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正弦波逆变器中的稳压设计

    我们知道一般现在的离网正弦波逆变器都是两级的电压变换结构,即DC-DC和DC-AC。
      我们先来看看DC-DC。
      一般应用的逆变器的输入电压基本都是低压直流供电(比如车载环境,蓄电池供电的移动电源设备等),这种应用环境下逆变器中的一级升压电路(DC-DC)比较常见的都是推挽拓卜,属于正激类电压变换结构,而它的稳压环路在实际产品中我们也见到了很多的设计方法,如:前级开环设计、前级准闭环设计和前级闭环设计等。我们就从以上几种方法中分析其特点。
       前级开环设计:
这种方法设计的逆变器常见于小功率的逆变器中,车载上的应用很多,我个人分析原因是,一般车载环境下输入电压较高(很多14.5V-15V的)这样的话如果准闭环带轻载时前级震荡,机器很不稳定。开环的话能解决很多问题。其特点为:
1,结构简单,前级升压电路不需稳压。
2,省略了稳压环路,可以使产品做得更紧凑。
3,在低端市场中直接与成本挂钩。
4,由于前级开环,使机器在全电压输入的环境下变压器的开关都是处在最大的占空,变换效率也是高的,在空载时,前级的损耗也是明显的。
5,DC-DC级的输出电压不受控制,在高输入电压的环境下,直接威胁母线电容及H桥管安全。
6,这种结构不稳压,需要在变压器上下功夫,需要控制漏感,对变压器的一致性有一定的要求。
     前级准闭环设计:
这种方法设计的逆变常见于中小功率的逆变器中,其特点为:
1,前级电路相对简单,且能在部分输入电压下,DC-DC级能做到稳压。
2,省略了续流电感,提高了效率,降低了结构成本,便于设计。
3,由于此电路的特殊性,输入电压在较高或轻载的情况下,电路处于闭环状态,控制了母线电压在一定的范围内。
4,在轻载(几十瓦)的负载环境下,如果此时输入电压仍然较高,由于线路闭环,没有续流电感的存在,前级出现震荡,造成母线电压不稳,偏磁造成的推挽单边发热现象轻则影响效率,重则导致线路的不稳定造成炸机。
5,也有的机器的设计是两级相对隔离的供电方法(驱动级的供电),在主变压器上做了一组辅助绕组,这种方法也是一种很好的设计,但缺点也是明显存在的,需要注意。在前级高输入电压的情况下,DC-DC级的工作势必存在闭环,如果设计的闭环较深则容易使后级(DC-AC级)的供电电压不足,现象是:输入电压高时,逆变器没有输出电压或出现输出严重“打嗝”,造成整机不稳定。
6,由于准闭环在前级低输入电压下没有工作,变压器的开关处在最大占空,造成待机电流显著增高(相比输入电压比较高时)直接造成机器在全电压范围下工作时的电流范围变大,此现象在中等功率(1000-4000瓦)前级多变压器组合电路中比较明显。
    前级闭环设计:
我们在一般常规的逆变器中见到的比较少,我分析有几点原因:整机的成本和电气结构,再者就是现在普遍常用的SPWM芯片都有稳压功能,且调制幅度都很大,允许母线电压有很宽的活动范围,也能输出高精度的电压,这就使前级闭环变得不太重要。
特点:
1,前级(DC-DC)标准闭环,母线电压稳定。
2,由于标准闭环,前级在全电压输入范围都在闭环,因而在空载待机状态下损耗可以非常小。
3,由于母线电压的稳定且能随输出状态调整,使得后级(SPWM+H桥)可以做到开环设计。
4,开环的后级不需稳压,使得后级效率提高。
5,后级不需稳压,相对于后级稳压的结构来讲,桥管的电流应力要小的多,同等配置下,功率余量更足。

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点击次数:1298  发布日期:2014-08-29  【打印此页】  【关闭


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