照度计的高级功率开关
由于工艺或节能需要，交流电机采用变流控制已日渐普及三用表，这种带有变流控制的电机可称为变流负荷，在工艺要求不允许停机时，此类负荷属于敏感负荷。
以变流装置驱动的敏感负荷对供电质量要求较高，供电电压质量中存在的电压暂降，可造成调速电机群停事故，所带来的经济损失常在数以百万元以上。结合某拉丝生产工艺线治理电压暂降，消除生产隐患的需求研制出一种采用分相补偿结构照度计，分相控制，三组逆变单元相互独立运行的动态电压恢复器。研制过程中对此设备主电路构成、参数计算、控制方法等方面进行了研究和探讨，通过现场运行验证了设计的正确性。(4)输出侧滤波器。在DVR装置中，为消除串联变压器耦合方式可能出现的高次谐波，加装了LC滤波器。
(5)储能单元。DVR储能单元采用接在供电线路(网侧)处的不可控整流电路。这种接法的优点是：可为DVR连续提供能量，补偿的持续时间较长，谐波电压较少(和挂在负载侧相比)，同时降低了储能单元的成本。(1)变流负荷供电线路的DVR电压补偿器已在拉丝生产线安装使用。在线式电能质量测试分析仪提供的电压质量录波记录表明，在出现的两次供电线路电压跌落至额定电压80%～70%，持续时间为28～120个周波的事件中，DVR装置均在小于等于1 ms时启动，补偿延续时间达到120个周波，将线路相电压提升至(220±1)V。该结果是否说明DVR动态电压补偿结果避免了因电压暂变而造成的变流负荷工作瘫痪，还需运行时日才能证明。
(2)DVR电压补偿器不仅能有效地补偿供电线路的电压暂降，对电压上升(Swells)也有平抑作用，与补偿电压暂降的区别仅在于输出的补偿电压相位控制不同而已。量程的自动切换由初设量程开始，直至选出最佳的量程为止。量程自动切换电路如图3所示，控制开关的闭合和断开都有一个短暂的过程，为解决这个问题系统中采用软件延时，然后再进行测量与判断。为了避免相邻两量程交叉点上可能出现的跳动照度计，在程序中把低量程的上限比较值和高量程的下限比较值之间设计了一定的重叠范围。该单元中运算放大器与多路模拟开关CD4052的其中一组开关执行相应量程的选择，另一组开关接LED的小数点照度计，选择不同量程时分别点亮相应LED的小数点位。CD4052的A、B以及INH分别接单片机P21，P20，P22。传统的数字电压表设汁通常以大规模ASIC(专用集成电路)为核心器件，并辅以少量中规模集成电路及显示器件构成。ASIC完成从模拟量的输入到数字量的输出，是数字电压表的心脏。这种电压表的设计简单、精确度高，但是这种设计方法由于采用了ASIC器件使得它欠缺灵活性，其系统功能固定照度计，难以更新扩展。后来发展起来的用微处理器(单片机)控制通用A/D转换器件的数字电压表的设计的灵活性明显提高，系统功能的扩展变得简单，但是由于平，OE、LOCK继续为低电平，此时如果FPGA检测到ADC0809的EOC引脚由低电平变成高电平(A/D转换完成)，则当时钟上升沿到来时，转换到状态3，否则继续保持在状态2，直到转换完成。由状态2转换到状态3后，OE置高电平，允许转换数据输出，其余信号状态保持不变。时钟上升沿再次到来时，状态机由状态3转换到状态4，LOCK置高电平，其余信号与状态3一样。当LOCK由低电平转换到高电平的瞬问，稳定的数据锁存到锁存器。上升沿再次到来，则状态机返回状态0。控制器在时钟信号控制下完成状态转换，实现对ADC0809的控制[3]。与 ICL7106 相似的是 ICL7107 ，前者使用 LCD 液晶显示，后者则是驱动 LED 数码管作为显示，除此之外，两者的应用基本是相通的。
电路图中，仅仅使用一只 DC9V 电池，数字电压表就可以正常使用了。按照图示的元器件数值，该表头量程范围是±200.0mV。当需要测量 ±200mV 的电压时，信号从 V-IN 端输入，当需要测量 ±200mA 的电流时，信号从 A-IN 端输入，不需要加接任何转换开关噪音计，就可以得到两种测量内容。数字电压表的改进结构如图2所示，它的硬件包括三个部分，其中转换器ADC0804的作用是将模拟电压信号转换成数字电压值，并送到CPLD以待运算和处理;七段数码显示器的作用是接收CPLD转换后的BCD数据并显示;CPLD兼有处理和协调作用，包括控制A/D转换动作、接收A/D转换结果及编码、驱动显示等作用。因此，CPLD可分为三个功能模块，即控制模块、计算模块和显示驱动模块。现在，市场上有不同的高级功率开关，例如金属氧化物半导体FET(MOSFET)，双极型三极管(BJT)，以及绝绿栅双极晶体管(IGBT)来转换功率。然而，这个应用要达到最高的转换效率和性能要求，就要选择正确的功率晶体管。
多年来的调查和分析显示，IGBT比其他功率晶体管有更多优点，当中包括更高电流能力，利用电压而非电流来进行栅极控制照度计，以及能够与一个超快速恢复二极管协同封装来加快关断速度。此外，工艺技术及器件结构的精细改进也使IGBT的开关性能得到相当的改善。其他优点还包括更好的通态性能，以及拥有高度耐用性和宽安全工作区。在考虑这些质量之后，这种功率逆变器设计就会选用高电压IGBT，作为功率开关的必然之选。此外，这些IGBT不用要求短路额定值，因为当逆变器的输出出现短路时，输出电感器L1和L2会限制电流di/dt，从而给予控制器足够的时间做出适当的回应。还有，与同样尺寸的非短路额定IGBT比较，短路额定IGBT提供更高的Vce(on)和ETS。由于拥有更高的Vce(on)和ETS，短路额定IGBT会带来更高的功率损耗，使功率逆变器的效率降低。 再者，超高速沟道IGBT也提供方形反向偏压工作区、最高175℃结温钩式钩表，还可承受4倍的额定电流。为了要显示它们的耐用性，这些功率器件也经过100%钳位电感负载测试。
与高侧不同，通态耗损支配了低侧IGBT。因为低侧晶体管的工作频率只有60Hz，开关损耗对这些器件来说微不足道。标准速度平面IGBT是特别为低频率和较低通态耗损而设计。所以，随着低侧器件于60Hz进行开关，这些IGBT要通过采用标准速度平面IGBT来达到的最低功率耗损水平照度计。因为这些器件的开关损耗非常少，标准速度平面IGBT的总耗散并没有受到其开关耗损所影响。基于这些考虑，标准速度IGBT IRG4BC20SD因此成为低功率器件的最好选择。一个第四代IGBT与超高速软恢复反向并联二极管协同封装，并且为最低饱和电压和低工作频率(<1kHz)进行优化。在10A下的典型Vce(on)为1.4V。针对低正向降压及反向漏电流物色分析仪，跨越低侧IGBT的协同封装二极管已经优化了，以在续流和反向恢复期间把损耗降到最低。 | 
您的位置：