一種高壓正弦波變頻逆變電源

本文采用一對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1T，且磁導率較高，在設計變壓器時(shí)可不加氣隙，使漏感減到最小。

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

應該指出的是，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次諧波組成。在低頻時(shí)，諧波頻率也較低，由圖5（a）可見(jiàn)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準正弦波。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

對輸出頻率的控制是通過(guò)改變SG3525芯片的調制頻率來(lái)實(shí)現的。SG3525的腳3(SYN)是輸入同步端，由80C196的HSO口輸出的頻率可調的脈沖經(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

對交流輸出電壓幅值的控制可采用開(kāi)環(huán)或閉環(huán)控制的方法，開(kāi)環(huán)控制比較簡(jiǎn)單，容易實(shí)現，且可靠，但精度不高，對負載和電網(wǎng)的波動(dòng)敏感。因此，本例采用閉環(huán)控制以實(shí)現對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內部的運放放大后，得幅值可變的直流電壓。該電壓與內部三角波比較后，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 恒流電路的設計

本文所設計的電源是一個(gè)電壓源，但在實(shí)際使用過(guò)程中可能會(huì )出現需要限制輸出電流的情況，因此，設計了一個(gè)恒流環(huán)節。原理如圖8所示。電流給定和電流反饋信號比較放大后，經(jīng)二極管隔離后送入SG3525的腳8（SS）。腳8正常電壓約＋5V，當其電壓降到＋5V以下時(shí)，輸出脈寬就開(kāi)始被縮短，當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)，正常運行時(shí)，電流給定值大于電流反饋，PI調節器飽和，不影響SG3525的使用；當電流反饋大于電流給定時(shí)，PI調節器輸出開(kāi)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，最后穩定在電流給定值。