0 引言
目前,，在臭氧發(fā)生器、污水處理,、煙氣脫硫,、高功率激光、等離子體放電等技術領域,，高壓" title="高壓">高壓逆變電源" title="逆變電源">逆變電源正得到越來越多的應用,。傳統(tǒng)的高壓逆變電源一般由工頻或中頻變壓器直接升壓或LC串聯(lián)諧振獲得，不可避免地存在體積大,、效率低的缺點,。在目前許多需要高壓電源的場合,，采用高頻技術和軟開關技術,，可以有效減小高頻電源體積、重量和損耗,，所以高頻高壓逆變電源是未來發(fā)展的方向,。
由于高壓逆變電源的應用領域不同,，負載" title="負載">負載的阻抗" title="阻抗">阻抗也會不同；另外電源在工作時負載阻抗會隨溫度的變化而變化,，所以研究負載的變化對逆變電源輸出參數(shù)的影響有著重要的意義,，也是設計一個優(yōu)良電源的關鍵。本文根據(jù)實際應用中的逆變電源,，分析了負載阻抗變化的特性,。
1 實際電路及其工作原理
高壓逆變電源前級一般采用不控整流、全橋逆變,，后級采用串聯(lián)諧振軟開關結構,。本實驗電源也是這種結構,。由于電路實際中要求負載在短路時對系統(tǒng)影響很小，所以負載不能直接串聯(lián)在后級諧振回路中,，而采用負載部分接入的方式,，本實驗電路框圖如圖1所示。
其具體組成如下：1)調(diào)壓器,。輸入220V工頻電壓,，輸出0~220V可調(diào)；2)整流：全橋整流,；濾波：4個450V／470 μ F電容并聯(lián),；3)逆變。全橋逆變電路,，由控制電路,、驅(qū)動電路、保護電路和MOS管組成的全橋開關構成,；控制電路由TL494構成,，可以通過改變脈沖寬度改變輸出參數(shù)；開關管采用三菱的MOSFET管,，極限參數(shù)為20A／1200V,；4)高頻變壓器。采用高頻升壓變壓器,，原邊線圈3股50匝,，副邊2股80 匝；5)諧振電容,。由14個22nf,、／1200V電容組成，構成諧振軟開關電路,，電路的設計諧振頻率為100KHz,；6)負載和其中四個電容并聯(lián)，采用部分接入形式,。此電路負載在試驗測試時用可變電阻代替,。
工作原理：交流電經(jīng)調(diào)壓器調(diào)壓后，由整流濾波電路整流成直流電,，全橋逆變回路將經(jīng)過的直流電壓轉(zhuǎn)換成高頻交流電,，再經(jīng)過高頻升壓變壓器和串聯(lián)諧振回路加到負載上，使負載工作,，調(diào)節(jié)回路的諧振頻率來調(diào)節(jié)輸出的電流和電壓,。
2 負載阻抗變化特性的分析和仿真
簡化的逆變電源系統(tǒng)中諧振負載回路如圖2所示，L為變壓器的漏感,，C1,、C2為諧振電容，Rp為負載電阻,。為便于分析,，對于圖2我們可以等效為標準的串聯(lián)諧振形式，如圖3所示,。
等效轉(zhuǎn)換后,，電路中參數(shù)數(shù)值對應關系如下：
對于全橋結構的串聯(lián)諧振逆變器，其輸出電流與負載電阻的對應關系如式(3)所示：
其中Ude為直流母線電壓,，R為負載直流電阻,，N1、N2分別為變壓器原邊和副邊的匝數(shù),。B為逆變器輸入電壓信號基波分量與輸出電流的相位差,。
在串聯(lián)諧振回路中，輸出基波電壓和電流的相位差β南電路的工作頻率f,、回路負載阻抗R,、諧振電感L和電容C決定，其關系式為：
實際應用中電路工作頻率約為110KHz,，Ude和L都為已知量,，根據(jù)上面分析的電路工作原理，把式(1),、(2),、(4)式代入式(3)可得輸出電流 10和負載阻抗Rp的函數(shù)式，在Rp取值在100 Ω到10k Ω之間時,，我們利用Matlab仿真得Rp與IO的變化曲線如圖4所示,。
已知回路的電流，可得負載Rp兩端的輸出電壓UO
由于IO是負載Rp的函數(shù),，所以由式(5)可知U0也是Rp的函數(shù),，在Rp取值在100 Ω到10k Ω之間時，我們利用Matlab仿真得到如圖5所示的Rp與U0的變化曲線,。
由仿真曲線可知,，在負載在一定范圍變化時，電流電壓基本成線性變化,，以后逐漸趨于平緩,，電流電壓特性不再受負載阻抗變化的影響。
本文提出的試驗用高壓逆變電源已應用于臭氧發(fā)生器電源,，放電電壓,、電流分別在1600V、4A左右，工作于平緩區(qū)域,，電壓電流在負載阻抗的變化范圍內(nèi)基本保持不變,。該逆變電源工作穩(wěn)定，并已經(jīng)產(chǎn)品化,。
3 結論
本文根據(jù)實際應用的一個逆變電源,，對高壓逆變電源負載變化對輸出參數(shù)的影響進行了理論分析和推導；根據(jù)理論分析,，對分析結果進行仿真,，給出仿真波形；最后根據(jù)實際應用的逆變電源,，證明了所給出理論分析,、仿真的正確性。因此分析結果對逆變電源諧振回路的設計,、參數(shù)選擇具有實踐指導價值,。