CN103997250A - 一种数字控制稳压逆变器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种数字化稳压逆变器，具体为一种功率因数高、输出电压精确的数字控制稳压逆变器。其包括有源PFC功率因数校正电路、全桥逆变电路和数字化控制系统。逆变器由有源功率因数校正电路和全桥逆变电路构成主电路；数字控制系统采用数字信号控制器dsPIC30F3011作为核心控制单元，通过全桥逆变电路的驱动系统实现全数字化PWM脉宽调制，对输出电压外环和电流内环双环控制；人机交互系统对输出电压实时显示，同时严密的过流、过/欠压和过热保护电路有效保证逆变器的可靠工作；此外，还包括电流、电压采样电路，分别通过连接辅助电路和信号调理电路向数字信号控制器传递信号，结合驱动电路对主电路系统进行调节控制。

Description

一种数字控制稳压逆变器
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体为一种数字控制稳压逆变器。
技术背景
稳压器是一种能自动调整输出电压的供电电路或供电设备，其作用是将波动较大或达不到电器设备运行要求的电压稳定在它的设定值范围内，使各种电路或电器设备能在额定工作电压下正常工作。传统的稳压器，主要以自耦变压器为主，笨重、体积大、动态响应速度慢，轻者也有数十公斤，重的则达数百公斤，家庭运用时噪声大、效率低、占地面积大，并且在移动作业时给操作人员带来极大的不便。
随着电力电子、数字化控制技术的发展，数字化逆变电源开始出现，为数字化稳压逆变器走向市场化和工业化提供了技术支撑。数字控制稳压逆变器以体积小、效率高、控制精度高等优势将成为稳压电源发展的主流方向。目前问世的数字控制稳压逆变器多以不间断电源UPS为主，在此背景下，本发明提出了一种以数字信号控制器dsPIC30F3011为核心并实现双环控制的数字控制稳压逆变器。其核心是采用有源PFC功率因数校正技术，逆变器效率可达95％，在家用电器及精度要求高的领域具有独特的优势，其次是采用输出电压外环控制和电感电流内环控制，输出电压理想，具有较好的应用价值。
发明内容
本发明为了解决以上所述现有技术中存在的问题，提供一种数字控制、工作效率高、动态响应速度快的一种数字控制稳压逆变器。
本发明一种数字控制稳压逆变器，包括依次连接的主电路1，数字控制电路3和LED显示电路2，主电路1包括市电输入、整流滤波、有源PFC功率因数校正、全桥逆变、LC滤波和稳定输出等，其特征在于，包括全桥逆变电路(104)，主电路1中，市电101通过整流滤波电路102整形后变为脉动直流电，经过有源PFC功率因数校正电路103后将直流脉动电压升压至400V平稳直流电，由全桥逆变电路104变为高频交流电，最后通过LC滤波电路105将高频交流电整形成正弦波电压。
所述的LED显示电路2与数字信号控制器305的I/O口连接，用于实时显示输出电压并进行故障代码闪屏警告。
所述的数字信号控制电路3以数字信号控制器305为核心，包括报警电路301，给定电路302，调理电路303，光耦隔离电路304，数字信号控制器305，开关量电路306，调理电路307，采样电路308，驱动电路309，所述的给定电路302、调理电路303，用于设定200V～220V可调电压的模拟参考信号；采样电路308、调理电路307用于输出电压和输出电流采用，完后反馈到数字信号控制器305并计算控制偏差，通过驱动电路309进行数字化PWM脉宽调制；驱动电路309以IR2113为核心控制全桥逆变电路；数字信号控制电路3还包括报警电路301、光耦隔离电路304，实时监测逆变器工作状态，对过/欠压、过流、过热故障进行保护，并把故障信号传递到数字信号控制器305的AN口由LED显示电路2进行错误代码显示。所述开关量电路306用于继电器控制。
进一步，所述驱动电路309由数字信号控制器305的PWM1L～PWM2H进行全数字化控制。
进一步，所述的RS-232C串行接口电路313与数字信号控制器305的异步通讯接口UART2连接，通过PC机在线调试。
更进一步，数字控制电路3还包括震荡电路310，与数字信号控制器305的复位端口MCLR连接的复位电路311，模拟参考电压电路312.
