20kV高压正弦波逆变电源设计：20-20kHz变频范围与关键技术

本文主要探讨了高压正弦波变频逆变电源的电路设计与实现，针对一个特定的放电装置，该装置在臭氧发生器、污水处理、烟气脱硫等应用中需要电源提供宽范围的电压（20kV）和频率（5~20kHz），并且波形要求为纯正弦。传统高压逆变电源存在体积大、效率低的问题，而高频高压电源因其体积小、重量轻成为发展趋势。 设计的关键点包括以下几个方面： 1. **逆变器原理**： 输入为三相380V交流电，经过三相桥整流后转换为直流，大约为540V。然后通过DC/DC变换器，将直流电压调整为0~500V的可变直流电压。这部分采用了Buck降压变换电路。 2. **正弦波输出**： 可变直流电压通过DC/AC全桥逆变电路，产生方波，再经LC滤波器滤除高频谐波，最终得到所需的正弦波输出。滤波电路包含外部电感、变压器漏感以及变压器自身和负载的电容。 3. **频率与电压控制**： 由于输出频率较高（5~20kHz）且对波形质量有严格要求，本文采用两级变换策略，首先通过DC/AC变换实现变频，然后通过高压高频变压器升压，实现了既变频又变压的需求，区别于常规的仅通过DC/AC一级变换。 4. **介质阻挡放电发生器**： 该电源是为介质阻挡放电发生器设计的，其结构包括绝缘材料和蚀刻的放电极，中间插入介质层以控制放电电流，形成稳定的等离子体层。等效电路视为电容和电阻的并联，这影响了滤波器的设计。 5. **技术挑战与优势**： 高频高压电源技术具有体积小、重量轻的优点，且能更好地适应不同电压和频率需求，这在实际应用中具有显著的优势，尤其是在需要高压电源且空间有限的场景中。 本文详细介绍了高压正弦波变频逆变电源的设计思路，包括关键电路组件的选择、工作原理、以及如何满足特定放电装置对电源性能的特殊要求。通过两级变换和精确的滤波技术，实现了高效、小型化的电源解决方案。