1、系統結構

采用IPM的中頻高壓電源的系統結構圖如圖1所示。其主回路為交流—直流—交流的電壓型變頻電路，由調壓模塊、低頻整流濾波模塊、IPM逆變模塊、中頻濾波模塊、中頻變壓器隔離升壓模塊以及中頻高壓整流模塊等組成。

控制系統采用8031單片微機和PWM專用控制芯片SG3524，單片機系統對系統電路中出現的過壓、過流及短路等故障進行檢測和控制，若系統出現故障，單片機立即發出故障信號封鎖PWM芯片SG3524的輸出，并顯示故障信息。PWM芯片SG3524輸出一對互補的脈寬調制信號，經過光電耦合器隔離后形成兩對互補的脈寬調制信號去觸發IPM。

2、控制電路

控制電路如圖2所示，在接通電源開關Sl前，應將調壓電位器回零，當電源開關S1接通后，內部控制電路使輸出開關S2自動接通，此時，調節調壓電位器再離開零位時，輸入電壓經調壓模塊后正常輸出。若電源開關S1接通時，調壓電位器沒有回零，控制系統將使輸出開關S2處于斷開狀態。使調壓模塊沒有電壓輸出，可防止調壓電位器沒有回零而電源突然開通時產生的過大電流對電路的沖擊。

SilionGeneral公司生產的PWM芯片SG3524內部具有5V/50mA的基準電壓及短路保護電壓穩壓器，為內部電路提供電源及外部基準。它還提供了一個穩定的振蕩器，其頻率由外接電阻R和外接電容C設置，?=1.1/RC。SG3524的輸出級為NPN晶體管，能提供100mA的最大電流及相位差為180°的信號，不允許集電極和發射極開路。其輸出腳12，13分開使用時，輸出脈沖的占空比為0~45%，脈沖頻率等于振蕩器頻率的1/2，并且這兩路脈沖相位差180°。當關斷端10腳加高電平時，可實現對輸出脈沖的封鎖。

中頻高壓電源的脈寬調制電路如圖3所示。RP2為芯片內部振蕩器頻率的調節電阻。將SG3524芯片內部誤差放大器接成射極跟隨器的形式，即將1腳和9腳相連，則補償端9（即誤差放大器和限流放大器的輸出端）的電壓與輸入端2的電壓相同。從基準電壓端16腳通過調節RP1獲一理想的電平信號（這需要和IPM輸出的濾波環節協調操作，以獲得理想的正弦波輸出），將此信號加到SG3524的2腳上，與SG3524內部產生的鋸齒波調制信號比較后，得到一對反相的脈寬調制信號，再經光耦合器隔離輸出四路脈寬調制信號。

SG3524的控制輸入端是一個可調的電平信號，通過與逆變器輸出濾波環節的協調，能得到較理想的正弦波。若采用正弦波與SG3524內部的鋸齒波調制產生脈沖，因比較器存在抖動問題，輸出脈沖的波形將不穩定。要得到穩定的波形，須附設去抖電路。輸出電壓波形主要取決于頻率的變化，如電阻R3=l0kΩ，RPl=20kΩ時，輸出電壓波形比較理想。

IPM選用三菱公司生產的PM10CSJ060，其最高工作電壓為600V，最大電流為10A，工作頻率為5-20kHz，由兩個單元構成。其內部集成了高速、低功耗的IGBT芯片和優化的柵極驅動與保護電路，可以連續、自動地監測功率器件的電流，實現高速的過電流保護和短路保護。其內部還集成了欠電壓和過熱保護電路。此模塊的輸入端與輸出端之間沒有完全隔離，其控制端各相電源應相互獨立（即VVpl、Vvpl、Vwpl、Vnl應接獨立的電源）。

PWM脈寬調制信號與PM10CSJ060的連接如圖4所示。PM10CSJ060內部有6個IGBT單元，若制作單相電源，只需4個單元即可。選用了U、V兩相的控制輸入與輸出端。在圖4中2腳（YFO）、6腳（VFO）和18腳（Fo）為故障輸出信號（即過電流、短路、欠電壓和過熱等），將這些信號送人8031單片機中。當故障發生時，8031單片機將顯示故障類型并立即封鎖PWM芯片SG3524的輸出，起到快速保護的作用。

3、故障報警電路

故障報警電路如圖5所示，因8031內部無程序存儲器，其PO和P2口只能作地址總線用，外接程序存儲器，不能作為普通的I/O口使用。輸人的故障信號有兩類：一類是主回路過電壓過電流信號，另一類是IPM的故障信號（短路、過電流、欠電壓、過熱等）。當單片機檢測到有故障信號時，將立即封鎖SG3524的觸發輸出（在SG3524的第10腳加一個高電平即可），同時輸出聲光報警信號。

IPM輸出電壓經過L和C濾波后送到中頻變壓器IP升壓，再經全波整流后送往負載。為了使輸出波形達到如圖6所示（電壓幅值為0~l0kV、頻率為8~l0kHz）的波形。在輸出端并聯一個電阻R0，其阻值應選擇合適。若R0很大，將導致放電時間常數R0XC0（C0為輸出端分布電容）很大，使得輸出電壓不能降到零。若R0太小，會導致R0上消耗的功率過犬。當負載電阻較小時，R0可以省略。