关键字:逆变电源,逆变器
依据逆变电源的基本原理,利用对现有资料的分析推导,提出了一种方波逆变器的制作方法并加以调试.
1 系统基本原理 本逆变电源输入端为蓄电池(+12V,容量90A·h),输出端为工频方波电压(50Hz,310V).其结构框图如图1所示. 目前,构成DC/AC逆变的新技术很多,但是考虑到具体的使用条件和成本以及可靠性,本电源仍然采用典型的二级变换,即DC/DC变换和DC/AC逆变.首先由DC/DC变换将DC12V电压逆变为高频方波,经高频升压变压器升压,再整流滤波得到一个稳定的约320V直流电压;然后再由DC/AC变换以方波逆变的方式,将稳定的直流电压逆变成有效值稍大于220V的方波电压;再经LC工频滤波得到有效值为220V的50Hz交流电压,以驱动负载.
2 DC/DC变换 由于变压器原边电压比较低,为了提高变压器的利用率,降低成本,DC/DC变换如图2所示,采用推挽式电路,原边中心抽头接蓄电池,两端用开关管控制,交替工作,可以提高转换效率.而推挽式电路用的开关器件少,双端工作的变压器的体积比较小,可提高占空比,增大输出功率. 双端工作的方波逆变变压器的铁心面积乘积公式为 AeAc=Po(1+η)/(ηDKjfKeKcBm) (1) 式中:Ae(m2)为铁心横截面积; Ac(m2)为铁心的窗口面积; Po为变压器的输出功率; η为转换效率; δ为占空比; K是波形系数; j(A/m2)为导线的平均电流密度; f为逆变频率; Ke为铁心截面的有效系数; Kc为铁心的窗口利用系数; Bm为最大磁通量.
变压器原边的开关管S1和S2各采用IRF32055只并联,之所以并联,主要是因为在逆变电源接入负载时,变压器原边的电流相对较大,并联可以分流,可有效地减少开关管的功耗,不至于造成损坏. PWM控制电路芯片SG3524,是一种电压型开关电源集成控制器,具有输出限流,开关频率可调,误差放大,脉宽调制比较器和关断电路,其产生PWM方波所需的外围线路很简单.当脚11与脚14并联使用时,输出脉冲的占空比为0~95%,脉冲频率等于振荡器频率的1/2.当脚10(关断端)加高电平时,可实现对输出脉冲的封锁,与外电路适当连接,则可以实现欠压、过流保护功能.利用SG3524内部自带的运算放大器调节其输出的驱动波形的占空比D,使D>50%,然后经过CD4011反向后,得到对管的驱动波形的D<50%,这样可以保证两组开关管驱动时,有共同的死区时间.
3 DC/AC变换 如图3所示,DC/AC变换采用单相输出,全桥逆变形式,为减小逆变电源的体积,降低成本,输出使用工频LC滤波.由4个IRF740构成桥式逆变电路,IRF740最高耐压400V,电流10A,功耗125W,利用半桥驱动器IR2110提供驱动信号,其输入波形由SG3524提供,同理可调节该SG3524的输出驱动波形的D<50%,保证逆变的驱动方波有共同的死区时间.
在逆变电源的发展方向上,轻量、小型、高效是其所追求的目标.本文所介绍的逆变电源电路主要采用集成化芯片,使得电路结构简单、性能稳定、成本较低.因此,这种电路是一种控制简单、可靠性较高、性能较好的电路.整个逆变电源也因此具有较高的性价比和市场竞争力.
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