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2 负载阻抗变化特性的分析和仿真
简化的逆变电源系统中谐振负载回路如图2所示,L为变压器的漏感,C1、C2为谐振电容,Rp为负载电阻。为便于分析,对于图2我们可以等效为标准的串联谐振形式,如图3所示。
等效转换后,电路中参数数值对应关系如下:
对于全桥结构的串联谐振逆变器,其输出电流与负载电阻的对应关系如式(3)所示:
其中Ude为直流母线电压,R为负载直流电阻,N1、N2分别为变压器原边和副边的匝数。B为逆变器输入电压信号基波分量与输出电流的相位差。
在串联谐振回路中,输出基波电压和电流的相位差β南电路的工作频率f、回路负载阻抗R、谐振电感L和电容C决定,其关系式为:
实际应用中电路工作频率约为110KHz,Ude和L都为已知量,根据上面分析的电路工作原理,把式(1)、(2)、(4)式代入式(3)可得输出电流 10和负载阻抗Rp的函数式,在Rp取值在100 Ω到10k Ω之间时,我们利用Matlab仿真得Rp与IO的变化曲线如图4所示。
已知回路的电流,可得负载Rp两端的输出电压UO
由于IO是负载Rp的函数,所以由式(5)可知U0也是Rp的函数,在Rp取值在100 Ω到10k Ω之间时,我们利用Matlab仿真得到如图5所示的Rp与U0的变化曲线。
由仿真曲线可知,在负载在一定范围变化时,电流电压基本成线性变化,以后逐渐趋于平缓,电流电压特性不再受负载阻抗变化的影响。