通过采用直接计算合成参考电压矢量的方法，使计算变得简单，简化了电源硬件和系统软件的设计，很好地控制了直流侧电压和输入电流，有效地提高了电源的功率因数和效率。

    4·逆变桥控制及IGBT的驱动和保护

    4.1逆变桥控制

    全桥逆变器4个开关管均采用IGBT，通过DSP中的事件模块输出开关控制命令，即PWM控制信号。PWM信号通过基于HCLP316J的驱动保护电路放大后控制逆变电路开关器件的开通和关断，使逆变器输出预期波形，从而有效提高电镀电源开关频率，大幅减小器件体积，降低功率器件的开关损耗。TMS320F2812是专用于电气控制与传动控制的集成32位DSP芯片，它第一次采用片内FLASH，采用了多组总线并行机制，具有速度高达150MHz的指令周期频率，保证了信号处理的实时性。

    4.2IGBT的驱动和保护

    鉴于对电源和驱动的要求，考虑到可靠性和经济性，为减小体积、降低噪声干扰、改善驱动和保护性能，选择了驱动器件HCLP316J来驱动开关管IGBT。HCLP316J内部使用了光电耦合器来提供控制与驱动电气上的隔离，还具有过流检测与保护功能，通过测量IGBT两端的饱和压降，当IGBT流过电流过大如短路时，HCLP316J可检测到危险，同时封锁驱动脉冲并给出报警信号。图4示出基于HCPL316J驱动电路的设计。

    5·功率合成

    由于设计的电源功率较大，为进一步提高电源效率，有效实现大功率合成，该电源通过采用多个变压器串并联结构，使并联的输出整流二极管之间实现自动均流，如图1虚线框内所示。为进一步减小损耗，输出采用多个额定电流400A、额定电压100V的肖特基二极管并联。该变压器是由14个相同的小变压器构成，变比均为4∶1。

    每个变压器的次级输出采用倍流整流方式，从而使变压器输出绕组无需中心抽头，制造工序简化。与全波整流方式相比，变压器的匝比减小1/2，从而变压器的漏感可以更小，变压器次级电压升高一倍，电流减小一半，可大幅减小输出绕组的损耗；与桥式整流相比，倍流整流器使用的二极管数量减少一半。倍流整流器是结合全波整流和桥式整流两者优点的整流器。这些措施都最大限度地减小了电源的输出损耗，提高了效率。

    6·实验结果分析

    根据以上策略，在图1所示电路基础上，采用1.2kV/150A的IGBT模块开发了一台60kW/20kHz（5kA/12V）大功率高频电镀电源，输出电压电流均可调。实验电路参数如下：三相输入电压Uin=380V（50Hz），输出功率Po=60kW，工作频率f=20kHz。图5示出采用Tektronix示波器记录的实验波形。

    理论分析、仿真及实验表明，该电路很容易实现三相单位功率因数和低电流畸变，可有效抑制三相大功率电镀电源的网侧电流谐波；负载电压电流相位一致，可实现ZCS，减小开关损耗，提高电源利用效率。

    7·结论

    该电源采用三相PWM高功率因数整流方案，很好地解决了电镀电源的电流严重畸变问题；使用全桥软开关技术，使功率器件实现零电压软开关，减小了开关损耗及噪声，提高了效率。基于TMS320LF2812的电镀电源，充分利用DSP的高速运算能力和丰富的片内外设资源；控制电路采用稳压稳流自动转换方案，实现了输出稳压稳流的自动切换，提高了输出性能；通过变压器的功率合成方式，增大了电源容量，满足了大功率应用场合的需求。经仿真和实验证明，该电源具有相当的推广和使用价值。

    参考文献

    [1]贾贵玺，武香群.三相大功率焊接逆变电APFC[J].电工技术学报，2006，21（12）：104-107.

    [2]姜桂宾，裴云庆，刘海涛，等.12V/5kA大功率软开关电源的设计[J].电工电能新技术，2003，22（1）：56-60.

    [3]王婷婷，谢运祥.三相功率因数校正及其软开关技术分析[J].电力电子技术，2003，37（7）：52-55.

    [4]沈锦飞，吴雷.电源变换应用技术[M].北京：机械工业出版社，2007.

    [5]赵葵银，王辉，吴俊.三相高功率因数PWM整流器的研究[J].电气开关，2004，46（1）：39-41.

    [6]浦志勇.三相PWM整流器空间矢量控制简化算法的研究[J].电工电能新技术，2002，（2）：43-45.

    [7]吴雷，惠晶.基于DSP大功率中频感应焊机的研究[J].电力电子技术，2003，37（4）：62-64.<

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