逆变电源的设计及matlab仿真…论文

第二章 独立逆变电源的系统分析

2.2.3 无变压形式电路

即两级结构（DC-DC-AC），如图2-3所示，将直流电压经过非隔离变化后得到高压直流电压，再通过工频逆变得到交流电压。由于不采用变压器进行输入和输出的隔离，所以系统体积小、重量轻、效率高、成本低而且系统也不复杂。但是由于没有进行隔离，所以存在许多不安全因素，为了进行保护和防止干扰，必须采取许多防护措施。

蓄电池升压工频逆变滤波环节负载 图2-3 无变压器形式

由于本次设计主要是针对逆变电源进行仿真，综合比较上述方案，本设计最终将采用无变压器形式的主电路方案，设计中分为升压环节和逆变环节。

2.3独立逆变系统升压环节的比较和分析

本设计中，逆变器的输入为24V直流电压，而其输出则要求为稳定的220V交流电压，所以系统中必须有升压变压器。

升压环节实际上是DC-DC开关电源，由于DC-DC变换器的结构非常多，本文只介绍其中几种常见的结构电路：

2.3.1 正激式

如图2-4(a)所示，该电路结构简单，在变压器绕组中增加一个去磁绕组便可实现去磁效果，是中小功率变压器常用的设计方案，但是该电路变压器铁心单向磁化，利用率比较低，主功率管承受两倍的输入电压，只能适合低压输入电路。

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广西大学毕业设计(论文)

2.3.2 反激式

如图2-4(b)所示，该电路的形式与正激式变换器相似，主功率管承受的电压相同，但是变压器的接法却不相同。而从输出端看，反激式电路可以看做一个电流源，所以不能开路。

图2-4(a) 图2-4(b)

正激式变换 反激式变换

2.3.3 半桥式

如图2-5(a)所示，变压器铁芯不存在直流偏磁现象，变压器在两象限工作，功率管只承受电源电压，所以该电路适合用于高压中功率场合。

2.3.4 全桥式

如图2-5(b)所示, 变压器铁芯利用率高，容易采用软开关工作方式，功率管也只承受电源电压，但是功率器件相对比较多，而且存在直通现象，适合用于大功率场所。

图2-5(a) 图2-5(b) 半桥式变换 全桥式变换

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第二章 独立逆变电源的系统分析

2.3.5 推挽变换

如图2-6所示，电路结构简单，完全可以看作是有两个对称的单端正激式变换器组成的，所以变压器铁芯是双向磁化的，在相同的铁芯尺寸下，推挽电路可以比正激式电路输出更大的功率。但是如果该电路不能严格对称的话，铁芯就非常容易引起直流偏磁饱和，而且偏压器原边存在漏感，所以主功率管必须承受超过两倍的电源电压，因此适合用于低压大电流场合。

图2-6 推挽变换

2.3.6 直流升压斩波电路

如图2-7所示，该电路结构非常简单，控制方式简单，而且用直流斩波器代替变阻器可节约电能30%左右，所以直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源)，同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。

图2-7 直流升压斩波电路

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综合比较上述方案，本设计最终决定采用直流升压斩波电路作为升压环节的主电路，下面就简要的分析一下该直流升压斩波电路的工作方式。

如图2-7所示，升压斩波电路中的开关器件可以根据具体的应用需要来选择，其中二极管VD可以防止电容C通过电源放电。该电路的工作过程可以分为三种模式，其等效电路如图2-8所示。当电流连续时，该电路工作在模式1和模式2；当电流断续时，电路工作于模式1、模式2和模式3。

(a) 模式1

(b) 模式2 (c) 模式3 图2-8 升压斩波电路等效电路

当电流连续工作时，升压斩波电路的主要工作波形如图2-9(a)所示，设在t= t0时刻驱动V导通，在ton时间内，电路工作在模式1，开关器件V导通时间为ton，电路等效为两个回路，在直流侧，电感L中的电流按指数上升，由IL1上升到IL2，此时开关器件V的电压为0V，所以电感电压就为电源电压，又因此时的二极管VD截止，即电流为0A，直流电源的能量将全部储存在电感L中，负载上的电流由电容C放电来维持恒定。

在t1时刻驱动V关断，电路工作方式为模式2，此时电源和电感储能释放，同时向电容和负载供电。有Uo?ton?toffTUs，其中成为升压比，升压tofftoff比的倒数记作?,?和?的关系可以表示为：?+?=1，所以上面公式整理后

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