關鍵字:逆變電源,逆變器

      依據逆變電源的基本原理,利用對現有資料的分析推導,提出了一種方波逆變器的制作方法并加以調試.

1 系統基本原理 本逆變電源輸入端為蓄電池(+12V,容量90A·h),輸出端為工頻方波電壓(50Hz,310V).其結構框圖如圖1所示. 目前,構成DC/AC逆變的新技術很多,但是考慮到具體的使用條件和成本以及可靠性,本電源仍然采用典型的二級變換,即DC/DC變換和DC/AC逆變.首先由DC/DC變換將DC12V電壓逆變為高頻方波,經高頻升壓變壓器升壓,再整流濾波得到一個穩定的約320V直流電壓;然后再由DC/AC變換以方波逆變的方式,將穩定的直流電壓逆變成有效值稍大于220V的方波電壓;再經LC工頻濾波得到有效值為220V的50Hz交流電壓,以驅動負載.

  2 DC/DC變換 由于變壓器原邊電壓比較低,為了提高變壓器的利用率,降低成本,DC/DC變換如圖2所示,采用推挽式電路,原邊中心抽頭接蓄電池,兩端用開關管控制,交替工作,可以提高轉換效率.而推挽式電路用的開關器件少,雙端工作的變壓器的體積比較小,可提高占空比,增大輸出功率. 雙端工作的方波逆變變壓器的鐵心面積乘積公式為 AeAc=Po(1+η)/(ηDKjfKeKcBm) (1) 式中:Ae(m2)為鐵心橫截面積; Ac(m2)為鐵心的窗口面積; Po為變壓器的輸出功率; η為轉換效率; δ為占空比; K是波形系數; j(A/m2)為導線的平均電流密度; f為逆變頻率; Ke為鐵心截面的有效系數; Kc為鐵心的窗口利用系數; Bm為最大磁通量.

變壓器原邊的開關管S1和S2各采用IRF32055只并聯,之所以并聯,主要是因為在逆變電源接入負載時,變壓器原邊的電流相對較大,并聯可以分流,可有效地減少開關管的功耗,不至于造成損壞. PWM控制電路芯片SG3524,是一種電壓型開關電源集成控制器,具有輸出限流,開關頻率可調,誤差放大,脈寬調制比較器和關斷電路,其產生PWM方波所需的外圍線路很簡單.當腳11與腳14并聯使用時,輸出脈沖的占空比為0~95%,脈沖頻率等于振蕩器頻率的1/2.當腳10(關斷端)加高電平時,可實現對輸出脈沖的封鎖,與外電路適當連接,則可以實現欠壓、過流保護功能.利用SG3524內部自帶的運算放大器調節其輸出的驅動波形的占空比D,使D>50%,然后經過CD4011反向后,得到對管的驅動波形的D<50%,這樣可以保證兩組開關管驅動時,有共同的死區時間.

  3 DC/AC變換 如圖3所示,DC/AC變換采用單相輸出,全橋逆變形式,為減小逆變電源的體積,降低成本,輸出使用工頻LC濾波.由4個IRF740構成橋式逆變電路,IRF740最高耐壓400V,電流10A,功耗125W,利用半橋驅動器IR2110提供驅動信號,其輸入波形由SG3524提供,同理可調節該SG3524的輸出驅動波形的D<50%,保證逆變的驅動方波有共同的死區時間.


    在逆變電源的發展方向上,輕量、小型、高效是其所追求的目標.本文所介紹的逆變電源電路主要采用集成化芯片,使得電路結構簡單、性能穩定、成本較低.因此,這種電路是一種控制簡單、可靠性較高、性能較好的電路.整個逆變電源也因此具有較高的性價比和市場競爭力.

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