单端反激电路在逆变电源中的应用

作者:幸运3D 发布时间:2021-02-28 23:23

  目前,由电池供电的逆变电源一般由两级组成,前级DC/DC电路将电池电压变换成直流约350V电压,后级DC/AC电路将直流350V电压变换为交流220V电压。在这类逆变电源中,前级DC/DC电路一般供电电压较低(12V、24V或48V),输入电流较大,功率管导通压降高,损耗大,所以电源效率很难提高。其电路形式有:单端反激、单端正激、双管正激、半桥和全桥等,对于中小功率(约0.5~1kW)而言,单端反激电路具有一定优势,如:电路简单、控制方便、效率高等。本文以24V电池供电,输出350V/1kW为例,对单端反激电路,在逆变电源前级DC/DC电路中的应用做一些探讨。

  常规单端反激电路结构如图1所示,该电路的缺点在于功率管VT截止时,变压器初级的反峰能量,被VD1、C 1和R 1组成的吸收电路消耗掉;而且在输出功率相同的情况下,功率管通过电流(相对于多管并联)大,导通压降高,损耗大,所以效率和可靠性较低。

  如图2所示,该电路的特点是,主功率电路采用4只功率管并联,每只功率管通过的电流为单管应用时的1/4(假定4只功率管参数一致),则功率管的导通压降也应为单管应用时的1/4.根据计算,在输出550W时,理论上,4管并联比单管可减小通态损耗约20W,提高效率近3个百分点。

  采用能量回馈技术的单端反激电路结构如图3所示,其主要波形如图4所示。在本电路中,用电容C 2、电感L 1、二极管VD1和VD2组成变压器初级反峰吸收电路,可使大部分反峰能量回馈到输入电容C 1上,减少了能量损耗,提高了电路效率。

  t 0时刻功率管截止,变压器初级电感L 、漏感L K、电容C 2和功率管输出电容C 0开始谐振,并很快使C 2电压达到U 0(N 1/N 2),随后次级二极管导通,初级电压被钳位到U 0(N 1/N 2),初级电感L 退出谐振,到t 1时刻I K为0,同时C 2和C 0上电压达到最大值,即开关管电压U S达到最大值(UIN+U C2MXA)。

  在L K、C 2、C 0继续谐振,同时电感L 1参与谐振,C 2、C 0给输入电容C 1回馈能量,并且给L 1补充能量,到t 2时刻谐振停止,C 2电压又下降到U 0(N 1/N 2)。

  C 2电压被钳位在(N 1/N 2)U 0、C 0即开关管上电压为U IN+(N 1/N 2)U 0,均保持不变,到t 3时刻,L 1中能量释放完毕。

  t 4时刻功率管导通,其电压U S开始下降,C 0开始通过开关管放电,并很快放完毕(全部损耗在功率管上);C 2和L 1开始谐振,即把C 2中的能量转移到L 1中,在t 5时刻L 1中电流达到最大值,功率管完全导通。

  t 5时刻L 1通过VD1和VD2给输入电容C 1回馈能量,并给C 2充电到-U IN,到t 6时刻L 1中能量释放完毕。

  以上过程形成一个完整工作周期,可以看出,变压器漏感中的能量大部分被回馈到输入电容C 1中(C 0中有部分能量被消耗掉),所以电源效率得到提高。

  由(7)~(11)式可计算出功率管、电感L 1所承受的电流电压应力(输出功率550W时)以及反峰吸收电路回馈到输入端的能量:

  (1)若要减小开关管电流应力I PK,则应增加占空比D和变压器初级电感量L ;

  (2)若要减小开关管电压应力U SMAX,则应减小变压器初级漏感L K,同时增加C 2值(C 0的值由功率管参数决定);

  (3)若要减小电感L 1中最大电流I L1MAX,则应增大电感L 1的电感量;(4)采用反峰吸收电路后,节省能量13.25W,可提高电源效率约2个百分点。

  由以上计算可知,4只功率管额定电流至少应大于50A,考虑到功率管参数的差异性,其导通电流不完全相等,并且一般要留一定的安全裕量,所以,实际应用每只功率管额定电流值应大于50A,通态电阻愈小愈好,而耐压最好大于250V.

  根据如下公式,可出计算出二极管VD0所承受的电压应力U D0、电流应力I SK:

  一般要留一定的安全裕量,所以,而选用二极管额定电压应大于800V,额定电流应大于20A(考虑到过流、短路等因素)。

  若要增加输出功率,采用如图5并联结构,该电路结构可输出功率约1.1kW,用一只SG3525控制即可。

  由两路单端反激并联组成的逆变电源前级DC/DC电路(见图5),输出功率约1.1kW,试验结果如表1所示。

  由上述DC/DC电路组成的1kVA逆变电源,输出AC220V50Hz正弦波,试验结果如表2所示,该电源体积320×200×60mm3.

