1.3 Фильтр

Фильтр — устройство для выделения желательных компонентов спектра электрического сигнала и/или подавления нежелательных.

Применение LC-фильтры используются в силовых электрических цепях для гашения помех и для сглаживания пульсаций напряжения после выпрямителя. В каскадах радиоэлектронной аппаратуры часто применяются перестраиваемые LC-фильтры, например, простейший LC-контур, включенный на входе средневолнового радиоприёмника обеспечивает настройку на определённую радиостанцию.

Фильтры используются в звуковой аппаратуре в многополосных эквалайзерах для корректировки АЧХ, для разделения сигналов низких, средних и высоких звуковых частот в многополосных акустических системах, в схемах частотной коррекции магнитофонов и др.

Принцип работы пассивных аналоговых фильтров

В конструкциях пассивных аналоговых фильтров используют сосредоточенные или распределённые реактивные элементы, такие как катушки индуктивности и конденсаторы. Сопротивление реактивных элементов зависит от частоты сигнала, поэтому, комбинируя их, можно добиться усиления или ослабления гармоник с нужными частотами.

1.4 Снаббер

Снабберы предназначены для снижения величины перенапряжений в переходных процессах, возникающих при коммутации силовых полупроводниковых элементов в импульсных преобразователях напряжения. Кроме того снабберы позволяют снизить динамические потери в силовых ключах, что позволяет облегчить тепловой режим работы ключа. При этом цепи снабберов траекторию переключения силового элемента: емкость снижает скорость нарастания напряжения, индуктивность – нарастания тока.

Конфигурация снаббера

Конфигурация снаббера зависит от параметров нагрузки и питающей сети, типа силового элемента и рабочей частоты. Простейший снаббер представляет собой импульсный конденсатор малой емкости, установленный параллельно силовому ключу. Для снижения потерь в паразитном колебательном контуре снаббера последовательно с конденсатором устанавливают резистор. Для разделения цепей заряда и разряда конденсатора и ограничения разрядного тока применяют схему, изображенную на рис.1,в. Во время коммутации силового ключа ток в первичной обмотке из-за наличия индуктивности мгновенно прерваться не может. Ток закрывающегося ключа VT1 становится током заряда конденсатора C1 через диод VD1. При последующем открывании ключа VT1 конденсатор C1 разряжается через него и резистор R1, причем энергия, запасенная в конденсаторе, выделяется на резисторе.

Расчет и выбор элементов преобразователя частоты.

Глава 1.Расчет и выбор элементов инвентора.

максимальный ток через ключи инвентора:

Где -номинальная мощность двигателя, Вт(1500Вт);

коэффициент допустимой кратковременной перегрузки по току,необходимыйдля обеспечения динамики электроприемника (выбирается =1,1);

-номинальный КПД двигателя (81%);

- коэффициентдопустимой мгновенной пульсаций тока;

- линейное напряжение двигателя В, (380В);

Выбираем модуль IGBT от производителя Fairchild Semiconductor серии FSAM10SH60A

FSAM10SH60A – Биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) 600V, 10A

рис 1 Силовой IGBT модуль

FSAM10SH60A является современным силовым модулем, разработанным компанией Fairchild. Эти модули предназначаются для компактных, маломощных и высокопроизводительных инверторов, управляющих двигателями переменного тока в таких устройствах, как кондиционеры или стиральные машины. Эти устройства сочетают в себе хорошие характеристики управления с малыми потерями IGBT и оптимальную защиту цепи. Интегрированная защита от пониженного напряжения, защита от короткого замыкания и мониторинг температуры повышают надежность системы. Ток каждой фазы инвертора можно контролировать отдельно благодаря разделению отрицательных клемм постоянного тока.

Применение: Трехфазные инверторы 100V ~ 25V для привода двигателей переменного тока малой мощности (0.5kW); Бытовая техника: кондиционеры, стиральные машины.

Особенности:

• Простая разводка на печатной плате благодаря встроенным диодам;

• Одно полярное питание с заземлением за счет встроенного HVIC;

• Типичные частоты коммутации 15кГц;

• Встроенный термистор для контроля температуры;

• Очень низкий ток утечки за счет использования керамической подложки;

• Высока прочность изоляции 2500Vrms /min.

  Общие сведения
  Номенклатурный номер	FSAM10SH60A
  Производитель	Fairchild Semiconductor
  Номенклатурный номер производителя	FSAM10SH60A
  Краткое описание	SMART POWER MODULE 10A SPM32-AA
  Соответствие директиве RoHS	Да
  Количество в упаковке	8
  Категория	Дискретные полупроводники
  Семейство	Силовые драйверы
  Серии	SPM™
  Тип	IGBT
  Конфигурация	3-фазный
  Число выходов	1
  Напряжение пробоя коллектора-эмиттера	600V (макс)
  Напряжение насыщения коллектор-эмиттер	2.5V
  Выходной ток	10A
  Напряжение нагрузки	300V ~ 400V
  Напряжение питания	13.5V ~ 16.5V
  Мощность максимальная	43Вт
  Температурный диапазон	-20°C ~ +100°C
  Тип монтажа	Через отверстия
  Корпус	SPM32AA

Потери IGBT в проводящем состояни:

,

Где 5,13A-максимальная амплитуда тока на входе инвертора ,

D=0,95 максимальная скважность ; cos =cos -коэффициент мощности,

прямое падение напряжение на IGBT в насыщенном состоянии при и ( типовое значение

Потери IGBT при коммутации:

где , - продолжительность переходных процессов по цепи коллектора IGBT на открывание и закрывание транзистора ( типовое значение =0,4 мкс; =0,7 мкс); =513В-напряжение на коллекторе IGBT,(коммутирруемое напряжение равное напряжению звена постоянного тока для системы АИН-ШИМ), -частота коммутаций ключей, Гц равная 15000 Гц.

Суммарные потери IGBT:

Потери диода в проводящем состоянии:

Где = -максимальная амплитуда тока через обратный тока; -прямое падение напряжения на диоде в проводящем состоянии при , обычно В.

Потери при восстаналении запирающих свойств диода:

Где -амплитуда обратного тока через диод ( ,А

-продолжительность импульса обратного тока,(типовое значение 0,2 мкс).

Суммарные потери диода:

Результирующие потери IGBT с обратным диодом: