15、本设计输出滤波电抗器根据第 9,10节设计如图所示三相逆变器输出电路中,L的电感量约为 185.333微亨
L1
C L’ R Uo
IL1
AI L 4 6 7.1 0 71?长一、根据式
jBKfK
UISQ
QS44.4
10 8
其中：
V
fLIZIU LLL
057.50
10333.1854002467.1072 61111
长长
48 720.118160001204.089.040044.4 10467.107057.50 cmSQ
42.1 3 3 11354.62.3 cmSQ
注意,400HZ时,KS,j,B比 50HZ时下降。
查表可选,400HZ CD32× 64× 130的铁心。
它的 SQ为：
导线截面积计算：
2556.89
2.1
467.107 mmS
线查表选矩形截面玻璃丝包绝缘导线。
匝数计算：查表可得这种铁心的每伏匝数为,0.43
匝525.2143.0057.50N
根据实际情况，可选 N=（ 22~24）匝，在两个心柱上各绕 11~12匝，装配时，通过调整铁心气隙，
得到所需的电感量。
16、空心电抗器的计算有些场合要求的电感量很小，或是要求较好的线性，这时可用空心电抗器。空心电抗器的电感量与线圈的几何形状及线圈匝数有关，可以根据通过电流的大小选择一定的导线截面积，然后假设几个尺寸大小（如图）及线圈匝数进行试算，重复修改几次，就可得到所需要的电感。
多层线圈的计算公式如下：
HDdllD
DN
L?
3.1250
22
l
D
d
式中 D~线圈的平均直径（ cm）
~线圈的平均高度（ cm）
d~线圈的厚度（ cm）
N~线圈匝数例：已知线圈 N=500匝，
D=16(cm),d=3(cm),=10(cm)l
则电感为
mHHL 3.3333300161033.11021650
16500 22
l
这个公式是近似的，计算结果与实际会有误差，
但对初步估算有用，实际应用时可通过实测校验。
17、主开关器件的保护电力电子装置主开关器件的保护主要在两个方面,①器件控制极保护；②器件主开关极的保护；
① 器件控制极保护当今电力电子装置中用的主开关器件以电压型开关器件占主导地位（控制特性好，驱动功率小），
但存在的问题是：控制极比电流型开关器件容易损坏，在设计安装不合理时更是如此。
IGBT,MOSFET都是最常用的电压控制型开关器件。它们共同的特点是：控制极（栅极回路）
都可以等效为一个电容器。
栅极回路的击穿电压 BVGS均为 ± 20V，一般使用中不超过
± 15V，实用的典型栅极电路如图所示：
Rg
Rgs
W1
W2
Vgs
Rg是栅极驱动限流电阻,Rg越小栅极获得的驱动电流越大，开关器件的开关速度越快。
太小的 Rg会造成驱动电路负荷过重，例如，驱动电路输出电流峰值 Ip=2(A)，输出电压 VO=15(V)时，
Rg小于 7.5欧姆就可能造成驱动电路过载。
过快的开关速度对开关器件也不绝对有利，特别是关断时，过快的速度会造成过大的 dv/dt，对器件的可靠关断不利。
Rg太大会造成开关器件的开关过渡过程变长（功耗增加）同样不利。
Rg具体大小可参考器件资料，一般电流容量越大的器件（ Cgs大） Rg越小，电流容量越小的器件
（ Cgs小） Rg越大。在实际电路中，可通过实验在典型值附近调整。
Rg1
Rgs
W1
W2
Vgs Rg2
在要求开通和关断时间常数不一样的应用场合，可用右图所示电路，由 Rg1决定开通时间，
Rg2决定关断时间。
Rgs的大小与开关器件的反压耐受力有关。 Rgs
越小，开关器件关断时能承受的反压越高，但对驱动电路不利。因为电压型开关器件驱动电路一般都按脉冲工况设计,Rgs过小时驱动电路实际上变成了连续工况。 Rgs一般可选在 10K左右。
W1和 W2为驱动电压限幅二极管，一般选 16~18V
的稳压二极管，反串后具有 ± 17~19V的双向限幅特性，可防止驱动电压超过 ± 20V。
以上元件在实际电路中应尽量靠近开关器件栅极布置，以便减少引线电感带来的不利。
② 器件主开关极的保护主开关极的保护电路至关重要。最典型的电路原理如右图所示。
L
R D
CL和 C是防止器件过高的
di/dt和 dv/dt的两个关键元件
（原理略）。
该电路缺点是，功耗大,R在开关管导通时要消耗 C中所有的能量。
fCUP CR 221?
