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① 额定电压
输入电网电压整流滤波后，直流输出的电压最大值：
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其中，Ud为IGBT承受的稳态最大电压，U为电网电压有效值为380V；1.1为波动系数；α安全系数取1.1。

关断时的峰值电压Uce为988V，额定电压应向上取，实际电压等级值取1200V。

② 额定电流Ic
高频变压器一次侧电流
I1=I2×N2/N1=125A
其中，I1为高频变压器一次侧电流，I2为测试电源输出电流，N1、N2为高频变压器一次侧和二次侧匝数。
每只IGBT管上的平均电流I为63A。

额定电流Ic是IGBT手册上给出的在结温25℃条件下的额定值，Ics=186A。

其中，Ics为IGBT额定电流计算值；I为每只IGBT管上的平均电流；1.414为峰值系数；1.5为Imin过载容量系数；1.4为Ic减小系数。额定电流Ic是根据管子电流等级按200A取。综上所述，IGBT管的额定电压为1200V，额定电流为200A。因此，IGBT选择西门子大功率IGBT模块BSM200GB120DLC。

4 输出整流电路设计
开关整流二极管不仅应有短的反向恢复时间和小的反向恢复电流，而且反向电流的恢复速度以缓慢为好，便于减小噪声。常用的有掺金扩散型、外延型、肖特基型和快恢复型（PIN）。其中，快恢复型的特点是正向压降低，常温时0.85V，随结温升高，正向电压降会更低，150℃时只有0.6V，和肖特基管接近；反向时间短，不大于200ns；反向漏电流在150℃时和额定电压下只有1mA，接近普通整流二极管。故选用快恢复型二极管。

对于单相全波整流电路，整流二极管额定电流：
IN=0.5×I2=500A
式中，IN为整流二极管额定电流；I2为电源输出电流1000A
管上承受最大反压：
Um=2×U2=136V
其中，U2为测试电源输出电压幅值68V。考虑到留有一定的裕量，因此，二极管按电压300V，电流2000A选取。最终选择的是ZK300-35ZT3平板型快恢复二极管。
　　
控制电路设计
本设计中控制电路选用移相控制。移相式PWM控制器通过移相，使全桥的四个开关轮流导通。在同一桥臂的两个开关管轮流导通过程中，通过变压器的漏感与开关管的输出寄生电容组成谐振腔使电容上的电压以最快的速度放电，保证开关管处于零电压开关状态(ZVS)，从而避免了开关工作过程中电压电流的重叠。

PWM移相控制是通过UC3875的误差放大器来实现的，在UC3875的4角上接PI调节器，利用电压传感器将输出电压与给定基准电压相比较，从而控制A、B与C、D之间的相位，最终调整波形占空比，使电源稳定在预定值上。A/B、D/C两个半桥，可单独进行导通延时(即死区时间)的控制，在该死区时间内确保下一个功率开关器件的输出电容放电完毕，为即将导通的开关器件提供电压开通条件。

图3所示是本设计的控制电路图。

图3 控制电路

驱动电路设计
随着IGBT在各类变流装置中的广泛应用，IGBT驱动模块的选择及其性能越来越引起使用者的重视。理想的驱动模块除了应为IGBT提供足够的开通和关断栅压外，还应具备迅速、可靠的保护功能，同时力求电路简单、稳定。IGBT的常用驱动模块有许多种，其中EXB系列应用最广。EXB841驱动模块广泛应用于开关电源、UPS、电力传动及电力补偿等领域。

图4所示是本设的IGBT的驱动电路图。

图4 驱动电路

IGBT在开关过程中需要一个+15V电压以获得低开启电压，还需要一个5V关栅电压以防止关断时的误动作。

这两种电压均可由20V供电的驱动器内部电路产生。

关键词： 大功率直流电机 测试电源