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高性能脉宽调制稳压型逆变器

时间:2006/7/6 9:29:00  作者:  来源:ic72  浏览人数:1790
 
 

      本文介绍一种采用脉宽调制逆变驱动模块NB-950制作的逆变器。它具有性能优良、可靠性高、电路简单、制作容易、成本低等特点。用NB-950作驱动器件的逆变器,只需适当改变功率转换电路及其元件参数,便可形成直流输入电压为6~600V、逆变输出功率为20~2000W的各种规格逆变器产品。

      技术指标

  本文介绍一种直流工作电压24V、输出功率1000W的逆变器,其主要技术指标如下:(1)能正常工作的直流电压范围:21~32V;(2)输出电压:50Hz、220V,波形为脉宽可变的方波;(3)输出功率:额定1000W,最大1200W(阻性负载时);(4)输出电压稳定度:当输入直流电压在21~32V范围内变化,或负载由空载至满载变化时,输出电压变化均小于6%,允许突然加载或掉载;(5)具有开机软启动保护、过荷短路保护、输出过压保护等功能,保护值可调;(6)整机效率:≥80%(800W阻性负载时);(7)具有充电功能。

  工作原理

  该逆变器电路如图1所示。NB-950内部原理框图如图2所示,其主要性能参数见附表。机器工作时,模块⑥、⑦脚交替输出的驱动信号,其脉宽受反馈到②、③脚的输出电压取样信号及加到⑨脚的电流取样信号控制,驱动两臂场效应功率管轮流导通,在输出变压器次级绕组输出稳定的220V交流电压。当输出电压因输入直流电压变化或负载变化而波动时,NB-950内部电路会根据②、③脚取样信号的变化自动调整脉冲宽度,使逆变输出电压稳定不变;而当输出过载或短路,使功率管工作电流过大时,NB-950则根据⑨脚上的过流信号,将脉宽限制在一定值,达到限流保护的目的。万一电路失控,输出电压升高,达到调定的过压保护值时,NB-950将自动关闭输出,并保持自锁状态,从而避免损坏用电设备。过压保护值由W1调节,输出电压由W2调节,过流保护值由W3调节。图中,R1~R8为防振电阻。R9是电流取样电阻,取样信号经R10、C1滤波后送至NB-950⑨脚。R11、C3组成削尖峰电路,用以削减功率管开、关瞬间产生的脉冲尖峰,防止管子过压击穿。K为逆变—充电转换开关,置于1位时,逆变器工作;置于2位时,逆变器停止,同时220V市电通过输出变压器降压,经两臂功率场效应管内的续流二极管整流,对蓄电池充电。

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  元件选择

  功率管选用VDS≥120V、IDM≥30A的V-MOS管,例如IRFP250,每臂4只并联应用。电流取样电阻R9可用16只0.1Ω、2W的金属膜电阻并联获得。转换开关K要选用触点电流大于5A的双刀双掷开关。输出变压器B是关键元件,对整机性能影响较大,需自制。铁芯要选用窗口大一些的优质矽钢片,芯柱截面不小于35cm2。初级线圈用10mm2丝包扁铜线绕30+30匝,中间抽头;输出绕组用φ1.2mm漆包线绕400匝,280匝处抽头;反馈绕组用φ0.3mm漆包线绕45匝。各绕组间绝缘要良好。

  安装与调试

  安装时,输入电源主回路的接线不能细,铜芯截面要大于8mm2,且走线要短捷。功率管要加散热片,每臂散热片面积≥500cm2。

  调试可按下述步骤进行:(1)调整输出电压。检查整机装配无误后,将W1调为零阻值(避免保护动作),W2调到最大阻值,W3中心头调到下端,逆变器输出接上100~200W电灯作负载。通电如无异常,应有输出电压。调节W2,输出电压应随W2的阻值减小而上升。调到220V后,改变输入直流电压,从21V调到32V时,输出电压变化应小于220V±6%。输入直流电压不变时,改变输出负载,从空载到满载,输出电压变化也不应大于±6%。(2)调整过压保护动作值。输出接上一定负载,调节W2,使输出电压升到预定保护值(例如260V),再缓慢调节W1,使过压保护动作,自动关闭输出。然后关机,再开机试验,反复几次,调准保护阈值。需说明的是,过压保护动作后,电路处于自锁状态,要关机断电数秒后再开机,才能解除保护。(3)调整过流保护值。逆变器输出端接上1.5倍额定功率负载(例如1500W电炉),开机后输出电压可能因超负荷低于调定的220V。这时一面观察输出电压,一面缓缓调节W3,当调到输出电压明显下降时,即是过流保护已经动作。

  装配调试过程中必须注意,由于场效应管栅极易被异常电荷击穿损坏,安装调试过程中严防烙铁漏电,严禁电路带电焊接。测试管子漏极和源极耐压时,栅极必须先与源极短接,不能悬空,否则一通电即坏。

  图3为6V供电的60W逆变器电路图。由于工作电压低,不能使用VMOS管,而采用普通双极型管3DD15A。因NB-950驱动电流较小,要接成达林顿工作状态,以保证足够的电流放大倍数。当然使用β≥500、ICM≥15A的达林顿晶体管更为简便,但费用要增加。输出变压器选用窗口较大的铁芯制作,芯柱截面≥8cm2。初级用φ1.56mm漆包线绕31+31匝;次级用φ0.33mm漆包线绕1600匝,1140匝处抽头;反馈绕组用φ0.2mm漆包线绕180匝。

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