推挽式逆變器的主電路及其工作波形

推挽式逆變器的主電路及其工作波形。逆變器是由具有中心抽頭變壓器，兩只開關(guān)管V1、V2碭和兩只二極管D1、D2構(gòu)成的，是一種完全對稱的結(jié)構(gòu)形式。而且V1，和V2發(fā)射極接在電源的負極，驅(qū)動十分方便，也不必進行隔離。變壓器兩個初級繞組的匝數(shù)相等，即W11=W12=W1，次級繞組的匝數(shù)為w2。

1.開關(guān)管V1和V2180°互補導通工作

圖1(b)、(c)是開關(guān)管V1，和V2工作在180°互補導通時的工作波形。當V1，導通時，電源電壓Ui加在變壓器初級繞組W11上，在W11中感應(yīng)出與電壓Ui，相等的電動勢，其“x”端為正極性。當碭導通時，Ui，加在變壓器初級繞組W12上，W12的電動勢“x”端為負極性。

故在變壓器次級繞組W2中的電動勢是一個寬度為180°的方波交流電動勢，其幅值為EW2。

在開關(guān)管V1，和V2關(guān)斷時，它的電壓為Uv1=UV2=Ui+e1，e1，W11或W12中的感應(yīng)電動勢，故e1Ui，則UV1=UV2=2Ui。為了減小V1，和V2關(guān)斷時引起的電 圖1推挽式逆變器的主電路及其工作波形壓尖峰，W11c或W12繞組應(yīng)緊密耦合。

逆變器推挽式變壓器的設(shè)計

如果輸出端接的是電阻負載，電阻為RLd(，負載電流IRd和輸出電壓u。的波形相同。電

流幅值IRd=如圖1(b)所示。如果輸出端接的是電感量為L的電感負載，則電感電流iL為三角波，電流變化率：，其最大值為，式中fs為逆變器輸出電壓的頻率如圖1(c)所示。在輸出電壓U。的正半周，iL為正時，電源的電能向負載輸送，折算到初級的負載電流通過開關(guān)管U1;電流i1-為正而電壓銳。變負，即開關(guān)管V1關(guān)斷、V2導通時，原來在繞組W11中的電流因V1，關(guān)斷而轉(zhuǎn)移到繞組W12中，電流方向不變，故實際上是二極管碭續(xù)流。當t=魯7'，時，負載電流iL下降到零，而后通過開關(guān)管V2反向增加。由此可知：在純電阻負載時，只有開關(guān)管中有電流;而在感性負載時，開關(guān)管和二極管中都有電流流過，但是在任意時刻只有一個器件通過電流。

2，開關(guān)管V1和V2導通時間小于180°

如果開關(guān)管V1和V2的導通時間減少，則輸出電壓為寬度小于180°的方波，如果是電阻負載，則負載電流iL;的波形和電壓U。的波形相同，如圖1(d)所示。在感性負載時，電感電流的波形為一個三角波，如圖1(e)所示。開關(guān)管V1導通，電流iL在電壓仍。的作用下上升;開關(guān)管V1關(guān)斷，電流iL經(jīng)二極管碭續(xù)流，電流下降。D2續(xù)流使電流Ui加在繞組W12上，故輸出電壓為負9如圖1(e)中的陰影部分所示，從而造成輸出電壓U。的畸變。如果開關(guān)管V1，和V2的導通時間大于TS，則在感性負載時輸出電壓U。成180°寬的方波，且不再受開關(guān)管V1，和V2導通時間變化的影響。

推挽式變壓器的設(shè)計分為AP法和KG法兩種設(shè)計方法，這兩種設(shè)計方法都是以幾何參數(shù)進行設(shè)計，主要區(qū)別在于，KG法是AP的基礎(chǔ)上考慮了電壓調(diào)整率，即加入電壓調(diào)整率參數(shù)。下面是兩種方法設(shè)計流程：

第一：計算視在功率：

PT=Po(1+1/G)1.414

式中的PT 是視在功率，Po是輸出功率，G是變壓器的能量傳遞效率，

第二：計算KE：

KE=0.145Kf^2Fs^2Bw^2 x 10^-4

式中Kf是波形因素，方波為4，正弦波為4.44，F(xiàn)s是開關(guān)頻率，Bw磁通密度。

第三：計算KG：

KG=PT/2aKe

式中a 是電壓調(diào)整率

磁環(huán)KG用以下公式進行計算：

KG=Ae^2AwKo/MLT

式中的Ae是芯的有限面積，Aw 是芯環(huán)的有限面積，MLT是每匝線圈的長度。

第四：根據(jù)KG值選擇磁環(huán)的大小。

第五：計算AP：如果是KG法設(shè)計變壓器，不用這一步。

AP=(PT x 10^4/KoKfFsBWKj)^1/1+x

式中Ko是變壓器窗口使用系數(shù)。Kj是電流密度比例系數(shù)，X 是磁芯類型常數(shù)

第六：根據(jù)AP值選技磁環(huán)的大小，如果是使用KG法，不用這一步。

第七：計算原邊線圈數(shù)：

NP=Vs x 10^4/KfFsBWAe

式中的NP為原邊線圈數(shù)，Vs是最小輸入電壓。

第八：計算原邊峰值電流

Ip=Po/VsG

第九：計算電流密度：

J=PT x 10 ^4/KoKfFsBwAp

第十：計算原邊線圈的線經(jīng)：

Axp=Ip/J

如果是全波整流Ip需要按0.707進行折算。公式如下：

Axp=0.707Ip/J

第十一：根據(jù)Axp值選擇導線規(guī)格：

第十二：計算原邊線圈阻值：

Rp=NpMLT UR/CM x 10^-6

第十三：計算銅損：

Pcup=IpRp

第十四：計算副邊線圈數(shù)：

Ns=(VoNp/Vs)(1+a/100);

第十五：計算副邊線圈線經(jīng)：

Axs=Io/J

式中的Io的是輸出電流：如果是全波整流，需要按0.707折算。

Axs=Io x 0.707 / J

第十六：根據(jù)Axs值選擇副邊線圈的導線規(guī)格。

第十六：計算副邊線圈電阻：

Rs=Ns MLT UR/CM x 10^-6

第十七：計算副邊銅損：

Pcus=IoRs

第十八：計算總的銅損：

Pcu=Pcup+Pcus

第十九：檢驗電壓調(diào)整率：

a =(Pcu x 100)/Po

第二十：計算滿足效率下的總損耗：

Pc=Po/G-Po

第二十一：計算允許的鐵損：

Pfe=Pc-Pcu

第二十二：根據(jù)線路計算實際發(fā)生損耗：

W/kg=0.165 x 10^-3Fs^1.41Bw^1.77

第二十三：計算實際鐵損：

Pfes=W/kg Wtfe

式中Wtfe是單位內(nèi)的鐵損：

第二十四：根據(jù)實際鐵損值和允許鐵損值檢驗鐵損是否達標：

第二十五：計算單位面的損耗：

Q=(Pcu+Pfes)/As

式中As是磁環(huán)總面積。

第二十六：根據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)檢驗總體設(shè)計是否達標。