CN101826813A

CN101826813A - 一种智能型dc/ac逆变器

Info

Publication number: CN101826813A
Application number: CN 201010174978
Authority: CN
Inventors: 蔡彬; 陈玉庆; 闫绍敏; 张明华
Original assignee: Qufu Normal University
Current assignee: Qufu Normal University
Priority date: 2010-04-27
Filing date: 2010-04-27
Publication date: 2010-09-08

Abstract

本发明公开一种智能型DC/AC逆变器，属于逆变器领域，包括信号采样与处理板、功率板、主控板和人机交互板；所述功率板上设有Boost升压电路和全桥逆变电路；所述主控板上设有主控板主控电路和通讯电路；所述信号采样与处理板上设有信号采样处理电路；所述人机交互板上设有键盘、LCD；所述主控板主控电路通过A/D与信号采样处理电路相连，还通过PWM分别与Boost升压电路和全桥逆变电路相连；本发明采用基于DSP2812的数字控制方案解决了现有逆变器控制系统稳定性差、产品软件升级困难、通信功能差等不足；采用Boost电路升压方式，不用变压器，体积和重量大大降低，且输入电压范围宽、输出精度及波形质量好。

Description

一种智能型DC/AC逆变器

技术领域

本发明涉及逆变器领域，尤其是一种智能型DC/AC逆变器。

背景技术

目前大部分逆变器均使用性能较低的主控芯片，采用变压器升压方式，因而存在输入直流电压范围窄、输出电压精度低、输出波形差、转换效率不高、体积大、系统可靠性低、调试维护困难、器件易老化、易受环境影响产生温漂、控制系统稳定性差、制造成本高、产品软件升级困难以及监控通信功能有限等缺点，不能满足社会发展的要求。

发明内容

本发明技术任务是针对上述技术中不足，提供一种智能型DC/AC逆变器。

本发明解决技术问题所采用技术方案是：包括信号采样与处理板、功率板、主控板和人机交互板。所述功率板上设有输入滤波电路、输出滤波电路，输入滤波电路、输出滤波电路间连有Boost升压电路和全桥逆变电路；所述主控板上设有主控板主控电路和通讯电路；所述信号采样与处理板上设有信号采样处理电路，该信号采样处理电路包括电压采样处理电路和电流采样处理电路；所述人机交互板上设有键盘、LCD、指示灯。所述主控板主控电路通过A/D分别与电压和电流采样处理电路相连，同时所述主控板主控电路还通过PWM分别与Boost升压电路和全桥逆变电路相连。

所述Boost电路和全桥逆变电路上还设有过热保护电路，过热保护采用热敏电阻检测逆变器功率器件的温度，使得随着温度的升高风扇转速越来越快，当逆变器不工作时风扇停转，降低损耗。

所述通讯电路上设有CAN现场总线和RS485通讯电路，其中RS485、CAN总线通讯可以将逆变器的数据上传到PC机等上位机，可以实现运行数据检测和遥控；同时CAN通讯还可以将一组逆变器组网，以实现大功率输出。

本发明所能带来的有益效果是：

(1)功能齐全。采用DSP 2812芯片，数字控制方式，易于维护、可升级软件、控制精度高、实时性好，提高了系统的可靠性，同时本发明具有三种工作模式，即：①正常工作模式，②管理员模式，③睡眠模式，其中睡眠模式是指关闭输出及显示，使逆变器工作处于最低功耗状态；管理员模式只有通过口令才可以修改一些重要的参数，例如输出电压幅值、输出频率等等，实现输出可调节，即输出可以是交流或直流，输出幅值、频率和波形都可以通过设置改变，这些功能可以满足各种用电设备的要求；

(2)本发明采用先Boost电路升压，后全桥逆变的方式，由于没有变压器的存在，大大降低了逆变器的体积和重量，外形美观、体积小；

(3)通讯功能强，能够实现运行数据检测与遥控等功能，还可以将一组逆变器组网，实现大功率输出；

(4)良好的可视化界面，采用液晶显示逆变器运行时各个电路参数，直观性更好。

附图说明

图1为本发明的原理结构框图；

图2为功率板主电路原理图；

图3为主控板主控电路原理图；

图4为主控板通讯电路原理图；

图5为信号采样处理电路原理图；

图6为功率器件自动作保护关系图；

图7为人机交互板电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做以下详细说明：

如图1所示，智能型DC/AC逆变器，包括信号采样与处理板、功率板、主控板和人机交互板。所述功率板上设有输入滤波电路、输出滤波电路，输入滤波电路、输出滤波电路间连有Boost升压电路和全桥逆变电路；所述主控板上设有主控板主控电路和通讯电路；所述信号采样与处理板上设有信号采样处理电路，该信号采样处理电路包括电压采样处理电路和电流采样处理电路；所述人机交互板上设有键盘、LCD、指示灯。所述主控板主控电路通过A/D分别与电压和电流采样处理电路相连，同时所述主控板主控电路还通过PWM分别与Boost升压电路和全桥逆变电路相连。

