方法,将耐压测试仪调换为浪涌发生器,对绝缘待测物施加1.2μs /50μs尺度浪涌波,现实测试电压依据体系请求设定,并断定绝缘待测物能否毁坏。分离如图7和图8所示。


爱乐彩票平台咱们能够经由进程示波器收集打击电压波形,如图9和图10。当浪涌电压撤消后,对产物上电并带载,产物事情失常,则经由进程;不然,NG。打击电压测试是一种绝对激烈的测试办法,是测试受试物对打击电压的耐受才能,同耐压测试法同样是一种损坏性测试,也就是说,测试自己对付受试物有一定的毁伤。


3.3 部门放电测试

咱们晓得耐压测试、打击电压测试都是一种损坏性测试,屡次测试或许测试值靠近绝缘体系临界值都有能够招致绝缘体系的毁伤或毁坏。然则受试后毁伤的测试成果表现,绝缘体系的漏电流不超标,绝缘体系失常。这就存在一定的危险,是以引入了部门放电测试办法。

部门放电测试是针对变频器绝缘特征测试提进去的一种卓有成效的方法,其与前两种测试计划的差别在于,它能够检测出绝缘体系微小的绝缘瑕疵,并且不会毁伤绝缘本体。

详细计划是经由进程给绝缘体系施加一定的电压,并在一定的光阴里测试残存电荷量来断定绝缘体系的机能。绝对耐压测试,是一种无毁伤且高精度的绝缘检测办法。如下扼要先容测试办法,测试进程如图11所示。


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