【正文】 相位角代入Ｕ。中，可得 ｌ替 第３章逆搬系統(tǒng) ｕ。＝罷羹麟ｑ吣…州 。警萎洶８莩，爭(zhēng)《哇８，１ 故 瞧５， ＠６， 啪２薹魯扣ｎ儀孕＋予咖和吲ｎｋ（ｏ，ｔ ｌ；ｌ ｌ【＝ｌ代入式（３．５），可以得到輸出嘏壓靜基波囑俊，當(dāng)半個(gè)廚麓內(nèi)矩形脈 沖數(shù)Ｎ不是太少時(shí)，各脈沖的寬度６；都不犬，可以近似地認(rèn)為ｓｉｎ魯ｍ叁，因此 ‰一半驢Ｎ掣‘辯 ＠７， 囂霓輸出基波邀基幅篷Ｕ。等167。頊熬寬８。騫正磁豹關(guān)系。說明調(diào)繁參考痿號(hào) 的幅俊從而改變備個(gè)脈沖的寬度時(shí)，就實(shí)現(xiàn)了對(duì)逆變電路輸出電壓基波幅值的平 滑調(diào)節(jié)。計(jì)算結(jié)果還表明，這種ＳＰＷＭ輸出能夠有效地抑制ｋ＝２Ｎ－－１次以下的 低次滲波，夔存褒鑫次諧波龜疆。 在數(shù)字控制中用單片機(jī)產(chǎn)繳ＳＰＷＭ波形正是基于上述的采樣原煺和計(jì)算公 式。對(duì)于閉環(huán)控制的逆變電源，為了使輸出電壓的穩(wěn)定，要隨時(shí)調(diào)節(jié)調(diào)制度Ｍ， 然囂羧據(jù)上透公式實(shí)薅謗葵毽務(wù)令弒寬。 ３．４高頻變壓器設(shè)計(jì)ｎｌ枷 魄力電子設(shè)鋸的高頻化是其發(fā)展趨勢(shì)。因?yàn)?，只有高頻化才能小型他和輕量 仡。相應(yīng)靜高頻磁囂侔設(shè)計(jì)毽秘益重要。 ３．４．’高頻磁性材料 磁性奉｜辯，按矮辮頹力漿火小，可分為軟磁耪辯秘永磁（硬磁）毒孝料。軟磁 材辯是指矯頑力小、容易磁化的磁性材料。衡量軟磁材料的指標(biāo)主要有飽和磁逶 密度、損耗、相對(duì)磁導(dǎo)率及溫度特性等。 軟磁毒｜糕是瓣牲器終豹?；删Y殘都分，舞顯理我電力電子裝霉中各彈磁牲器 基≯攀背規(guī)控制豹太雕鐫邋燮逛源研究 件的鐵心主要采用高頻鐵磁性材料。高頻鐵磁性材料按其制成品形態(tài)分類主要有 粉芯；｝ｎ帶繞鐵心兩類，其中粉芯類主要有：軟磁鐵氧俸、金屬磁粉芯（包括鐵粉 落、鍰戇韜耪芯、毫逶磁羧蕊穩(wěn)緩葵會(huì)金耪蕊）；豢繞鐵心類主簧蠢：緩莫合金、 菲晶及微晶合金。常用的離頻磁性材料是軟磁鐵氧體，本節(jié)將對(duì)其作簡(jiǎn)單介紹： 軟磁鐵氧體具有細(xì)窄的磁滯回線，較高的磁導(dǎo)率，可觀的磁感威強(qiáng)度，較高 的電阻率，不需要像硅鋼片那樣制成薄片來降低渦流損耗。軟磁鐵氧體有錳鋅鐵 氧髂秘鐐鎊鐵氧俸秀大類。鑲鋅類茲飽和磁邋密度一般失０．ＳＴ友農(nóng)，秘鼴磁導(dǎo)率 為１０００～３０００，主要羽予麓俸頻率１ＭＨｚ璇下的電磁器徉，兩鑲鎊類電阻率贏， 其飽和磁通密度一般為０．３～０．４Ｔ，主要用于工作頻率１ＭＨｚ以上的電磁器件。 ３．４．２高頻變壓器參數(shù)計(jì)算 程魄源設(shè)備中主要用鍰鎊類軟磁鐵氧俸，威滾足下列各項(xiàng)條傳： （１）其有較高的戇穩(wěn)磁感應(yīng)強(qiáng)度Ｂ。和低豹糕余磁感應(yīng)強(qiáng)度Ｂ。菪Ｂ。高，曩｜ｊ繞 組匝數(shù)可以減少，銅損也隨著減少。反之，銅捅增大。 （２）在高頻下具有低的功率損耗損耗會(huì)降低效率，同時(shí)增加發(fā)熱。損耗由銅 損和磁損綴戎。匝數(shù)多，銹擐太；匝數(shù)少，磁損大。無論是銅摜火，還是磁損大， 都會(huì)移致發(fā)熱嚴(yán)重。 （３）適中的磁導(dǎo)率決定匝數(shù)的是磁感應(yīng)強(qiáng)度，而不是磁導(dǎo)翠。因此，相對(duì)磁 導(dǎo)率為２０００左右的材料，正作頻率在３００ｋＨｚ以下；頻率在５００ｋＨｚ～１ＭＨｚ時(shí)， 相對(duì)磁鼯率為１０００左右。 《◇鞍蹇夔囂里轟爨爨燾是磁毪耪籽失去戳蠖魏瀑痙。一黢蘩求在２００＂Ｃ璦 上，稀變壓器的工作溫度則在８０＂Ｃ左右，這對(duì)Ｂ。己降低虱常溫辯酌８０％，麗且磁 損在超過８０＂Ｃ時(shí)，已呈上升趨勢(shì)，會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱上升的惡性循環(huán)，威該避免。 變服器是逆變電源中的核心元件，許多其他主電路元件的參數(shù)設(shè)計(jì)都依賴于 交壓器馳參數(shù)，因此首先蓑贏設(shè)計(jì)交壓器。本系統(tǒng)孛高頻交換電鼴巍全耩和單壤 反激魄路，就其交壓器豹Ｚ俸形式孬言，可分為疆太類： （１）雙極性變壓器：全橋電路為雙端電路，蒹變壓器屬于雙極性。其一次繞組 第３章逆燮系統(tǒng) 在一個(gè)蘑耱內(nèi)戇蒸受半周垂，麴上的電壓鶼耬值窩踩寬穰等，瑟方自籀愛；一次 繞組中正負(fù)半周的勵(lì)磁電流大小相等，而方向相反。其磁感應(yīng)強(qiáng)度變化如圖３．４ 所示。磁性中沒有贏流分量。工作時(shí)的最大磁感應(yīng)強(qiáng)度Ｂ。《Ｂ。，只有Ｂ。滿時(shí)，Ｂ。 方虢黼。 圖３。４雙極性變壓器磁蕊工弗狀態(tài)示意翻 Ｆ毽３．４ｔｈｅ ｓｋｅｔｃｈｍａｐｏｆｔｈｅｓｔａｔｅｏｆａｍｂｉｐｏｌａｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ＇ｓｍａｇｎｅｔｉｃ∞攤ａｔｗｏｒｋ （２）單極性交聰器：輔助電源的單端反激電路屬于單端電路，其變聰器為單極 毪。譙一個(gè)兩蘩內(nèi)，一次繞綴蠹囂士一個(gè)單囪躲洚毫壓，磁心擎囪聚磁，磁感應(yīng)強(qiáng) 度在Ｂ。與Ｂ，之閫變化，如圖３．５所示。減?。?。，增大Ｂ。，可以使△Ｂ—Ｂ。一Ｂ， 增加，降低匝數(shù)，減小銅損。 Ｂ， 肆ｌ ，’ ‰ 輟， ， ｆ 匕產(chǎn)一ｌ罄 ／ ｊ Ｊ Ｊ ７ ／， ， ， 鼙３。５攀綴性變囂器磁芯ｌ＝話獲態(tài)承意篷 Ｆｉ９３．５ｔｈｅ ｓｋｅｔｃｈｍａｐｏｆｔｈｅ ｓｔａｔｅｏｆｓｉｎｇｌｅｐｏｌｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ＇ｓｍａｇｎｅｔｉｃｃｏｒｅ ａｔｗｏｒｋ 爹囂套纓全援邀鼴裹頻變藤器設(shè)詩(shī)，箕麓攆對(duì)，宅戇置捧龜蓮、魄滋豢不是 基于纂囂輟控瀚靜太聚戇逆交迫滋研究 歪弦渡，囂熬葵王攆捩囂與王頻交纛器是不～樣熬，沒詩(shī)公茂毫毒爨零溺。 （１）變服器匝數(shù)比假設(shè)系統(tǒng)贏流輸入電壓最小假為ｕ躺，當(dāng)調(diào)制度Ｍ－１時(shí)， 遞交耩輸出簸大邀蕊有效篷為 ｕｐｌ－等 效馕田用下戲結(jié)算： ＠８） 綴設(shè)系綾舜關(guān)頻率秀ｆｌ，釋美髭送設(shè)囂必≮，瑟囂產(chǎn)鍪豹誤差魄蓬弱蘩波有 ｕ礦罵筍 ｃ㈣ 在最不利的情況下，逆交橋輸出ＳＰＷＭ波中的旗波分嶷和死區(qū)弓ｌ起的港波誤 差分鷥?cè)睿保福?。，于是魏懿遂交轎轅密實(shí)舔鴦鼙在交篷器一次鬻豹驀波分爨為 Ｕ≯一Ｕｐｔ－ＶＰ２ （３＋１０） 如果希攝逆變器輸出電滕有效值為Ｕ。，此電壓即為變聰器二次電壓，可得變 壓囂～二次綴數(shù)魄莨為 ｌ（。堡 Ｕｐ （３．１１） 考慮開必器件學(xué)通電阻影響，實(shí)際調(diào)制魔值驤及濾波電感基波疆降，突際選 擇變壓器匝數(shù)比要稍微高予上短的計(jì)算值。 （２）鐵，167。的選取計(jì)算融縋數(shù)魄后，可授據(jù)以下公式選取合適的鐵心： ＡｃＡ?！非崖? 式中 ＠蚴 Ａ。一鐵心磁路裁磷積；Ａ，一鐵心窗蜀鬣鬏；‰—最大輸密功翠；ｆＩ 一黟關(guān)菝率；ＡＢ—鐵，玉在一令王終弱幫內(nèi)允誨戇王終磁遙爨度；ｄｃ—燮囂器繞組 導(dǎo)體的電流密度；ｋ。—繞組往鐵心窗口中的填充系數(shù)。 第３章逆變系繞 根據(jù)以上公式計(jì)算出鐵心應(yīng)具備的截面積一窗口面積后，可以在生產(chǎn)廠家提 供的產(chǎn)赫手髓中查找合適的鐵心，使其形狀和尺寸滿足要求。選擇一個(gè)合適的 ＆Ａ。馕，戩怒交基器鐵，◇忑終磁塞懿交純爨黯控裁在逶當(dāng)熬藏灞蠹，盈鏈繯涯 鐵心搿朋可以繞得下變魘囂的全部繞組。 （３）繞組匝數(shù)選定鐵心后，便可以計(jì)算繞組匝數(shù)。由于匝數(shù)比已知，可以首 先計(jì)算一次或二次繞組匝數(shù)中任意一個(gè)， 然艏根據(jù)匝數(shù)比推算出另外一個(gè)。通常 謗霧：次垂數(shù)更容易些，謗霧公式舞 Ｎ：』Ｌ ＡＢＡ。 （３．１３） 式中 Ｎ—所計(jì)算的繞組匝數(shù)： Ｓ?！@一繞縫承受茨最大茯一移甏羧；冀定義秀 ｓｖ２ｊｆ。ＨＴ 式中 ｕ，一繞組電壓幅德； ｄｔ （３。１４） ＡＢ—鐵心工弦盼克誨的磁感應(yīng)焱度； Ａ?！F心截稀積。 為了保證在任何條件下鐵心都不飽和，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該按照最犬伏一秒面積計(jì)算匝 數(shù)。因?yàn)殡娐分须妷旱牟ㄐ味际欠讲?，所以最火伏一秒面積的計(jì)算可以簡(jiǎn)化為電壓 和脈沖蹙度的乘積。通常計(jì)舞二次側(cè)最大伏一秒濺積較為方便。一次繞組匝數(shù)可以 逶遺二次繞綴垂數(shù)幫整數(shù)魄攘算褥騖。 （４）繞組導(dǎo)體截面積搬據(jù)流過每個(gè)繞組的電流值和預(yù)先選定的電流密度，即 可計(jì)算出繞組導(dǎo)體截面積Ａ。： （３．１５） Ａ。＝ｉＩ 式中 Ｉ—流過繞組的電流值； 基于犖片機(jī)控制的太閉麓逆變電源研究 ｄ，一繞組譬體的電流密度。 變聰器所俄用大繞線線徑糙細(xì)非常重簧，它決定可邋過電流的大小，亦即所 栽瓣供麴囂數(shù)大，ｌ、麴暴選爝不當(dāng)攥｜ｌ壽使炎雉囂燒毀熬魅殮。 167。）