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IGBT 脈沖測量方法的優(yōu)點(diǎn)?正確選擇脈沖測量

發(fā)布時(shí)間:2024-10-12 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】采用快速 IGBT 開關(guān)的脈沖測量方法應(yīng)用范圍非常廣泛。它適用于幾乎所有類型的電感功率元件,從小型 SMD 電感器到重達(dá)幾噸的 MVA 范圍的功率扼流圈。


采用快速 IGBT 開關(guān)的脈沖測量方法應(yīng)用范圍非常廣泛。它適用于幾乎所有類型的電感功率元件,從小型 SMD 電感器到重達(dá)幾噸的 MVA 范圍的功率扼流圈。

 電流范圍非常廣,目前范圍從 < 0.1 A 到 10000 A
 目前可用的脈沖能量從 J 到 15 kJ
 盡管測量電流非常高,但體積小、重量輕、價(jià)格實(shí)惠
 測量非常簡單,幾秒鐘內(nèi)即可測量結(jié)果
 對電感器無熱影響
 也適用于三相電抗器

正確選擇測量電壓和脈沖寬度

在脈沖測量方法中,正確選擇測量參數(shù)(電流、測量電壓和脈沖寬度)非常重要。這是因?yàn)榇判静牧暇哂蓄l率依賴性。

只有在使用與實(shí)際應(yīng)用相同的電壓、波形和頻率或脈沖寬度進(jìn)行電感測量時(shí),才能獲得真實(shí)的測量結(jié)果。使用功率電感器測試儀 DPG 系列的脈沖測量方法,可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),該系列的 IGBT 可以關(guān)閉(晶閘管不能關(guān)閉)。與大多數(shù)電力電子應(yīng)用一樣,使用方波測量電壓。


IGBT 脈沖測量方法的優(yōu)點(diǎn)?正確選擇脈沖測量圖1 磁通鏈 ψ(i)。圖片由Bodo’s Power Systems 提供


電流i、測量電壓U m、脈沖寬度t(頻率)和電感L diff的關(guān)系如下,忽略寄生效應(yīng)(例如歐姆電阻)和磁芯飽和?!ˇ=Ldiff?Δi/Vm

因此,在給定電流 i 的情況下,可以通過測量電壓 V m來設(shè)置脈沖寬度。相反,如果預(yù)設(shè)了脈沖寬度 t,則可以通過測量電壓 V m來設(shè)置電流 i 。


IGBT 脈沖測量方法的優(yōu)點(diǎn)?正確選擇脈沖測量圖2 不同測量電壓下的測試結(jié)果比較


試件:疊片鐵心電抗器 3 UI 48
測量電流:10A
曲線1:測量電壓31V,脈沖寬度5000s
曲線2:測量電壓270V,脈沖寬度500s
曲線3:測量電壓400V,脈沖寬度330s
圖片由 Bodo’s Power Systems提供

因此,在實(shí)際應(yīng)用中,測量電壓應(yīng)始終選擇與電感器電壓大致相同的電壓。如果測量電壓選擇得過大(即脈沖寬度太?。┗蜻^?。疵}沖寬度太大),則測量結(jié)果可能會(huì)或多或少地出現(xiàn)偏差,具體取決于磁芯材料。即使測量電壓加倍,差異也可能很小,例如使用鐵氧體磁芯。然而,對于其他磁芯材料,差異可能非常明顯,如圖 8 所示。

因此,競爭對手有時(shí)會(huì)提供自動(dòng)選擇測量參數(shù)的功能,這是無稽之談!世界上沒有任何算法能夠確定實(shí)際應(yīng)用中電感器兩端的電壓。此功能只能通過設(shè)置測量電壓來隱藏儀表的弱點(diǎn),例如采樣率和存儲(chǔ)深度不足,從而隱藏這些限制。

采樣率和脈沖寬度范圍

測量脈沖應(yīng)具有與實(shí)際應(yīng)用相同的脈沖寬度,這需要非常高的采樣率和非常寬的脈沖寬度范圍。這可以通過兩個(gè)例子來說明。

示例 1:開關(guān)頻率為 200 kHz 的開關(guān)電源的帶鐵氧體磁芯的儲(chǔ)能扼流圈。這需要幾 s 的脈沖寬度。假設(shè)脈沖寬度為 3 s,電感曲線至少需要 150 個(gè)采樣點(diǎn),則采樣率至少為 50 MS/s。

例 2:鐵路用扼流圈的工作頻率為 16 2/3 Hz。因此,脈沖寬度應(yīng)為約 30 ms(全波 60 ms,半波 30 ms)。

然而,高采樣率和大脈沖寬度也會(huì)帶來另一個(gè)問題,要么需要不成比例的大存儲(chǔ)深度,要么發(fā)生內(nèi)存溢出。

因此,電源扼流圈測試儀 DPG10/20 系列采用專門開發(fā)的 A/D 轉(zhuǎn)換器,該轉(zhuǎn)換器具有一項(xiàng)特殊功能。2 x 50 MS/s 的高采樣率可以針對長脈沖自動(dòng)降低,因此可能的脈沖寬度幾乎不受限制。

脈沖寬度可設(shè)置為 3 s 至 70 ms 之間,必要時(shí)甚至可以增加到幾秒。因此,DPG10/20 系列電源電感器測試儀適用于從幾百 kHz 到 < 5 Hz 的所有磁芯材料。


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