高压逆变电源负载阻抗特性分析

1、高压逆变电源负载阻抗特性分析目前，在臭氧发生器、污水处理、烟气脱硫、高功率激光、等离子体放电等技术领域，高压逆变电源正得到越来越多的应用。传统的高压逆变电源普通由工频或中频挺直升压或lc串联谐振获得，不行避开地存在体积大、效率低的缺点。在目前许多需要高压电源的场合，采纳高频技术和软开关技术，可以有效减小高频电源体积、分量和损耗，所以高频高压逆变电源是将来进展的方向。因为高压逆变电源的应用领域不同，负载的阻抗也会不同；另外电源在工作时负载阻抗会随温度的变幻而变幻，所以讨论负载的变幻对逆变电源输出参数的影响有着重要的意义，也是设计一个优良电源的关键。本文按照实际应用中的逆变电源，分析了负载阻抗变幻

2、的特性。1 实际及其工作原理高压逆变电源前级普通采纳不控整流、全桥逆变，后级采纳串联谐振软开关结构。本试验电源也是这种结构。因为电路实际中要求负载在短路时对系统影响很小，所以负载不能挺直串联在后级谐振回路中，而采纳负载部分接入的方式，本试验电路框图1所示。其详细组成如下：1)调压器。输入220v工频，输出0"220v可调；2)整流：全桥整流；滤波：4个450v470 f并联；3)逆变。全桥逆变电路，由控制电路、驱动电路、庇护电路和mos管组成的全桥开关构成；控制电路由tl494构成，可以通过转变脉冲宽度转变输出参数；开关管采纳三菱的管，极限参数为20a1200v；4)高频变压器。采纳

3、高频升压变压器，原边线圈3股50匝，副边2股80 匝；5)谐振电容。由14个22nf、1200v电容组成，构成谐振软开关电路，电路的设计谐振频率为100khz；6)负载和其中四个电容并联，采纳部分接入形式。此电路负载在实验测试时用可变代替。工作原理：沟通电经调压器调压后，由整流滤波电路整流成直流电，全桥逆变回路将经过的直流电压转换成高频沟通电，再经过高频升压变压器和串联谐振回路加到负载上，使负载工作，调整回路的谐振频率来调整输出的和电压。2 负载阻抗变幻特性的分析和简化的逆变电源系统中谐振负载回路2所示，l为变压器的漏感，c1、c2为谐振电容，rp为负载电阻。为便于分析，对于图2我们可以等效为

4、标准的串联谐振形式，3所示。等效转换后，电路中参数数值对应关系如下：对于全桥结构的串联谐振，其输出电流与负载电阻的对应关系如式(3)所示：其中ude为直流母线电压，r为负载直流电阻，n1、n2分离为变压器原边和副边的匝数。b为逆变器输入电压信号基波重量与输出电流的相位差。在串联谐振回路中，输出基波电压和电流的相位差南电路的工作频率f、回路负载阻抗r、谐振l和电容c打算，其关系式为：实际应用中电路工作频率约为110khz，ude和l都为已知量，按照上面分析的电路工作原理，把式(1)、(2)、(4)式代入式(3)可得输出电流 10和负载阻抗rp的函数式，在rp取值在100 到10k 之间时，我们利

5、用matlab仿真得rp与io的变幻曲线4所示。已知回路的电流，可得负载rp两端的输出电压uo因为io是负载rp的函数，所以由式(5)可知u0也是rp的函数，在rp取值在100 到10k 之间时，我们利用matlab仿真得到5所示的rp与u0的变幻曲线。由仿真曲线可知，在负载在一定范围变幻时，电流电压基本成线性变幻，以后逐渐趋于平缓，电流电压特性不再受负载阻抗变幻的影响。本文提出的实验用高压逆变电源已应用于臭氧发生器电源，放电电压、电流分离在1600v、4a左右，工作于平缓区域，电压电流在负载阻抗的变幻范围内基本保持不变。该逆变电源工作稳定，并已经产品化。3 结论本文按照实际应用的一个逆变电源，对高压逆变电源负载变幻对输出参数的影响举行了理论分析和推导；按照理论分析，对分析结果举行仿真，给