图2为功率板主电路原理图，直流电压经过输入滤波电路滤波后，通过Boost电路升压，变为幅值稳定的电压，然后通过全桥逆变电路实现直流/交流的逆变。所述Boost电路和全桥逆变电路上还设有过热保护电路，过热保护采用热敏电阻检测逆变器功率器件的温度，随着温度的升高风扇转速越来越快，当逆变器不工作时停止风扇转动，降低损耗。本发明采用Boost电路升压的方式，由于不需要变压器，大大降低了逆变器的体积和重量；本发明采用智能功率模块IPM进行直流/交流的逆变，IPM模块具有卓越的自保护功能，集电力半导体器件、驱动电路、保护、检测电路于一身，具有功率齐全、体积小、使用可靠等优点。

图3为主控板主控电路原理图。主控板主控电路主要包括快速高效的DSP控制器(TMS320F2812)、外扩存储器RAM芯片IS61LV51216。图中，JP1为编程接口，可以通过该接口在出厂后方便地进行系统程序的更新。主控板主控电路为主控板的核心部件，它负责采集信号采样与处理板传来的各路模拟信号，并进行数据处理，根据需要实时改变输出PWM脉冲的宽度，进而改变输出电压的幅值和频率，同时为显示提供必要的内、外部信息，通过显示电路将逆变器的运行参数实时的显示出来，并接收显示模块、通讯模块的指令，按照要求进行信息传输、控制等。

图4为主控板通讯电路原理图。所述通讯电路上设有CAN现场总线电路和RS485通讯电路，其中RS485、CAN总线通讯可以将逆变器的数据上传到PC机等上位机，可以实现运行数据检测和遥控；同时CAN通讯还可以将一组逆变器组网，以实现大功率输出。

图5为信号采样处理电路原理图。本发明主要对逆变器的输入电压、Boost电路输出电压、交流输出电压以及交流输出电流进行采样。逆变器输入电压和Boost电路输出电压都为直流电压，本发明中采用了直流分压的方式进行采样，然后经过电压跟随器接入DSP2812的A/D输入端。另外，本发明采用了电压互感器对输出交流电压进行采样，然后经过放大电路转换成电压信号，再经过运放零点偏置电路后进入DSP2812A/D输入端。交流电流采样和交流电压采样几乎一样，唯一不同的是它采用的是电流互感器。

图6为功率器件自动作保护关系图。如图所示，包括直流侧过压保护、直流侧欠压保护、交流侧过载保护和短路保护，都可以通过逆变器自身的DSP和功率器件实现。当出现直流侧欠压、直流侧过压、输出过载以及输出短路四种故障之一时，主控板主控电路禁止PWM脉冲输出，使功率器件关断，从而达到保护逆变器的目的。

图7为人机交互板电路原理图，包括键盘、指示灯、LCD等。显示模块与主控板主控电路之间采用TTL电平进行通讯，无需任何通讯收发器芯片，简单可靠。

综上所述，本发明采用DSP 2812芯片，控制系统的性能大大提高，易于维护、软件可升级、控制精度高、实时性好，提高了系统的可靠性，同时输出可调节，即输出可以是交流或直流，输出频率、幅值和波形都可以通过设置改变。本发明设有三种工作模式：①正常工作模式，②管理员模式，③睡眠模式。这些功能可以满足各种用电设备的要求。

同时本发明采用先Boost电路升压，然后全桥逆变的方式，由于没有变压器的存在，大大降低了逆变器的体积和重量，外形美观、体积小，且输入电压范围宽、输出精度好、波形质量好。另外本发明通讯功能强，能够实现运行数据检测与遥控等功能，还可以将一组逆变器组网，实现大功率输出，另外采用了LED+LCD显示逆变器运行时各个电路参数，形成良好的可视化界面，直观性更好。

Claims

1.一种智能型DC/AC逆变器，其特征在于：包括信号采样与处理板、功率板、主控板和人机交互板，所述功率板上设有输入滤波电路、输出滤波电路，所述输入滤波电路、输出滤波电路间连有Boost升压电路和全桥逆变电路；所述主控板上设有主控板主控电路和通讯电路；所述信号采样与处理板上设有信号采样处理电路；所述人机交互板上设有键盘、LCD、指示灯；所述主控板主控电路通过A/D分别与信号采样处理电路相连，同时所述主控板主控电路还通过PWM分别与Boost升压电路和全桥逆变电路相连。

2.根据权利要求1所述的智能型DC/AC逆变器，其特征在于：所述Boost升压电路和全桥逆变电路上还设有过热保护电路。

3.根据权利要求1所述的智能型DC/AC逆变器，其特征在于：所述通讯电路上设有CAN现场总线通讯电路和RS485通讯电路。