推挽式逆變器

　　圖1所示為推挽式逆變器的主電路及其工作波形。逆變器是由具有中心抽頭變壓器，兩只開關管V1、V2碭和兩只二極管D1、D2構成的，是一種完全對稱的結構形式。而且V1，和V2發射極接在電源的負極，驅動十分方便，也不必進行隔離。變壓器兩個初級繞組的匝數相等，即W11=W12=W1，次級繞組的匝數為w2。

　　1．開關管V1和V2180°互補導通工作

　　圖1（b）、（c）是開關管V1，和V2工作在180°互補導通時的工作波形。當V1，導通時，電源電壓Ui加在變壓器初級繞組W11上，在W11中感應出與電壓Ui，相等的電動勢，其“x”端為正極性。當碭導通時，Ui，加在變壓器初級繞組W12上，W12的電動勢“x”端為負極性。

　　故在變壓器次級繞組W2中的電動勢是一個寬度為180°的方波交流電動勢，其幅值為EW2。

　　在開關管V1，和V2關斷時，它的電壓為Uv1＝UV2=Ui+e1，e1，W11或W12中的感應電動勢，故e1Ui，則UV1＝UV2=2Ui。為了減小V1，和V2關斷時引起的電 圖1推挽式逆變器的主電路及其工作波形壓尖峰，W11c或W12繞組應緊密耦合。

　　如果輸出端接的是電阻負載，電阻為RLd（，負載電流IRd和輸出電壓u。的波形相同。電

　　流幅值IRd=如圖1（b）所示。如果輸出端接的是電感量為L的電感負載，則電感電流iL為三角波，電流變化率：，其最大值為，式中fs為逆變器輸出電壓的頻率如圖1（c）所示。在輸出電壓U。的正半周，iL為正時，電源的電能向負載輸送，折算到初級的負載電流通過開關管U1；電流i1－為正而電壓銳。變負，即開關管V1關斷、V2導通時，原來在繞組W11中的電流因V1，關斷而轉移到繞組W12中，電流方向不變，故實際上是二極管碭續流。當t＝魯7＇，時，負載電流iL下降到零，而后通過開關管V2反向增加。由此可知：在純電阻負載時，只有開關管中有電流；而在感性負載時，開關管和二極管中都有電流流過，但是在任意時刻只有一個器件通過電流。

　　2，開關管V1和V2導通時間小于180°

　　如果開關管V1和V2的導通時間減少，則輸出電壓為寬度小于180°的方波，如果是電阻負載，則負載電流iL；的波形和電壓U。的波形相同，如圖1（d）所示。在感性負載時，電感電流的波形為一個三角波，如圖1（e）所示。開關管V1導通，電流iL在電壓仍。的作用下上升；開關管V1關斷，電流iL經二極管碭續流，電流下降。D2續流使電流Ui加在繞組W12上，故輸出電壓為負9如圖1（e）中的陰影部分所示，從而造成輸出電壓U。的畸變。如果開關管V1，和V2的導通時間大于TS，則在感性負載時輸出電壓U。成180°寬的方波，且不再受開關管V1，和V2導通時間變化的影響。

　　逆變器推挽式變壓器的設計

　　推挽式變壓器的設計分為AP法和KG法兩種設計方法，這兩種設計方法都是以幾何參數進行設計，主要區別在于，KG法是AP的基礎上考慮了電壓調整率，即加入電壓調整率參數。下面是兩種方法設計流程：

　　第一：計算視在功率：

　　PT=Po（1+1/G）1.414

　　式中的PT 是視在功率，Po是輸出功率，G是變壓器的能量傳遞效率，

　　第二：計算KE：

　　KE=0.145Kf^2Fs^2Bw^2 x 10^-4

　　式中Kf是波形因素，方波為4，正弦波為4.44，Fs是開關頻率，Bw磁通密度。

　　第三：計算KG：

　　KG=PT/2aKe

　　式中a 是電壓調整率

　　磁環KG用以下公式進行計算：

　　KG=Ae^2AwKo/MLT

　　式中的Ae是芯的有限面積，Aw 是芯環的有限面積，MLT是每匝線圈的長度。

　　第四：根據KG值選擇磁環的大小。

　　第五：計算AP：如果是KG法設計變壓器，不用這一步。

　　AP=（PT x 10^4/KoKfFsBWKj）^1/1+x

　　式中Ko是變壓器窗口使用系數。Kj是電流密度比例系數，X 是磁芯類型常數

　　第六：根據AP值選技磁環的大小，如果是使用KG法，不用這一步。

　　第七：計算原邊線圈數：

　　NP=Vs x 10^4/KfFsBWAe

　　式中的NP為原邊線圈數，Vs是最小輸入電壓。

　　第八：計算原邊峰值電流

　　Ip=Po/VsG

　　第九：計算電流密度：

　　J=PT x 10 ^4/KoKfFsBwAp

　　第十：計算原邊線圈的線經：

　　Axp=Ip/J

　　如果是全波整流Ip需要按0.707進行折算。公式如下：

　　Axp=0.707Ip/J

　　第十一：根據Axp值選擇導線規格：

　　第十二：計算原邊線圈阻值：

　　Rp=NpMLT UR/CM x 10^-6

　　第十三：計算銅損：

　　Pcup=IpRp

　　第十四：計算副邊線圈數：

　　Ns=（VoNp/Vs）（1+a/100）;

　　第十五：計算副邊線圈線經：

　　Axs=Io/J

　　式中的Io的是輸出電流：如果是全波整流，需要按0.707折算。

　　Axs=Io x 0.707 / J

　　第十六：根據Axs值選擇副邊線圈的導線規格。

　　第十六：計算副邊線圈電阻：

　　Rs=Ns MLT UR/CM x 10^-6

　　第十七：計算副邊銅損：

　　Pcus=IoRs

　　第十八：計算總的銅損：

　　Pcu=Pcup+Pcus

　　第十九：檢驗電壓調整率：

　　a =（Pcu x 100）/Po

　　第二十：計算滿足效率下的總損耗：

　　Pc=Po/G-Po

　　第二十一：計算允許的鐵損：

　　Pfe=Pc-Pcu

　　第二十二：根據線路計算實際發生損耗：

　　W/kg=0.165 x 10^-3Fs^1.41Bw^1.77

　　第二十三：計算實際鐵損：

　　Pfes=W/kg Wtfe

　　式中Wtfe是單位內的鐵損：

　　第二十四：根據實際鐵損值和允許鐵損值檢驗鐵損是否達標：

　　第二十五：計算單位面的損耗：

　　Q=（Pcu+Pfes）/As

　　式中As是磁環總面積。

　　第二十六：根據設計數據檢驗總體設計是否達標。