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(shù)領(lǐng)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(lái)越多的應(yīng)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(diǎn),。在目前許多需要高壓電源的場(chǎng)合，采用高頻技術(shù)和軟開(kāi)關(guān)技術(shù),，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(lái)發(fā)展的方向,。

　　由于高壓逆變電源的應(yīng)用領(lǐng)域不同,，負(fù)載" title="負(fù)載">負(fù)載的阻抗" title="阻抗">阻抗也會(huì)不同；另外電源在工作時(shí)負(fù)載阻抗會(huì)隨溫度的變化而變化,，所以研究負(fù)載的變化對(duì)逆變電源輸出參數(shù)的影響有著重要的意義,，也是設(shè)計(jì)一個(gè)優(yōu)良電源的關(guān)鍵。本文根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的逆變電源，分析了負(fù)載阻抗變化的特性,。

　　1 實(shí)際電路及其工作原理

　　高壓逆變電源前級(jí)一般采用不控整流,、全橋逆變，后級(jí)采用串聯(lián)諧振軟開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu),。本實(shí)驗(yàn)電源也是這種結(jié)構(gòu),。由于電路實(shí)際中要求負(fù)載在短路時(shí)對(duì)系統(tǒng)影響很小，所以負(fù)載不能直接串聯(lián)在后級(jí)諧振回路中,，而采用負(fù)載部分接入的方式,，本實(shí)驗(yàn)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(gè)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(dòng)電路、保護(hù)電路和MOS管組成的全橋開(kāi)關(guān)構(gòu)成,；控制電路由TL494構(gòu)成,，可以通過(guò)改變脈沖寬度改變輸出參數(shù)；開(kāi)關(guān)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(xiàn)圈3股50匝,，副邊2股80 匝；5)諧振電容,。由14個(gè)22nf,、／1200V電容組成，構(gòu)成諧振軟開(kāi)關(guān)電路,，電路的設(shè)計(jì)諧振頻率為100KHz,；6)負(fù)載和其中四個(gè)電容并聯(lián)，采用部分接入形式,。此電路負(fù)載在試驗(yàn)測(cè)試時(shí)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(guò)的直流電壓轉(zhuǎn)換成高頻交流電,，再經(jīng)過(guò)高頻升壓變壓器和串聯(lián)諧振回路加到負(fù)載上,，使負(fù)載工作，調(diào)節(jié)回路的諧振頻率來(lái)調(diào)節(jié)輸出的電流和電壓,。

　　2 負(fù)載阻抗變化特性的分析和仿真

　　簡(jiǎn)化的逆變電源系統(tǒng)中諧振負(fù)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(fù)載電阻。為便于分析,，對(duì)于圖2我們可以等效為標(biāo)準(zhǔn)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(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

　　對(duì)于全橋結(jié)構(gòu)的串聯(lián)諧振逆變器,，其輸出電流與負(fù)載電阻的對(duì)應(yīng)關(guān)系如式(3)所示：

　　其中Ude為直流母線(xiàn)電壓，R為負(fù)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(hào)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(fù)載阻抗R,、諧振電感L和電容C決定,，其關(guān)系式為：

　　實(shí)際應(yīng)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(fù)載阻抗Rp的函數(shù)式,，在Rp取值在100 Ω到10k Ω之間時(shí)，我們利用Matlab仿真得Rp與IO的變化曲線(xiàn)如圖4所示,。

　　已知回路的電流,，可得負(fù)載Rp兩端的輸出電壓UO

　　由于IO是負(fù)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(shí)，我們利用Matlab仿真得到如圖5所示的Rp與U0的變化曲線(xiàn),。

　　由仿真曲線(xiàn)可知,，在負(fù)載在一定范圍變化時(shí)，電流電壓基本成線(xiàn)性變化,，以后逐漸趨于平緩,，電流電壓特性不再受負(fù)載阻抗變化的影響。

　　本文提出的試驗(yàn)用高壓逆變電源已應(yīng)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(fù)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(jié)論

　　本文根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的一個(gè)逆變電源,，對(duì)高壓逆變電源負(fù)載變化對(duì)輸出參數(shù)的影響進(jìn)行了理論分析和推導(dǎo)；根據(jù)理論分析,，對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行仿真,，給出仿真波形；最后根據(jù)實(shí)際應(yīng)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(jié)果對(duì)逆變電源諧振回路的設(shè)計(jì),、參數(shù)選擇具有實(shí)踐指導(dǎo)價(jià)值,。