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1、工业电气设备检测用逆变电源探究摘要:逆变电源技术是一门综合性较强的专业技术，它贯穿电力、电子、微处理器及自动控制等多学科，是目前电力电子产业研究的热点之一。本文研究当前几种可用于工业电气设备检测用的逆变电源的技术和发展现状。关键词:逆变电源脉宽调制SPWM交变电源在供电电源产生波动或负载发生变化时仍能使输出电压(或电流)保持恒定,在工业领域中,被广泛用于半导体器件、材料参数测量、低压电器性能测试、仪器供电等场合。交变电源质量的好坏直接影响着检测结果的准确性,有时更可能造成安全上的隐患。传统逆变式交变电源的波形
2、质量和控制精度不高，无法满足面向测试的应用场合。基于PWM方式的7逆变电源由于通过高频载波对正弦波进行调制，输出波形叠加了与载波相关的谐波分量，同时为防止逆变桥直通短路而设置的死区也对输出波形质量产生影响,一般PWM调制式逆变电源的失真度较高(阻性负载下3%左右)。逆变电源虽然出现时间不长,但发展迅速,是一种更新换代的革命性电源。在新理论、新技术的指导以及新器件、新材料的支撑下,逆变电源无论是可靠性还是性价比,以及高效节能方面,都拥有较大优势,有着广泛的市场和发展前景。但传统逆变式交变电源的波形质量和控制精度
3、不高，无法满足面向测试的应用场合。1、线性放大式电源线性电源主回路的工作过程是输入电源先经预稳压电路进行初步交流稳压后,通过主工作变压器隔离整流变换成直流电源,再经过控制电路和单片微处理控制器的智能控制下对线性调整元件进行精细调节,使之输出高精度的直流电压源。国内面向测试的电源(含恒压输出和恒流输出)为满足波形失真度和输出精度要求基本上以线性放大(变频)或调压器(工频)方式实现，效率约在30%-40%。目前国内的交变电源市场，基本上由国外与我国台湾地区的品牌主导，如美国的Elger、日本的Kikusui(菊水
4、)、台湾的ACPower(艾普斯)、Extech(华仪)、AllPower、Chroma(致茂)等品牌。国内的电源公司，在产品上大多以仿制台湾公司产品为主。面向测试的交变电源，对电源的输出品质要求较高，一般要求稳压精度要达到0.1%，总谐波失真度(THD)要小于1%。现在市面上常见满足性能要求的交变电源，功率大都在1KVA以下，在功率放大上还是采用线性推挽放大方式，如华仪的6100,6200系列，艾普斯的AFC系列等[1]。7线性电源的主要特点就是功率器件工作在放大状态，具有稳定度高、可靠性好、成本低等优点，
5、但是效率低、笨重和体积大的缺点。只能做中、小功率的电源。2、脉宽调制逆变式交变电源高频开关电源是一个能量转换器，作为电源的功率器件工作在开关状态（开关管、电感、高频变压器、电容、整流二极管）－开或关状态，其特点是频率高、功耗低、工作效率高、体积小、输入范围宽通过闭环系统调节，使输出电压保持稳定。开关电源交流输入电压范围比较宽，可以从几十伏到上千伏。就目前而言，开关电源的控制方式有两种：脉宽调制和频率调制，脉宽调制方式比较常见[2]。脉宽调制技术是用一种参考波为调制波,以N倍于调制波频率的三角波为载波进行波形比
6、较，由于载波三角波的上下款度是线性变化的在调制波大于载波的部分产生一组幅值相等，而宽度正比于调制波的矩形脉冲序列用来等效调制波，用开关量取代模拟量，并通过对逆变电源开关管的通/断控制，把直流电变成交流电。而基于脉宽调制(PWM)的逆变式交变电源效率可达75%以上。7但基于脉宽调制方式的逆变电源由于通过高频载波对正弦波进行调制，输出波形叠加了与载波相关的谐波分量，同时为防止逆变桥直通短路而设置的死区也对输出波形质量产生影响,一般PWM调制式开关电源的失真度较高(阻性负载下3%左右)。由于交变电源大多还是采用模拟
7、调制与控制的方法(基准正弦波与三角波的比较产生SPWM波、运算放大器组成PID调节器)，很难在输出波形上有较大的改善，特别是当负载变动，接非线性负载引起的波形质量的下降将无能为力。因此将PWM脉宽调制技术引入交变电源领域需要研究新的数字化控制平台和研究新的波形控制算法。3、SPWM逆变式交变电源SPWM正弦脉宽调制法是调制波为正弦波，载波为三角波或锯齿波的一种脉宽调制法，正弦波逆变电源利用SPWM技术对正弦波逆变电源的频率和幅值进行控制调节[3]。电路主要由：逆变主电路、控制电路、驱动电路、滤波电路等组成。直
8、流信号输入供给逆变电路，逆变电路在驱动信号作用下将整流滤波后的直流信号变成某一幅值、频率的交流信号，再经滤波后供给负载。采到的输出电压经过转换后送给处理器，对采样信号采取一定的控制算法处理后输出修正的SPWM控制信号，使输出电压稳定在所设定的期望值上。4、数字化逆变电源在交变电源领域应用PWM调制技术需要引入数字化控制方法，数字化控制是先进控制算法的实现基础。目前在电源数字控制策略上,常见的有以下几
