一种高压正弦波变频逆变电源

本文采用一对U型非晶合金作为高压高频变压器的磁芯，这种材料的饱和磁密可达1T，且磁导率较高，在设计变压器时可不加气隙，使漏感减到最小。

经过重新处理后的高压变压器参数为：Ls=0.08H，Rs=55Ω，Cs=3500pF，其谐振频率为fo=9.5kHz，可基本满足需要。

应该指出的是，DC/AC部分输出的方波经LC和变压器滤波后虽然能得到正弦波，但不同的频带滤波效果是不同的。方波由基波和一系列奇数次谐波组成。在低频时，谐波频率也较低，由图5（a）可见谐波的衰减较小，造成输出正弦波的正弦度不是太好，而高频时，谐波频率较高，衰减很大，使变压器可以输出标准正弦波。如图5(b)所示。

（a）输出电压波形（5kHz）

（b）输出电压波形（10kHz）

图5 不同频率时的输出电压波形

3．2 输出交流频率的控制

对输出频率的控制是通过改变SG3525芯片的调制频率来实现的。SG3525的脚3(SYN)是输入同步端，由80C196的HSO口输出的频率可调的脉冲经缓冲后送入该脚，即可改变SG3525的振荡频率，从而实现输出频率的改变。如图6所示。

图6 SG3525频率控制示意图

3．3 输出交流幅值的控制

对交流输出电压幅值的控制可采用开环或闭环控制的方法，开环控制比较简单，容易实现，且可靠，但精度不高，对负载和电网的波动敏感。因此，本例采用闭环控制以实现对交流输出幅值的控制，如图7所示。电压反馈值和输出给定值进行比较，并经SG3525内部的运放放大后，得幅值可变的直流电压。该电压与内部三角波比较后，可控制SG3525的输出脉宽的大小，改变DC/DC输出电压值，从而改变DC/AC的输出电压幅值。

图7 交流输出幅值控制电路示意图

3．4 恒流电路的设计

本文所设计的电源是一个电压源，但在实际使用过程中可能会出现需要限制输出电流的情况，因此，设计了一个恒流环节。原理如图8所示。电流给定和电流反馈信号比较放大后，经二极管隔离后送入SG3525的脚8（SS）。脚8正常电压约＋5V，当其电压降到＋5V以下时，输出脉宽就开始被缩短，当电压再低到一定程度时，脉冲输出将被封锁。因此，可将此恒流电路看成是一个电流外环，正常运行时，电流给定值大于电流反馈，PI调节器饱和，不影响SG3525的使用；当电流反馈大于电流给定时，PI调节器输出开始下降，将脚8电压拉低，使SG3525输出脉宽减少，电源的输出电流随之减少，最后稳定在电流给定值。