一種高壓正弦波變頻逆變電源

本文采用一對(duì)U型非晶合金作為高壓高頻變壓器的磁芯，這種材料的飽和磁密可達(dá)1T，且磁導(dǎo)率較高，在設(shè)計(jì)變壓器時(shí)可不加氣隙，使漏感減到最小。

經(jīng)過重新處理后的高壓變壓器參數(shù)為：Ls=0.08H，Rs=55Ω，Cs=3500pF，其諧振頻率為fo=9.5kHz，可基本滿足需要。

應(yīng)該指出的是，DC/AC部分輸出的方波經(jīng)LC和變壓器濾波后雖然能得到正弦波，但不同的頻帶濾波效果是不同的。方波由基波和一系列奇數(shù)次諧波組成。在低頻時(shí)，諧波頻率也較低，由圖5（a）可見諧波的衰減較小，造成輸出正弦波的正弦度不是太好，而高頻時(shí)，諧波頻率較高，衰減很大，使變壓器可以輸出標(biāo)準(zhǔn)正弦波。如圖5(b)所示。

（a）輸出電壓波形（5kHz）

（b）輸出電壓波形（10kHz）

圖5 不同頻率時(shí)的輸出電壓波形

3．2 輸出交流頻率的控制

對(duì)輸出頻率的控制是通過改變SG3525芯片的調(diào)制頻率來實(shí)現(xiàn)的。SG3525的腳3(SYN)是輸入同步端，由80C196的HSO口輸出的頻率可調(diào)的脈沖經(jīng)緩沖后送入該腳，即可改變SG3525的振蕩頻率，從而實(shí)現(xiàn)輸出頻率的改變。如圖6所示。

圖6 SG3525頻率控制示意圖

3．3 輸出交流幅值的控制

對(duì)交流輸出電壓幅值的控制可采用開環(huán)或閉環(huán)控制的方法，開環(huán)控制比較簡單，容易實(shí)現(xiàn)，且可靠，但精度不高，對(duì)負(fù)載和電網(wǎng)的波動(dòng)敏感。因此，本例采用閉環(huán)控制以實(shí)現(xiàn)對(duì)交流輸出幅值的控制，如圖7所示。電壓反饋值和輸出給定值進(jìn)行比較，并經(jīng)SG3525內(nèi)部的運(yùn)放放大后，得幅值可變的直流電壓。該電壓與內(nèi)部三角波比較后，可控制SG3525的輸出脈寬的大小，改變DC/DC輸出電壓值，從而改變DC/AC的輸出電壓幅值。

圖7 交流輸出幅值控制電路示意圖

3．4 恒流電路的設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的電源是一個(gè)電壓源，但在實(shí)際使用過程中可能會(huì)出現(xiàn)需要限制輸出電流的情況，因此，設(shè)計(jì)了一個(gè)恒流環(huán)節(jié)。原理如圖8所示。電流給定和電流反饋信號(hào)比較放大后，經(jīng)二極管隔離后送入SG3525的腳8（SS）。腳8正常電壓約＋5V，當(dāng)其電壓降到＋5V以下時(shí)，輸出脈寬就開始被縮短，當(dāng)電壓再低到一定程度時(shí)，脈沖輸出將被封鎖。因此，可將此恒流電路看成是一個(gè)電流外環(huán)，正常運(yùn)行時(shí)，電流給定值大于電流反饋，PI調(diào)節(jié)器飽和，不影響SG3525的使用；當(dāng)電流反饋大于電流給定時(shí)，PI調(diào)節(jié)器輸出開始下降，將腳8電壓拉低，使SG3525輸出脈寬減少，電源的輸出電流隨之減少，最后穩(wěn)定在電流給定值。