變壓器設(shè)計(jì)的其他闖鼷 １）澈極性變壓器的磁路中一定疆有氣隙，以防止飽和。氣隙的方式有兩種：一 是粼逐磁心囂辯孛鏈進(jìn)囂瘞繃王；＝是瘦搦磁，辦鞋，襲其接觸囂上墊絕緣拱辯。 筠繞組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：通常的繞線架掏有簡(jiǎn)易繞法及三明治繞法等。掰謂三孵治繞 法是將次級(jí)線圈夾在初級(jí)線圈內(nèi)，若二次側(cè)通過大電流則因二次側(cè)接近鐵芯，可 躐痧一次錙輾念楚襖蕊熬褰羰雜舔，降低鋼按簿。 秘蠢頻變滕器靜援耗：離頻變壓器豹纛流損耗是由線鼴的銀損耗造成的。毫頻 交壓器的交流損耗是由高頻電流的集膚效應(yīng)以及磁芯的損耗引起的。高頻電流通 避嚳線辯總是戇國(guó)予麩表瑟滾遙，這會(huì)毽等線瓣有效流ｌ：霞瑟狠減奎，勢(shì)嫠導(dǎo)線茨 交、瀛等效阻抗滋逮予鋸電阻。舞頻電流對(duì)囂體戇穿透熊力與舞關(guān)頻鬻的平方根成 威比，為減小交流銅阻抗，肆線半徑不得超過高頻電流可達(dá)深度的２倍。但為了減 小集默效應(yīng)，蜜瓣《耩更綱戇導(dǎo)線多毅勢(shì)繞，｛囂苓壤一寢凝簿線繞鍘。 ∞濺感窩分蠢毫簽：在竣詩(shī)怒頻交垂囂游，寅時(shí)露黌考慮潺感＿秘分蠢嗽騫豹影 響，這是由于變壓器繞組與功率殲關(guān)器件相聯(lián)，當(dāng)開關(guān)器件關(guān)斷時(shí)，繞緞漏感中 瓣鐨存縋滋箋釋簸瑟使舞美器待瓣毫應(yīng)鴦增大，影翡殲美囂俘工籜瓣霹靠經(jīng)并導(dǎo) 致舞關(guān)器籜關(guān)獗孵鍛褰豹稻博穗灌感強(qiáng)端產(chǎn)生失峰獲嗽疆，繪囂關(guān)囂終遺或過嘏 聰。最然可以采用吸收電路加以解決，儇會(huì)形成較大的損耗。而且過大的漏感還 會(huì)造成蠢空磁豹損失。函筵焱選擇鐵心終梅笈繞鑭交囂囂辯，應(yīng)盡熬減少瀛戇。 藏少潺感瓣撰瓣主要存； （１）減少繞組匝數(shù)，選用高飽和磁密、低損耗的磁性材料做鐵心。 （２）減小繞綴簿度，增翻繞綴商度。 圓盡霹憝躐，ｌ、繞組闖熬絕緣蓐度。 （４）原、副邊繞組采用分層交靜繞制。 當(dāng)離頻殲笑電源變壓囂能輸密電壓較籬，豢輸密繞綴豹凝數(shù)幫瀑數(shù)較多辯， 第３章遞交系繞 還廒考慮分布電容的影響，遺怒因?yàn)榉植茧娙輹?huì)引起開關(guān)器件的電流尖峰，增加 舞笑器黲夔拜逶豢耗，芬ｌ蔫援鈴振蕩著璞嬲瓣簇予耄｜｜Ｉ。 減小分布電容的措麓主要有： （１）袋矮靜毫鬢藏酌辦法。 （２）降低靜態(tài)電容，采用介電常量小的絕緣材料，適當(dāng)增加絕緣材料的厚度， 減少對(duì)應(yīng)巍積，尤其殿減小麓艇繞組鮑分農(nóng)電容。 （３）菠確安攤繞組極憔，躐小它們之闡的電使黧。 ３．Ｓ輸逝粒濾浚卷設(shè)詩(shī)“168。螃 逆變橋輸出脈寬調(diào)制波中的高次諧波難要分布在開關(guān)頻率附近，為了獲得良 好的輸?shù)哦哲b正弦波形，盛須利鼴ＬＣ低邋濾波器演除開關(guān)頻率附近麴舞次諧波。 濾波器的選鐸標(biāo)準(zhǔn)是僚證合驥的噪聲抑制能力，輸國(guó)阻抗和合適的逆燮電流應(yīng)力。 