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昆玉区400Hz中频电源核心工作原理(高清大图)

发布时间: 作者: 系统软件工程师 分类:电源技术知识库

昆玉区400Hz中频电源服务机场地面保障、航空维修、雷达站、舰船岸电、精密测试台等场合。设备把三相380V/50Hz工频电转换成400Hz、115V/200V交流电,输出频率稳定、波形接近正弦。山东运电气有限公司在昆玉区及周边长期供应这类中频电源,并提供配套的维修与备件服务。

昆玉区400Hz中频电源为什么要用400Hz

飞机、雷达、陀螺仪等机载设备按400Hz设计。频率提高以后,变压器和电机的铁芯截面可以做得更小,同样功率下重量下降明显。机场地面电源直接输出400Hz,飞机不用另配变频装置,通电即可工作。昆玉区地处西北,昼夜温差大,设备在低温启动和高温连续运行两种状态下都要保持输出稳定,这一点对功率器件和控制电路提出了要求。

整机能量走向

市电三相380V/50Hz进入机柜,先经过输入EMI滤波,再送入三相整流桥,变成约510V到540V的直流电。直流母线上并联电容组储能平波,随后进入IGBT逆变桥,由控制板给出的SPWM信号驱动,把直流电重新变成400Hz交流电。逆变输出经过中频隔离变压器变换电压,再经LC滤波网络滤除载波高频,最终得到115V/200V、400Hz的正弦波输出。采样电路从输出端取回电压和电流信号,送回控制板形成闭环。

整流与直流母线环节

整流部分采用三相全桥结构,六只二极管或可控硅完成换相。可控硅方案可以控制上电冲击,减小合闸瞬间对电网的。直流母线电容组承担两项任务:一是吸收整流后的纹波,二是为逆变桥提供低阻抗的电流通路。电容组配置均压电阻,保证串联电容分压一致。母线电压检测信号进入控制板,用于欠压、过压判断。

逆变桥与PWM调制

逆变桥是整机的核心。六只IGBT组成三相桥臂,按正弦脉宽调制方式工作,载波频率通常在几千赫兹到十几千赫兹之间,调制波频率为400Hz。改变调制比即可调节输出电压幅值,改变调制波频率即可调节输出频率。IGBT由驱动电路控制,驱动电路提供足够的栅极电流并实现电气隔离,同时把短路信号反馈给保护电路。

中频变压器与输出滤波

400Hz下工作的变压器体积比同容量50Hz变压器小很多,铁芯多用高牌号硅钢片或非晶材料,绕组按高频损耗要求设计。变压器同时承担电压变换和电气隔离两项功能。输出端LC滤波器把载波频率及其边带分量压下去,让输出波形失真度控制在较低水平。滤波电感与电容的取值和载波频率、额定功率匹配,功率等级不一样的,参数也随之调整。

控制回路与保护回路

控制板以DSP或高性能单片机为核心,完成采样、运算、PWM生成和故障处理。电压环和电流环构成双闭环,电压环保证输出有效值稳定,电流环限制负载突变时的冲击电流。保护项目包括输入缺相、输入欠压、母线过压、输出过流、输出短路、模块过热、变压器超温。任一故障触发后,控制板封锁PWM输出,断开输出接触器,并在面板上给出故障代码。

环节与器件对照

环节器件作用
输入滤波EMI滤波器抑制传导干扰
整流三相整流桥交流变直流
直流母线电解电容组储能、平波
逆变IGBT模块[1]直流变400Hz交流
隔离变压中频变压器电压变换与电气隔离
输出滤波LC网络滤除高频、得到正弦波
控制DSP控制板稳压稳频、闭环调节
保护检测与驱动电路故障时切断输出

常见参数范围

项目数值范围
输入电压三相380V±10%
输入频率50Hz
输出电压115V/200V
输出频率400Hz
频率稳定度±0.01%至±0.1%
波形失真度≤2%
功率范围1kVA至200kVA
冷却方式风冷或水冷

高清大图中的观察点

看一张400Hz中频电源的高清大图,可以先找整流桥和母线电容组的位置,再顺着铜排找到IGBT模块,[1]最后看中频变压器和输出滤波板。铜排走向反映电流路径,散热器面积和风道方向反映散热能力,控制板上的采样线束走向反映抗干扰设计。昆玉区用户在现场核对机柜时,对照大图可以快速定位模块、驱动板和传感器。

昆玉区供货与报价说明

山东运电气有限公司供应昆玉区400Hz中频电源整机、功率模块、驱动板、控制板和中频变压器。不一样的功率等级、不一样的机柜形式、是否带冗余配置,都会设备成本。设备价格随配置变化,实际报价请查看网页上的电话进行沟通,由技术人员按现场用电情况给出对应方案。

参考文献

  1. IGBT模块 — 来源:百度百科

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