逆变电源系统变压器设计相关参数

逆变电源系统变压器设计相关参数

一、 逆变电源系统输入、输出以及相关变压器参数

（1） 蓄电池直流输入电压要求

蓄电池的正常电压输入为：V U nDC i 24=

蓄电池的最低电压输入为：V U inDC 21min =

蓄电池的最高电压输入为：V U inDC 27max =

（2） 逆变电源系统变压器副边绕组输出电压要求

逆变电源系统变压器副边绕组输出电压：V U oDC 380=

（3） 逆变电源系统变压器其他参数

全桥逆变电路开关管工作频率：kHz f k 50=

变压器输出功率：VA P o 500=

效率：%90=e

二、 逆变电源系统变压器设计方法

输出直流电压： V U N N U oAC p

s inDC 3112=⋅≥，p N 为DC/DC 全桥升压变压器原边绕组匝数，s N 为DC/DC 全桥升压变压器副边绕组匝数， AC o U 为正弦输出电压有效值220V 。设定V N N U p s

DC in 380=，考虑全桥电路每个桥臂上的开关管导通压降为1V ，输出的

肖特基整流管的导通压降为0.5V ，则有公式T T N N U U on p s inDC oDC 2]5.0)2[(-⋅

-=。 当 inDC U 最小，on T 最大时，变压器副边绕组的输出电压oDC U 必须保持恒定。设定本逆变电源系统功率的传递效率为9.0=e ，所以9.02=T T on ，从而计算出22≈p

s N N 。 根据公式K

f B e C P A A k o b e ⋅⋅⋅⋅⨯=max 8

410，kHz f k 50=，9.0=e ，3.0=K ， Amp cm C /1007.523-⨯=，因为全桥电路的功率管开关频率kHz f k 50=，所以

Gs B 1600max =，占空比45.0max =D ，可以计算得到：4934.2cm AeAb =。磁芯型号初

步定为625E ，其中2340.2cm A e =，2370.1cm A b =，4206.3cm A A b e =。 根据公式810)(-⨯=dt

dB A N E e p （k e in p f A B D U N ⋅⋅∆⋅=max min ）计算出变压器原边绕组匝数3=p N ，则有变压器副边绕组为66=⋅=N N N p s ，其中：E 为有磁芯的电感或变压器绕组的感应电压（V ）（2min -=inDC U E ）；p N 为原边绕组匝数；e A 为磁芯截面面积（2cm ）；dB 为磁芯磁密变化（Gs ）（双向磁化）；dt 为磁通变化时间（s ）。

总结：综上所述，根据本次逆变电源系统的具体参数计算得到全桥DC/DC 升压变压的参数如下：

变压器原边绕组：3=p N ；

变压器副边绕组：66=⋅=N N N p s ； 副边与原边匝数比：

22≈=N N N p

s ； 磁性型号：625E

三、 逆变电源系统全桥DC/DC 升压变压器副边输出滤波电感和滤波电容 （1） 滤波电感的设计方法（参考来源《Switching Power Supply Design 》） 额定电流：A V

VA U P I oDC o oDC 316.1380500=== 根据公式：oDC on oDC oDC on L DC L T U U L T U I dI ⋅-=⋅

=⋅=)(21min 可以推导出oDC

on oDC oDC I T T U L ⋅-⋅⋅=2)2(5，从而计算出相应的滤波电感oDC L ，其中：T T U U on oDC 21⋅=，29.0max T T on =，oDC DC I I 10

1min =。 带入本逆变电源系统的参数，计算得出：

mH I T U L oDC

oDC oDC 444.125.0≈⋅⋅=

（2） 滤波电容设计

电容选择耐压800V 的铝电解电容。

输出电压纹波电压峰—峰值：dI R U C r =，其中：C R 为滤波电容等效串联电阻；dI 为所选电感电流纹波的峰—峰值（根据滤波电感设计中的公式：oDC DC I I dI 5

12min =⋅=）。 对于铝电解电容，在很大容值及额定电压范围内，其C R C ⋅的乘积基本不变，其范围为：6610801050--⨯≤⋅≤⨯C R C ，则有：

r

C U dI R C ⋅⨯=⨯=--)1080(108066 取V U U oDC r 3810

1=⋅= ，从而计算出滤波电容的取值为uF C 554.0=，故取三个数值为V uF 800/22.0的铝电解电容并联。

四、 逆变电源系统全桥DC/DC 电路拓扑

图4-1 逆变电源系统全桥DC/DC 电路拓扑