一簸瑟害，Ｉ＿Ｃ濾波囂靛截止頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)｛聶予囂關(guān)羧搴，透ｌ｝｜：，象辯囂次潢波其有驥 顯的衰減作用，其截至頻率邋常選擇在開關(guān)頻率的１／１０～１／５藏右?？蛰d時(shí)ＬＣ濾 波器會(huì)產(chǎn)嫩約２０ｄＢ的諧振峰，從而限制電壓調(diào)節(jié)器的截止頻率，導(dǎo)致了較差的性 裁，懿｛氛鶼藏壹頻率、離輸爨藤抗和波形精交。瓣藏對(duì)于鬣次受載眩瀛譖渡仍其 有較高的輸出阻抗，因此ＬＣ濾波器在一定程度土決定了逆變器豹性熊。 表蘧餐來好豫ＬＣ濾波參數(shù)越大，系統(tǒng)輸出波形戇好。實(shí)醞上，濾波融『丑ｊ常數(shù) 越大，不僅濾波電路的體積和煎量過大，而且濾波電路引起的相位滯臌變大，采 震耀環(huán)潑影反饋控裁孵，整今系絞戇穩(wěn)定瞧越茇。程反，濾波參數(shù)逡熬過奪，系 統(tǒng)巾的高顴分量得不到很好的抑制，輸出瞧醛不能滿足波形失糞度的要求。因此， 選掭濾波囂參數(shù)薅，黌綜會(huì)考薅這囂方莛瓣因素。 一般選?。蹋脼V波器的諧振頻率面。滿足 ｝ 幫。２’景２０，１Ｘ ２囂鬈 ～∽ 葵孛，ｆｔ表示囂關(guān)頻搴，ｋ裊變匿器藤數(shù)澆。 ≤３。１６） 濾波電路時(shí)間常數(shù)確定后，還要分別確定濾波電感和濾波電容的值。Ｌ和Ｃ的 基丁單片機(jī)控制的太陽(yáng)能逆變電源研究 選取都很重要。一般說來，加大濾波電感，可以減小流過濾波電感的電流紋波， 從而相應(yīng)減小了流過功率開關(guān)管的峰值電流，減小了器件損耗。而且濾波電感加 大，一定負(fù)載下的系統(tǒng)阻尼加大，系統(tǒng)的控制穩(wěn)定性增加。但是，濾波電感增加， 濾波電路的體積和重量明顯加大，而且濾波電感上的基波壓降增大，影響了基波 電壓的輸出。從逆變器輸出阻抗的角度看，ＬＣ濾波器中的電感應(yīng)當(dāng)盡量小，因?yàn)?它決定了逆變器低頻時(shí)的輸出阻抗。但是這樣就會(huì)增加濾波電感的紋波電流，為 了獲得同樣的濾波效果，必須增大濾波電容，電容選取不方便。因此，濾波電感 即不能選的太小，又不能選的太大，要綜合考慮各方面的因素。目前，沒有具體 的公式用于計(jì)算濾波電感的值，多憑經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)選取。 ３．６全橋型逆變主電路元器件參數(shù)的確定 ●逆變器的主要技術(shù)指標(biāo)： １）輸入電壓：１２Ｖ，ＤＣ（輸入范圍為１０．５—１５Ｖ） ２１輸出電壓：２２０Ｖ／５０Ｈｚ，ＡＣ ∞輸出電流：最大１．５Ａ（有效值） ４１額定容量：３００ＶＡ ５）全橋逆變開關(guān)頻率：２０ｋＨｚ ●高頻升壓變壓器參數(shù)的確定 （１）匝數(shù)比七 當(dāng)系統(tǒng)調(diào)制度Ｍ＝Ｉ時(shí)，直流輸入電壓最小值ｕ。為１０．５Ｖ，根 據(jù)式（３．８）逆變橋輸出最大電壓有效值為： ｕｐｌＩ等１７．４２Ｖ 選定逆變器開關(guān)頻率為２０ＫＨｚ，死區(qū)時(shí)間為新ｓ，根據(jù)式（３．９）死區(qū)產(chǎn)生的誤 差電壓的基波有效值為： ｕ礦鬻