工業用振動棒變頻電源的研制

3 性能分析

1）效率方案的最大特點就是簡單可靠，而且由于中間環節少，因此整機的效率較高。單機在額定運行時效率可達94％，帶雙負載運行時實測效率要低一些，能夠達到92％左右。

2）軟啟動與雙負載運行由于產品的啟動時間沒有特殊要求，啟動過程可以在幾秒的范圍內完成，為了減小啟動電流，采用了用軟件來設定啟動時間的方法，即在程序設計中，啟動頻率設定在10Hz，在升速過程中頻率是逐步上升到200Hz的，這就相當于一個軟啟動的過程。實現起來簡單而且廉價。同時變頻電源可以帶雙負載運行，因此就要考慮到雙電機運行時的工作模式。上面所講的軟啟動的方法適用于單電機啟動和雙電機同時啟動。在現場調試時發現，當一臺電機已經處于正常工作狀態時啟動另一臺電機，這時的啟動電流就比較大（可以參考實驗波形），這對主電路的開關器件而言是一個沖擊，為了保證負載能繼續正常運行，就要加大開關器件的容量。因此，根據不同的使用要求，可以考慮選擇不同容量的IPM模塊。

3）成本核算作為一個產品，除了可靠性以外，成本也是一個很重要的因素。在這個方案中，有四個部分對成本的影響最大：控制芯片（8XC196MC的單價為100元）、平波電解電容（470μF/450V的單價為35元）、逆變模塊IPM（600V、15A、最高開關頻率為5kHz的IPM的價格是200元）和低頻隔離變壓器（300W的變壓器價格為220元）。開關電源的成本很小，實驗樣機的總體成本在600元左右。當然，實驗樣機的花費不能代表產品的最終成本，因為隨著產品批量的擴大，元器件的平均價格必然會下降，其中下降幅度最大的將是控制芯片和變壓器，因為1000片的單價就可以降到40元左右，批量的變壓器單價也可以下降到130元左右。這樣整個逆變電源的成本就可以降低到400元左右。

圖3是一組單負載運行時的負載電壓和電流波形。波形中可以體現出電源的軟啟動功能。

(a)10Hz時電壓及電流波形

(b)20Hz時電壓及電流波形