高壓逆變電源負(fù)載阻抗特性分析

1、高壓逆變電源負(fù)載阻抗特性分析目前，在臭氧發(fā)生器、污水處理、煙氣脫硫、高功率激光、等離子體放電等技術(shù)領(lǐng)域，高壓逆變電源正得到越來越多的應(yīng)用。傳統(tǒng)的高壓逆變電源普通由工頻或中頻挺直升壓或lc串聯(lián)諧振獲得，不行避開地存在體積大、效率低的缺點。在目前許多需要高壓電源的場合，采納高頻技術(shù)和軟開關(guān)技術(shù)，可以有效減小高頻電源體積、分量和損耗，所以高頻高壓逆變電源是將來進(jìn)展的方向。因為高壓逆變電源的應(yīng)用領(lǐng)域不同，負(fù)載的阻抗也會不同；另外電源在工作時負(fù)載阻抗會隨溫度的變幻而變幻，所以討論負(fù)載的變幻對逆變電源輸出參數(shù)的影響有著重要的意義，也是設(shè)計一個優(yōu)良電源的關(guān)鍵。本文按照實際應(yīng)用中的逆變電源，分析了負(fù)載阻抗變幻

2、的特性。1 實際及其工作原理高壓逆變電源前級普通采納不控整流、全橋逆變，后級采納串聯(lián)諧振軟開關(guān)結(jié)構(gòu)。本試驗電源也是這種結(jié)構(gòu)。因為電路實際中要求負(fù)載在短路時對系統(tǒng)影響很小，所以負(fù)載不能挺直串聯(lián)在后級諧振回路中，而采納負(fù)載部分接入的方式，本試驗電路框圖1所示。其詳細(xì)組成如下：1)調(diào)壓器。輸入220v工頻，輸出0"220v可調(diào)；2)整流：全橋整流；濾波：4個450v470 f并聯(lián)；3)逆變。全橋逆變電路，由控制電路、驅(qū)動電路、庇護(hù)電路和mos管組成的全橋開關(guān)構(gòu)成；控制電路由tl494構(gòu)成，可以通過轉(zhuǎn)變脈沖寬度轉(zhuǎn)變輸出參數(shù)；開關(guān)管采納三菱的管，極限參數(shù)為20a1200v；4)高頻變壓器。采納

3、高頻升壓變壓器，原邊線圈3股50匝，副邊2股80 匝；5)諧振電容。由14個22nf、1200v電容組成，構(gòu)成諧振軟開關(guān)電路，電路的設(shè)計諧振頻率為100khz；6)負(fù)載和其中四個電容并聯(lián)，采納部分接入形式。此電路負(fù)載在實驗測試時用可變代替。工作原理：溝通電經(jīng)調(diào)壓器調(diào)壓后，由整流濾波電路整流成直流電，全橋逆變回路將經(jīng)過的直流電壓轉(zhuǎn)換成高頻溝通電，再經(jīng)過高頻升壓變壓器和串聯(lián)諧振回路加到負(fù)載上，使負(fù)載工作，調(diào)整回路的諧振頻率來調(diào)整輸出的和電壓。2 負(fù)載阻抗變幻特性的分析和簡化的逆變電源系統(tǒng)中諧振負(fù)載回路2所示，l為變壓器的漏感，c1、c2為諧振電容，rp為負(fù)載電阻。為便于分析，對于圖2我們可以等效為

4、標(biāo)準(zhǔn)的串聯(lián)諧振形式，3所示。等效轉(zhuǎn)換后，電路中參數(shù)數(shù)值對應(yīng)關(guān)系如下：對于全橋結(jié)構(gòu)的串聯(lián)諧振，其輸出電流與負(fù)載電阻的對應(yīng)關(guān)系如式(3)所示：其中ude為直流母線電壓，r為負(fù)載直流電阻，n1、n2分離為變壓器原邊和副邊的匝數(shù)。b為逆變器輸入電壓信號基波重量與輸出電流的相位差。在串聯(lián)諧振回路中，輸出基波電壓和電流的相位差南電路的工作頻率f、回路負(fù)載阻抗r、諧振l和電容c打算，其關(guān)系式為：實際應(yīng)用中電路工作頻率約為110khz，ude和l都為已知量，按照上面分析的電路工作原理，把式(1)、(2)、(4)式代入式(3)可得輸出電流 10和負(fù)載阻抗rp的函數(shù)式，在rp取值在100 到10k 之間時，我們利

5、用matlab仿真得rp與io的變幻曲線4所示。已知回路的電流，可得負(fù)載rp兩端的輸出電壓uo因為io是負(fù)載rp的函數(shù)，所以由式(5)可知u0也是rp的函數(shù)，在rp取值在100 到10k 之間時，我們利用matlab仿真得到5所示的rp與u0的變幻曲線。由仿真曲線可知，在負(fù)載在一定范圍變幻時，電流電壓基本成線性變幻，以后逐漸趨于平緩，電流電壓特性不再受負(fù)載阻抗變幻的影響。本文提出的實驗用高壓逆變電源已應(yīng)用于臭氧發(fā)生器電源，放電電壓、電流分離在1600v、4a左右，工作于平緩區(qū)域，電壓電流在負(fù)載阻抗的變幻范圍內(nèi)基本保持不變。該逆變電源工作穩(wěn)定，并已經(jīng)產(chǎn)品化。3 結(jié)論本文按照實際應(yīng)用的一個逆變電源，對高壓逆變電源負(fù)載變幻對輸出參數(shù)的影響舉行了理論分析和推導(dǎo)；按照理論分析，對分析結(jié)果舉行仿真，給