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交流稳压电源

又称交流稳压器。随着电子技术的发展，特别是电子计算机技术应用到各工业、科研领域后，各种电子设备都要求稳定的交流电源供电，电网直接供电已不能满足需要，交流稳压电源的出现解决了这一问题。常用的交流稳压电源有：

①铁磁谐振式交流稳压器。由饱和扼流圈与相应的电容器组成，具有恒压伏安特性。 

②磁放大器式交流稳压器。将磁放大器和自耦变压器串联而成，利用电子线路改变磁放大器的阻抗以稳定输出电压。

③滑动式交流稳压器。通过改变变压器滑动接点位置稳定输出电压。

④感应式交流稳压器。靠改变变压器次、初级电压的相位差，使输出交流电压稳定。

⑤晶闸管交流稳压器。用晶闸管作功率调整元件。稳定度高、反应快且无噪声。但对通信设备和电子设备造成干扰。20世纪80年代以后，又出现3种新型交流稳压电源：补偿式交流稳压器。数控式和步进式交流稳压器。净化式交流稳压器。具有良好隔离作用，可消除来自电网的尖峰干扰。

数控稳压电源：是通过观察区在设备输出端取样，对现时电压跟额定电压作出比较、核对，如比较为负值，则发送数据到中央处理器（CPU），由中央处理器作出电压加的命令。同时，检测区检测半导体是否已开、关。确认无误后，中央处理器做出电压加的命令控制半导体工作，从而达到额定电压的标准。如果正值，中央处理器则做出电压减的命令，整个过程全部数字化只需0.048秒时间。

本设备将瞬间反复变化的电压通过数字控制回路稳定来确保输出电压始终为额定电压。

采用数码式控制原理监控电压的变化，通过电子晶闸开关调整变压器的TAP来始终保持稳定的输出电压的数码式电源稳压器（DIGITAL TAPCHANGING METHOD）

随着电力电子器件技术的发展，大功率器件在轨道交通、直流输电、风力发电等领域的市场迅猛发展，其中以IGBT器件表现尤为突出，在具体的应用工况中，每一个IGBT模块都需要一个专门的驱动器，IGBT驱动器对IGBT的运行性能有着重大影响

传统利用模拟电路实现的IGBT驱动器技术较成熟，运行稳定，但是由于其驱动器各参数设置大都采用硬件实现，参数调整比较复杂，不同型号的IGBT必须设计不同的驱动器，本文利用数字控制器对栅极控制，可以灵活的修改驱动器的软件参数设置，来调整IGBT工作的性能，对于不同的IGBT型号，只需要加载不同的驱动程序，即可以解决传统驱动器产品的型号匹配问题。

如图1示，驱动器主要包括：高等级隔离电源、光纤通信接口、功率放大电路、检测保护电路、数字控制器等五部分。

2.1高等级隔离电源

高压IGBT驱动器设计中，电源设计是关键部分之一，电源的输出功率决定了IGBT在实际工作中能够使用的工作频率，如果电源输出功率不足，可能会在IGBT器件高频工作时，出现欠压现象，导致IGBT损耗增加，甚至造成IGBT损坏。

本设计中采用Ti公司的LM5025芯片设计反激式DC-DC电路（电路图见图2），电路中的初级具有电流检测软起动功能，当电流检测电阻上的压降达到0.25V时，对电源起到很好的过流保护作用。

2.2光纤通信接口

在用户主控系统通信的接口设计上，选择抗干扰能力强的光纤通信，防止控制信号被干扰出现误触发。光纤选用HFBR-1522、HFBR-2522，光纤电路如图3。

2.3功率放大电路

选择导通阻抗非常低的mosFET作为开关器件，构成IGBT栅极功率输出电路，如图4，同时，采用多个栅极电阻切换的方式，实现不同条件下对IGBT性能的调整。在IGBT正常开关时，可以通过调整栅极电阻来控制器件的开关速度，达到优化器件效率的目的。在IGBT出现工作异常时（例如短路），可以通过调整栅极电阻来控制器件的工作状态，防止器件损坏达到保护器件的目的。

2.4检测保护电路

为防止IGBT器件工作中出现任何异常故障，驱动器需要对IGBT的状态参数进行检测，如果发现异常，驱动器自动采取保护动作，并通知主控器。

欠压检测：目前各个IGBT厂商推荐IGBT器件工作时的栅极电压为±15V（栅极最大承受电压为±20V），如果IGBT器件在工作中出现低于15V的情况，根据IGBT器件饱和压降VCE与栅极电压的关系（如图5示），随着栅极电压的下降，IGBT饱和压降会增加，造成IGBT器件损耗增加，有可能会损坏器件，所以，必须对驱动器输出栅极的电压进行检测，如果出现欠压开通情况，驱动器要立即进行保护。同时需要注意，IGBT的短路电流与栅极电压成正比，所以当器件开通时栅极出现高于+15V电压，器件如果出现故障会出现比正常工况更大的短路电流，所以驱动器必须确保栅极开通电压处于合理的范围内。

  

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