采用本发明所述的技术方案，对比现有技术，其有益效果如下。
1、采用有源PFC功率因数校正技术，当网压不稳时，可以将150V～250V不稳定市电升压至稳定400V，并实现有功功率补偿，逆变器输出200V～220V可调工频电压，直流母线电压稳定可靠，高效节能。
2以数字信号控制器305为核心配合IR2113驱动电路实现全数字化PWM脉宽调制，精度高、动态响应速度快、输出电压稳定可调。
3运用于家用电器及对输出电压要求高的场合，本逆变器体积小、便于移动、噪声小。
4完善的故障检测系统有效保证逆变器的可靠运行并可以对过/欠压、过流、过热等故障代码显示。
附图说明
图1为本发明实例中所述的结构原理框图。
图2为本发明实例中所述的数字控制系统结构原理框图。
图中：主电路1，LED显示电路2，数字控制电路3，市电输入101，整流滤波电路102，有源PFC电路103，全桥逆变电路104，LC滤波电路105，输出电路106，报警电路301，给定电路302，调理电路303，光耦隔离电路304，数字信号控制器305，开关量电路306，调理电路307，采样电路308，驱动电路309，震荡电路310，复位电路311，参考电压电路312，串行接口电路313，PWM控制时序输出端口(PWM1L～PWM2H)，模拟信号端口(AN)，晶振输入端口(OSC1)，晶振输出端口(OSC2)，复位输入端口(MCLR)，模拟参考电压输入端口(VREF+)，输入输出端口(I/O)。
具体实施方式
以下结合具体的实施方式，对本发明做进一步的描述、解释和说明。
本发明数字控制稳压逆变器，如图1所示，其包括依次连接的主电路1，LED显示电路2和数字控制电路3，主要包括全桥逆变电路104，主电路1中，市电101通过整流滤波电路102整形后变为脉动直流电，经过有源PFC功率因数校正电路103后将直流脉动电压升压至400V平稳直流电，由全桥逆变电路104变为高频交流电，最后通过LC滤波电路105将高频交流电整形成工频正弦波电压。
数字控制电路3以数字信号控制器305为核心，包括给定电路302，用于设定输出电压，经调理电路303将0～2.5V模拟信号输入数字信号控制器；采样电路308用于对输出电压和输出电流采用，通过调理电路307处理后输入到数字信号控制器的AN口，结合给定信号计算控制偏差，通过驱动电路309进行数字化PWM脉宽调制；数字控制电路3还包括报警电路301、实时监测逆变器工作状态，对过/欠压、过流、过热等故障进行保护并由LED显示电路2显示错误代码。稳压逆变器采用数字化控制技术，实现输出电压和输出电流双闭环控制，产品的稳定性高、对于非线性负载动态响应速度快，通过有源功率因数校正技术减少了无功损耗，提高了功率因数。
其中，如图2所示，数字信号控制器305，振荡电路310，复位电路311构成单片机最小系统，模拟参考电压电路312用于提供模拟参考电压，RS-232C串行接口电路313与数字信号控制器305的异步通讯接口UART2连接，通过PC机在线调试。
本发明的实施方式是参考附图中图1和图2所示的优选的结构，进行的描述和说明，并不是对本发明的限制，在本发明权利要求的范围内进行的任何修改和变换都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种数字控制稳压逆变器，包括主电路(1)，LED显示电路(2)和数字控制电路(3)，其特征在于：包括依次连接的主电路(1)，LED显示电路(2)和数字控制电路(3)，包括全桥逆变电路(104)，主电路(1)中，市电(101)通过整流滤波电路(102)整形后变为脉动直流电，经过有源PFC功率因数校正电路(103)后将直流脉动电压升压至400V平稳直流电，由全桥逆变电路(104)变为高频交流电，最后通过LC滤波电路(105)将高频交流电整形成正弦波电压。
2.如权利要求1所述的数字控制稳压逆变器，其特征在于，所述数字控制电路(3)以数字信号控制器(305)为核心，包括报警电路(301)，给定电路(302)，调理电路(303)，光耦隔离电路(304)，数字信号控制器(305)，开关量电路(306)，调理电路(307)，采样电路(308)，驱动电路(309)，所述给定电路(302)，用于设定输出电压大小，经调理电路(303)将0～2.5V模拟信号输入数字信号控制器(305)；采样电路(308)用于输出电流和输出电压采样，通过调理电路(307)处理后输入到数字信号控制器(305)的AN口，结合给定信号计算控制偏差，通过驱动电路(309)进行数字化PWM脉宽调制；报警电路(301)实时监测逆变器工作状态，对过/欠压、过流、过热故障进行保护，并把故障信号传递到数字信号控制器(305)的INT0～INT2口由LED显示电路(2)进行错误代码显示；所述开关量电路306用于继电器控制。
3.如权利要求2所述的数字控制稳压逆变器，其特征在于，所述驱动电路(309)通过专用驱动芯片IR2113实现全数字化PWM脉宽调制。
4.如权利要求1所述的数字控制稳压逆变器，其特征在于所述的LED显示电路(2)与数字信号控制器(305)的RF0～RF6口连接。
5.如权利要求2所述的数字控制稳压逆变器，其特征在于数字控制电路(3)还包括振荡电路(310)，与数字信号控制器(305)的复位端口MCLR连接的复位电路(311)，模拟参考电压电路(312)。
6.如权利要求2所述的数字控制稳压逆变器，其特征在于：所述的RS-232C串行接口电路(313)与数字信号控制器(305)的异步通讯接口UART2连接，通过PC机在线调试。
7.如权利要求1所述的数字控制稳压逆变器，其特征在于所述的主电路(1)还包括市电输入(101)，整流滤波电路(102)，有源PFC电路(103)，全桥逆变电路(104)，LC滤波电路(105)。
8.如权利要求1所述的数字控制稳压逆变器，其特征在于采用有源PFC功率因数校正技术，逆变器效率可达到95％，高效节能。
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