  综上所述,对于电池(或发电机)供电的低压输入逆变电源,采用单端反激多管并联以及能量回馈技术实现的前级DC/DC,和采用其它形式实现的前级DC/DC相比,具有电路简单、控制方便、效率高、体积小和可靠性高等特点。

  电源界朋友都知道,由电池供电的逆变电源通常都由两级组成,前级DC/DC电路将电池电压变换成直流约350V 电压,后级DC/AC电路将直流350V电压变换为交流220V电压。在这类逆变电源中,前级DC/DC电路一般供电电压较低(12V、24V或 48V),输入电流较大,功率管导通压降高、损耗大,所以电源效率很难提高。其电路形式有:单端反激、单端正激、双管正激、半桥和全桥等,对于中小功率(约0.5~1kW)而言,单端反激电路具有一定优势,如:电路简单、控制方便、效率高等。本文就将以24V电池供电,输出350V/1kW为例,解析单端反激电路在逆变电源前级DC/DC电路中的应用。常规单端反激电路结构常规单端反激电路结构如图1所示,该电路

  在逆变电源中大显身手 /

  引言目前,由电池供电的逆变电源一般由两级组成,前级DC/DC电路将电池电压变换成直流约350V电压,后级DC/AC电路将直流350V电压变换为交流220V电压。在这类逆变电源中,前级DC/DC电路一般供电电压较低(12V、24V或48V),输入电流较大,功率管导通压降高,损耗大,所以电源效率很难提高。其电路形式有:单端反激、单端正激、双管正激、半桥和全桥等,对于中小功率(约0.5~1kW)而言,单端反激电路具有一定优势,如:电路简单、控制方便、效率高等。本文以24V电池供电,输出350V/1kW为例,对单端反激电路,在逆变电源前级DC/DC电路中的应用做一些探讨。常规单端反激电路结构图1 常规单端反激电路结构常规单端反激电路结构

  在逆变电源中的应用 /

  本系统实现输入直流电压15V,输出交流电压有效值10V,额定功率10W,交流电压频率在20至100Hz可步进调整。以MSP430单片机为控制核心,产生SPWM波控制全桥电路,然后经过LC滤波电路得到失线%的正弦波。采用PID算法反馈控制使输出交流电压负载调整率低于1%,采用开关电源作为辅助电源、合理选用MOSFET等使系统效率达到90%,采用输入电流前馈法来估计输出电流以实现过流保护以及自恢复功能。引言要求实现单项正弦波逆变电源,输入直流15V,输出交流电压有效值10V,功率10W,且频率20至100Hz步进可调,要求波形无明显失线%,效率尽可能高,系统要具备过流保护以及自恢复功能。由于输出功率较小

  设计 /

  简介:本文介绍了一套逆变电源系统的设计方案,该逆变电源采用高性能AVR单片机为核心控制芯片,对逆变电源系统中的各硬件电路进行分析设计,并结合模糊自适应控制和数字PI控制各自的优点,给出一套基于模糊自适应整定PI控制的双闭环控制系统模型,以确保逆变电路的可靠性。并通过电磁干扰的三要素:干扰源、传输途径和敏感设备对此电源的EMC情况进行了测试分析。1引言近些年来,随着现代工业和电力电子技术的发展,逆变电源应用面已越来越广泛,其工作的稳定性、输出性能的好坏以及工作效率的高低直接影响到逆变系统的性能和使用领域。而随着电力电子技术和控制理论技术的快速发展,传统的单独采用SPWM调制方式已无法满足高性能逆变电源的高稳态精度输出。因此,本文探讨

  设计及EMC分析 /

  逆变电源应用广泛,特别是精密仪器对逆变电源性能要求更高。好的逆变电源不仅要求工作稳定、逆变效率高、输出的波形特性好、瞬态响应特性好,还要求逆变电源小型化、智能化、并且具备可扩展性。因此,这里提出一种基于AVR 系列单片机AT90PWM2 的数字正弦逆变电源, 前级SG3525A采用PWM 控制升压电路实现输入和过热保护。后级单片机AT90PWM2 使用单极性倍频SPWM 控制方式进行全桥逆变,且进行输出保护。1 总体设计及工作原理逆变电源的系统整体框图如图1 所示,系统的主电路采用前级推挽升压和后级全桥逆变的2 级结构[2],这样可以避免使用工频变压器,有效降低电源的体积和质量,提高逆变效率。其工作原理为:12 V 的直流输入电压

  设计 /

  1引言新型高频中小功率逆变电源设备运用电源模块之间的并联实现功率合成,组成积木式、智能化的分布式大功率电源系统,是当今很有应用前景的新型技术。将若干电源模块组合起来,可以构成任意功率等级的供电系统,有着广泛的应用前景。以现场总线为基础的全数字化自动控制系统是当今世界各国在工业自动化领域的热点课题。本文采用CAN现场总线组建监控网络,对含DSP的嵌入式智能控制器的电源模块进行单模块和多模块监控。CAN (Controler Area Network)总线属于现场总线的范畴,是一种串行数据通信总线。CAN总线结构模型取ISO/OSI参考模型的第1、2、7层协议,即物理层、数据链路层和应用层。应用层的内容主要取决于用户的需要,所以实际

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