原理上，当开关器件开通时,C上的电压必须通过 R放光，才能保证器件关断时 C对 dv/dt的限制，这样 RC时间常数便导致器件最小开通时间设计困难。
例如：当 C=0.1微法,UC=500伏,f=10KHZ时,R
功耗便达到 125瓦，三相电路有六个开关器件，仅这一项便要耗费 750瓦。
开关管开通时，流过的电流是负载电流及 R中电流的和，当 R较小时，开关器件有可能承受过大的电流。
一种较为理想的缓冲电路如图所示：
L R
C1
C2
+E
D1
D2
其中 L,R,C1,C2,D1,D2（仅标注一相）
等元件为缓冲电路元件。
T1
T2
A
IZ
-E
Z
设某段时间内，负载电流如图中 IZ所示，大小不变。当 T1开通时,IZ（红色）经电源正,L,T1流向负载 Z；
当 T1关断后,IZ（黄色）经电源正,L,D1，
C1流向负载。 UC1逐渐升高,T1的 dv/dt受到限制。
A点电位逐渐下降，直至
UA等于电源负,T2续流二级管导通。此时 UC1=E，
IC1变为零,IZ（紫色）全部流过 T2续流二级管。在此期间,T2可能处在开通状态，但电流仍流过 T2的续流二极管。
L R
C1
C2
+E
D1
D2T1
T2
A
IZ
-E
Z
IZ
L R
C1
C2
+E
D1
D2T1
T2
A
IZ
-E
Z
当 T1再次导通时,T2续流二极管没有关断前,T1
和 T2的续流二极管处在直通状态，此时,T1中的 di/dt
受到 L的限制，以 di/dt=E/L的恒定变化率增长。
当 T2的续流二极管逐渐关断后,IZ已逐渐转移到了 T1，此时 UA电压逐渐升高，其上升速率受到 C1向 C2放电过程的限制，直到 C1向 C2放电完毕,UA才又等于 E。
在此期间，放电电流 IC（蓝色），由 L、
C1谐振参数决定。
IC
C1向 C2放电，必然使 UC2上升，而当 UC2>E时，
C2则经过 R向电源 E馈送能量，因此该电路具有较高的效率。
该电路的特点：一个电容 C1在充电和放电过程中限制了两个开关管 T1,T2的 dv/dt，没有最小开通时间限制，可回馈缓冲能量。
元件计算：
① 主开关器件每微秒电流上升率 Δ I:
t
L
E
I
L
E
t
I
如果 E=500V,L=10 μ H，
Δt=1μS
SAI?501011010 500 66
则
② 主开关器件每微秒电压上升率：
tCIu
1
SVu?1000101101.0 100 66
如果 I=100A,C1=0.1 μ f,Δt=1 μS
则
C2一般取,C2=（ 15~20） C1
R在几十欧姆以下，时间常数 RC2应与 UC2脉动周期时间相当。本例中,UC2脉动周期为：
SfT
K
7 2 2.349 6 0 03 13 1
787.5
1023
10722.34
3 6
6
2C
TR
实选,5~10欧姆即可。
逆变电路输入端需要直流电源，一般情况下，
该直流电源都由工频电源经整流滤波后得到。
18、输入滤波电路整流电路输出的是脉动直流电压，即便是三项整流电路，输出电压波形如图所示，其电压波动仍然很大，对逆变电路不利，影响输出电压波形和稳定性。
另外，整流电路只允许单向导电，无法提供反向电流通路，作为电压型逆变电路来说是不允许的，
基于以上原因,DC滤波电路成为必不可少的环节。
1.35UL1.414UL 1.225UL
DC滤波电路由 L,C元件组成，如图所示：
C
L
Ui UO
他是一个具有低通特性的二阶电路。
L1
C L’ R Uo
IL1
AI L 4 6 7.1 0 71?长一、根据式
jBKfK
UISQ
QS44.4
10 8
其中：
V
fLIZIU LLL
057.50
10333.1854002467.1072 61111
长长
48 720.118160001204.089.040044.4 10467.107057.50 cmSQ
