1000W正弦波逆變器製作過程詳解

1000W正弦波逆變器製作過程詳解
作者:老壽
這個機器，輸入電壓是直流是12V,也可以是24V，12V時我的目標是800W，力爭1000W，整體結構是學習了鍾工的3000W機器.具體電路圖請參考:1000W正弦波逆變器(直流12V轉交流220V)電路圖
也是下面一個大散熱板，上面是一塊和散熱板一樣大小的功率主板，長228MM，寬140MM。升壓部分的4個功率管，H橋的4個功率管及4個TO220封裝的快速二極體直接擰在散熱板；DC-DC升壓電路的驅動板和SPWM的驅動板直插在功率主板上。


因為電流較大，所以用了三對6平方的軟線直接焊在功率板上：


吸取了以前的教訓：以前因為PCB設計得不好，打了很多樣，花了很多冤枉錢，常常是PCB打樣回來了，裝了一片就發現了問題，其它的板子就這樣廢棄了。所以這次畫PCB時，我充分考慮到板子的靈活性，儘可能一板多用，這樣可以省下不少錢，哈哈。


如上圖：在板子上預留了一個儲能電感的位置，一般情況用准開環，不裝儲能電感，就直接搭通，如果要用閉環穩壓，就可以在這個位置裝一個EC35的電感。


上圖紅色的東西，是一個0.6W的取樣變壓器，如果用差分取樣，這個位置可以裝二個200K的降壓電阻，取樣變壓器的左邊，一個小變壓器樣子的是預留的電流互感器的位置，這次因為不用電流反饋，所以沒有裝互感器，PCB下面直接搭通。


上面是SPWM驅動板的介面，4個圓孔下面是裝H橋的4個大功率管，那個白色的東西是0.1R電流取樣電阻。二個直徑40的鐵硅鋁磁繞的濾波電感，是用1.18的線每個繞90圈，電感量約1MH，磁環初始導磁率為90。



上圖是DC-DC升壓電路的驅動板，用的是KA3525。這次共裝了二板這樣的板，一塊頻率是27K，用於普通變壓器驅動，還有一塊是16K，想試試非晶磁環做變壓器效果。

H橋部分的大功率管，我有二種選擇，一種是常用的IRFP460，還有一種是IGBT管40N60，顯然這二種管子不是同一個檔次的，40N60要貴得多，但我的感覺，40N60的確要可靠得多，貴是有貴的道理，但壓降可能要稍大一點。

這是TO220封裝的快恢復二極體，15A 1200V，也是張工提供的，價格不貴。我覺得它安裝在散熱板上，散熱效果肯定比普通塑封管要強。
這次的變壓器用的是二個EC49磁芯繞制的，每個功率500W，余量應該比較大的，初級並聯，次級串聯。用二個變壓器的理由是：1，有利於功率的輸出，2.變比小了，可能頭痛的尖峰問題會少一些。

今天對前級進行上電，第一次沒有成功，空載電流近1A，查到是變壓器的原因，後來換了磁芯，空載降到360MA（每個變壓器180MH，基本可以接受），可見磁芯的重要性，而現在要買到幾付好的磁性實在太難了。所幸的是D極波形很好，這次的變壓器應該做得還可以了，參數是：初級3+3，用0.2*29的銅帶，次級44T，用0.74線二根。下一步準備為前級載入，因為一台逆變器，能不能輸出預定的功率，前級質量是決定因素。只因那個大功率的開關電源還有一點小問題要解決，所以，載入可能還要過幾天。




這照片上的穩壓電源上顯示電流為450MA，因為並不是完全空載，我在高壓處掛了一個LED，用150K2W電阻還壓，這個指示電路要消耗近1W功率，約增加90MA的電流。
今天對前級進行載入實驗，前級為開環，也沒有裝儲能電感，分二步：
第一步：載入約630W，負載是一個200R、1KW的大電阻，這時工作電流為54.5A。連續工作一小時，散熱板和190N08大功率管及變壓器只有微溫，D極波形還比較好，尖峰剛露，不明顯，這時母線高壓為356V。






這是SPWM驅動板的PCB，本方案用的是張工提供的單片機SPWM晶元TDS2285，輸出部分還是用250光藕進行驅動，因為這樣比較可靠。也是為了可靠起見，這次二個上管沒有用自舉供電，而是老老實實地用了三組隔離電源對光藕進行供電。因為上面的小變壓器在打樣，還沒有回來，所以這塊板子還沒有裝好。本方案中的SPWM驅動也是靈活的，既可以用單片機，也可以用純硬體，只要驅動板的介面設計得一致，都可以插到本方案的功率板上，甚至也可以做成方波逆變器。

這次DC-DC功率部分的大管子，沒有用2907，而是用了深圳黃工向我推薦的RU190N08，上圖中的電流應該是190A，錯打了180A。因為這管子比2907稍便宜點，所以我準備試一試。