这几天，一直在研究我的逆变器。由于之前是使用4只12V转220V的1KW索尔逆变器并联使用，在市电切换的时候偶尔会有一只逆变器会烧掉。由于各逆变器的输出不均，启动时间又很难同步，在切换的瞬间所产生的大电流将会从启动最快的那只逆变器流过，所以就会烧掉。经过几次改造，依然无法改进不得已自制一个从24V升压到240V的逆变器。
这个设计经过几次改造，终于完成，能够在输入18～36V时，保证输出电压240V在0～满负荷时保持稳定。 首先我确定的是功率管的选定，一开始本来打算用IXYS的VMO500-010，它具有500A的电流，耐压100V。考虑到本电路工作于24V，双管正激推挽，数百A的电流流过导线开关的瞬间可能会产生极高的反峰电压，100V可能耐不了。最后选定三菱的CM400HA-12H。（在最后的调试时证明了这一点，在较小的占空比和负载的同时作用下，反峰值超过了120V，将近5倍电源电压，而且这个电压是在短短十几厘米的导线上产生的，非常重要）它的电流为400A，耐压600V。电流虽然小了些，可是耐压却很高，由于电路的某些不确定因素，保证显得耐压尤为重要，而且对于6KW的输出功率，初级产生的电流在电压20V输入时，加上损耗估计也不到350A，所以应该不会成问题。 接下来是变压器的选定，输出功率变压器选用2对EE70B的磁芯并用，初级采用Φ0.96，55线并绕，两个绕组隔离，每组一圈。考虑到需要稳压，占空比不能设定得太高，而且要保证在18V输入的情况下保证有240V的输出，加上线路损耗，变压比必须大于18：240，又综合的考虑到输出整流模块的耐压也只有600V，在输入36V时输出短的寄生振荡可能会很大，因此变压比也不宜太大。最终确定变压比为15：240。经过计算，2：n = 15 : 240,得知次级需要16圈，次级也采用Φ0.96，4线并绕。 再下来就是推动变压器和推动电路，由于电路功率比较大，IGBT使用直接耦合容易产生意想不到的干扰，损坏IGBT。故采用变压器隔离降压的方式驱动，采用变压器推动不仅有效的避免了开关管误导通，而且实现了线路隔离，非常的优秀。驱动IC采用常见的SG3525。它本身的比较器用于检测IGBT的瞬时电流，能实时、有效的保护IGBT的过电流。原理图如下。这个电路看似简单，确是经过了几次改进和烧毁一个IGBT作为代价的。
一开始的时候由于没有在驱动三极管的CE端反并那4只二极管，推动变压器又比较大，推动变压器的4只三极管在由两个桥由一个开一个关转换到两个都为关闭的时候，变压器的漏感会产生续流，连接+电源的管子将无法立即截止，哪怕是10mA的电流，经过24V×10mA后会产生严重的发热，而且电路会发生不定时的寄生振荡，烧毁IGBT。这在我以前的设计从未遇到，算是买了个经验。后面的那两只三极管是为了提前将IGBT里的电荷及时释放而设计的，这个电路非常有效，经过示波器的观测，在不添加的时候，IGBT的关断需要600ns左右，而添加上去之后，只需要不到100ns就能关断。而且减轻了推动管的负荷，这在推动板的电流上有明显的变化，增加这两只三极管前电流为2.9A而且随着频率的升高明显升高，添加后为0.9A，受频率的影响也比较小，相对稳定。频率呢，选定为21KHz，人耳刚听不到即可，舒适感强，而且有助于减轻高频的皮肤效应。一开始设计的时候选定为65KHz，IGBT和变压器发热严重。对于开关电源，效率是一个非常重要的指标，发热的东西能避免就避免。作为一个24小时不间断的东西，它的寿命和效率非常重要。 考虑到是两颗12V200AH的蓄电池串联作为电源，欠压保护尤其重要，还有输出的电流保护，长时间的过电流会烧毁IBGT，故采用了一颗LM358作为欠压和过流的保护监测。电路图如下：
欠压保护点为20V，低于20V电路将会锁定，重新启动电压设置为25.5V，这样可以防止在蓄电池没有得到充电的情况下再次启动逆变器而造成蓄电池的过放电永久性伤害。 电流保护如下图： 电流采样使用电磁炉的互感器，对于30A的电流绰绰有余，经过调试，在输出26A的电流时将RP4调整，使LM358刚好关机即可，这样就能保证电路不会由于长时间的过电流而烧毁，由于有C5的存在，保护监测得以延迟，不至于短暂的启动电流而引起误动作。过电流保护将会永久锁定，直到将驱动板电源切除才能解除，这样设计处于安全考虑，防止长时间的超负荷引起意想不到的事故。
反馈回路就比较简单了，采用TL431，续流电感也采用EE80的磁芯，4线并绕50圈，这个电感宁可大不能小，小了会引起磁饱和而达不到续流的作用。而且饱和后会引起IGBT的导通电流曲线变成非线性上升，引起IGBT的损坏。滤波电容使用4只450V，1000uF的西门子。整流模块采用3只ST的BYT230PIV600,此模块为双35A的快恢复，足够了，两个组成桥式整流，一个作为续流二极管。 这个电源可谓是一波三折，烧了我一个模块和4个整流模块，功率变压器重绕了6次，初级线从原来的20线改为55线并绕，次级改为4线并绕，磁芯也改为两个EE70B合并，大大降低了发热。输入滤波电容一开始采用150000uF/63V的西门子和20只3.3uF/630V的电容并联，才24V的电压就能让一串电容热得爆炸开花去，那个恐怖啊，后来改用两只电焊机专用的薄膜电容，解决了。输出端的桥式整流，这个是个大学问，可别小看了那几个整流二极管，在高频和续流电感的同时作用下，在第一个导通周期结束后，由于有续流电感的存在，4只二极管将会同时导通，等到第二个导通周期到来的时候，由于二极管是有Trr关断时间的，就在这几百ns的时间里，在烧毁第一个模块的时候用示波器观测发现输出端竟然有800V左右的峰值，非常的严重，后来就在每个二极管上并联了一只2000P/2KV的电容解决了，电压问题解决了，可是发热依旧严重。还是那个原因，4只二极管同时导通，因此我加了第三个模块，并联在+与-之间，当电感续流的时候，电流将不再流过整流桥的臂上，问题就此解决。 IGBT烧毁，那个心疼啊～～～不过也经过了几次细心的检测后发现了问题的所在后解决了。 安装固定好后，试机。首先负载为1只200W电灯泡，输入24V直流电，一切正常，占空比50%，输入电流8.6A，24V×8.6A＝206.4W，转换效率很Good的了。然后缓慢的加重负载，测试到5KW，占空比自动的调整到了95%，输出变压器的电流达到了28A，输入电流310A，续流电感的电流波形也相当的漂亮，散热器开始发热，变压器也开始发热，不过都还在正常范围内，UPS都已经开始报警了，呵呵。继续，没事….成功了。这个设计本来就是在4KW以下工作的，绰绰有余了。唯一不足就是我的维修台坏了一块玻璃，光波炉的灯管在240V电压下工作实在太热了。到此，这个逆变器终于完成。接下的就是小事了，经过这次事件，又从中学习到了一些知识。 实物图如下：
采用了巨大的散热器，保证了散热质量，不必再使用那噪音巨大而且隐患无穷的风扇了。变压器的绕制不太专业，献丑了，谢谢观看！
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