逆變器前級(jí)電路,后級(jí)電路分析-KIA MOS管

高頻逆變器前級(jí)電路

逆變器前級(jí)電路通常采用推挽結(jié)構(gòu)，其中開(kāi)環(huán)與閉環(huán)的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。

閉環(huán)前級(jí)變壓器匝數(shù)比的設(shè)計(jì)

在逆變器前級(jí)電路中，無(wú)論是開(kāi)環(huán)還是閉環(huán)設(shè)計(jì)，核心差異主要在于變壓器的匝數(shù)比和反饋環(huán)路的參數(shù)。例如，設(shè)計(jì)一個(gè)輸入電壓范圍為10.5-15V，輸出為交流220V、50HZ的高頻修正方波逆變器時(shí)，若采用閉環(huán)結(jié)構(gòu)，那么12V輸入電壓升壓后的直流電壓穩(wěn)定在270V較為適宜。為了確保在輸入10.5V時(shí)仍能輸出270V的電壓，變壓器的變比設(shè)計(jì)至關(guān)重要。該變比大約為(270+2VD)/(10.5-VDS)，其中VD代表高壓整流管壓降，VDS代表前級(jí)MOS管的壓降，D則為最大占空比。經(jīng)過(guò)計(jì)算，變比結(jié)果約為28。

特別需要注意的是，在閉環(huán)狀態(tài)下工作時(shí)，若輸入電壓較高，D1、D3正端整流出的脈沖峰值可能會(huì)超過(guò)270V。此時(shí)，占空比小于1，需要通過(guò)L1、C11進(jìn)行平滑濾波。因此，L1的電感量必須足夠大，以避免MOS管發(fā)熱損耗過(guò)大。具體的計(jì)算方法可參考正激類開(kāi)關(guān)電源輸出濾波電感的計(jì)算方法。

準(zhǔn)開(kāi)環(huán)前級(jí)變壓器匝數(shù)比的設(shè)計(jì)

在實(shí)際應(yīng)用中，逆變器前級(jí)有時(shí)會(huì)省略L1，盡管電路結(jié)構(gòu)上仍呈現(xiàn)閉環(huán)穩(wěn)壓特性，且電壓通過(guò)R1進(jìn)行反饋。這是因?yàn)樵陂]環(huán)穩(wěn)壓的計(jì)算中，為了確保輸出穩(wěn)壓，變壓器的變比設(shè)計(jì)得相對(duì)較大。雖然逆變器前后級(jí)都穩(wěn)壓較為理想，但后級(jí)穩(wěn)壓在AC220V的情況下，前級(jí)直流高壓只需設(shè)計(jì)至最低220V即可。此時(shí)，占空比為50%。若前級(jí)直流高壓超過(guò)220V，我們可以自動(dòng)減小占空比，從而確保輸出交流電穩(wěn)定在220V。

采用這種方式，變壓器的變比可按照輸入10.5V時(shí)輸出220V進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算結(jié)果顯示變比約為22。這樣，在輸入10.5-15V范圍內(nèi)變化時(shí)，前級(jí)高壓的變動(dòng)范圍大致為220-320V。

若L1直接短路且R1去除，電路將變?yōu)榧冮_(kāi)環(huán)。然而，由于變壓器漏感尖峰的影響，在逆變器空載時(shí)，前級(jí)輸出的直流高壓可能會(huì)虛高，對(duì)高壓濾波電容和后級(jí)高壓MOS管的安全構(gòu)成威脅。因此，我們可以通過(guò)接上R1創(chuàng)建一個(gè)淺閉環(huán)反饋來(lái)限制空載高壓在320V以內(nèi)。一旦超過(guò)320V，占空比將被控制在較小值，從而保障高壓濾波電容和后級(jí)高壓MOS管的安全，并減小空載電流。在這樣的設(shè)計(jì)下，只要負(fù)載很小，前級(jí)占空比會(huì)立即達(dá)到最大值，前級(jí)直流高壓降至320V以下。

此外，這種設(shè)計(jì)思路同樣適用于正弦比逆變器的前級(jí)電路。對(duì)于輸入12V、輸出220V的逆變器，我們可以將變壓器的變比設(shè)計(jì)為約32，這樣前級(jí)直流高壓的變化范圍將在320-420V之間。通過(guò)調(diào)整后級(jí)SPWM的調(diào)制度，我們可以確保后級(jí)輸出220V電壓的穩(wěn)定性。

高頻逆變器后級(jí)電路

單相正弦波逆變器后級(jí)電路如圖所示。后級(jí)電路的核心任務(wù)是將前級(jí)升壓產(chǎn)生的高壓直流電轉(zhuǎn)換為交流電。在實(shí)際應(yīng)用中，全橋結(jié)構(gòu)因其高效性和穩(wěn)定性而得到廣泛應(yīng)用。

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