42.1 3 3 11354.62.3 cmSQ
注意,400HZ时,KS,j,B比 50HZ时下降。
查表可选,400HZ CD32× 64× 130的铁心。
它的 SQ为：
导线截面积计算：
2556.89
2.1
467.107 mmS
线查表选矩形截面玻璃丝包绝缘导线。
匝数计算：查表可得这种铁心的每伏匝数为,0.43
匝525.2143.0057.50N
根据实际情况，可选 N=（ 22~24）匝，在两个心柱上各绕 11~12匝，装配时，通过调整铁心气隙，
得到所需的电感量。
16、空心电抗器的计算有些场合要求的电感量很小，或是要求较好的线性，这时可用空心电抗器。空心电抗器的电感量与线圈的几何形状及线圈匝数有关，可以根据通过电流的大小选择一定的导线截面积，然后假设几个尺寸大小（如图）及线圈匝数进行试算，重复修改几次，就可得到所需要的电感。
多层线圈的计算公式如下：
HDdllD
DN
L?
3.1250
22
l
D
d
式中 D~线圈的平均直径（ cm）
~线圈的平均高度（ cm）
d~线圈的厚度（ cm）
N~线圈匝数例：已知线圈 N=500匝，
D=16(cm),d=3(cm),=10(cm)l
则电感为
mHHL 3.3333300161033.11021650
16500 22
l
这个公式是近似的，计算结果与实际会有误差，
但对初步估算有用，实际应用时可通过实测校验。
17、主开关器件的保护电力电子装置主开关器件的保护主要在两个方面,①器件控制极保护；②器件主开关极的保护；
① 器件控制极保护当今电力电子装置中用的主开关器件以电压型开关器件占主导地位（控制特性好，驱动功率小），
但存在的问题是：控制极比电流型开关器件容易损坏，在设计安装不合理时更是如此。
IGBT,MOSFET都是最常用的电压控制型开关器件。它们共同的特点是：控制极（栅极回路）
都可以等效为一个电容器。
栅极回路的击穿电压 BVGS均为 ± 20V，一般使用中不超过
± 15V，实用的典型栅极电路如图所示：
Rg
Rgs
W1
W2
Vgs
Rg是栅极驱动限流电阻,Rg越小栅极获得的驱动电流越大，开关器件的开关速度越快。
太小的 Rg会造成驱动电路负荷过重，例如，驱动电路输出电流峰值 Ip=2(A)，输出电压 VO=15(V)时，
Rg小于 7.5欧姆就可能造成驱动电路过载。
过快的开关速度对开关器件也不绝对有利，特别是关断时，过快的速度会造成过大的 dv/dt，对器件的可靠关断不利。
Rg太大会造成开关器件的开关过渡过程变长（功耗增加）同样不利。
Rg具体大小可参考器件资料，一般电流容量越大的器件（ Cgs大） Rg越小，电流容量越小的器件
（ Cgs小） Rg越大。在实际电路中，可通过实验在典型值附近调整。
Rg1
Rgs
W1
W2
Vgs Rg2
在要求开通和关断时间常数不一样的应用场合，可用右图所示电路，由 Rg1决定开通时间，
Rg2决定关断时间。
Rgs的大小与开关器件的反压耐受力有关。 Rgs
越小，开关器件关断时能承受的反压越高，但对驱动电路不利。因为电压型开关器件驱动电路一般都按脉冲工况设计,Rgs过小时驱动电路实际上变成了连续工况。 Rgs一般可选在 10K左右。
W1和 W2为驱动电压限幅二极管，一般选 16~18V
的稳压二极管，反串后具有 ± 17~19V的双向限幅特性，可防止驱动电压超过 ± 20V。
以上元件在实际电路中应尽量靠近开关器件栅极布置，以便减少引线电感带来的不利。
② 器件主开关极的保护主开关极的保护电路至关重要。最典型的电路原理如右图所示。
L
R D
CL和 C是防止器件过高的
di/dt和 dv/dt的两个关键元件
（原理略）。
该电路缺点是，功耗大,R在开关管导通时要消耗 C中所有的能量。
fCUP CR 221?
原理上，当开关器件开通时,C上的电压必须通过 R放光，才能保证器件关断时 C对 dv/dt的限制，这样 RC时间常数便导致器件最小开通时间设计困难。
例如：当 C=0.1微法,UC=500伏,f=10KHZ时,R
功耗便达到 125瓦，三相电路有六个开关器件，仅这一项便要耗费 750瓦。
开关管开通时，流过的电流是负载电流及 R中电流的和，当 R较小时，开关器件有可能承受过大的电流。
一种较为理想的缓冲电路如图所示：
L R
C1
C2
+E
D1
D2
其中 L,R,C1,C2,D1,D2（仅标注一相）
等元件为缓冲电路元件。
T1
T2
A
IZ
-E
Z
设某段时间内，负载电流如图中 IZ所示，大小不变。当 T1开通时,IZ（红色）经电源正,L,T1流向负载 Z；
当 T1关断后,IZ（黄色）经电源正,L,D1，
C1流向负载。 UC1逐渐升高,T1的 dv/dt受到限制。
A点电位逐渐下降，直至
UA等于电源负,T2续流二级管导通。此时 UC1=E，
IC1变为零,IZ（紫色）全部流过 T2续流二级管。在此期间,T2可能处在开通状态，但电流仍流过 T2的续流二极管。
L R
C1
C2
+E
D1
D2T1
T2
A
IZ
-E
Z
IZ
L R
C1
C2
+E
D1
D2T1
T2
A
IZ
-E
Z
当 T1再次导通时,T2续流二极管没有关断前,T1
和 T2的续流二极管处在直通状态，此时,T1中的 di/dt
受到 L的限制，以 di/dt=E/L的恒定变化率增长。
当 T2的续流二极管逐渐关断后,IZ已逐渐转移到了 T1，此时 UA电压逐渐升高，其上升速率受到 C1向 C2放电过程的限制，直到 C1向 C2放电完毕,UA才又等于 E。
在此期间，放电电流 IC（蓝色），由 L、
C1谐振参数决定。
IC
C1向 C2放电，必然使 UC2上升，而当 UC2>E时，
C2则经过 R向电源 E馈送能量，因此该电路具有较高的效率。
该电路的特点：一个电容 C1在充电和放电过程中限制了两个开关管 T1,T2的 dv/dt，没有最小开通时间限制，可回馈缓冲能量。
元件计算：
① 主开关器件每微秒电流上升率 Δ I:
t
L
E
I
L
E
t
I
如果 E=500V,L=10 μ H，
Δt=1μS
SAI?501011010 500 66
则
② 主开关器件每微秒电压上升率：
tCIu
1
SVu?1000101101.0 100 66
如果 I=100A,C1=0.1 μ f,Δt=1 μS
则
C2一般取,C2=（ 15~20） C1
R在几十欧姆以下，时间常数 RC2应与 UC2脉动周期时间相当。本例中,UC2脉动周期为：
SfT
K
7 2 2.349 6 0 03 13 1
787.5
1023
10722.34
3 6
6
2C
TR
实选,5~10欧姆即可。
逆变电路输入端需要直流电源，一般情况下，
该直流电源都由工频电源经整流滤波后得到。
18、输入滤波电路整流电路输出的是脉动直流电压，即便是三项整流电路，输出电压波形如图所示，其电压波动仍然很大，对逆变电路不利，影响输出电压波形和稳定性。
另外，整流电路只允许单向导电，无法提供反向电流通路，作为电压型逆变电路来说是不允许的，
基于以上原因,DC滤波电路成为必不可少的环节。
1.35UL1.414UL 1.225UL
DC滤波电路由 L,C元件组成，如图所示：
C
L
Ui UO
他是一个具有低通特性的二阶电路。
