CN104135174A - 一种高频分相逆变器 - Google Patents

Abstract

一种高频分相逆变器，包括高频升压模块、整流模块、第一路逆变单元、第二路逆变单元和采集监控单元，第一路逆变单元和第二路逆变单元的输入端均与所述整流模块的输出端电连接，用于将整流后的母线直流高压分别逆变为第一种交流电压和第二种交流电压、并控制调节相应电压的频率，二者的输出端分别为提供两种电压的交流电源；采集监控单元的输入端分别与所述第一路逆变单元和所第二路逆变单元电连接，用于采集两路母线直流高压的电压和电流，并对所述第一路逆变单元和所述第二路逆变单元进行过流保护、直流稳压、输出稳压、占空比调节及频率设定。本发明的高频分相逆变器能提供两种电压输出、节约费用、占用空间小、使用方便。

Description

一种高频分相逆变器

技术领域

本发明属于电气设备技术领域，特别涉及一种高频分相逆变器。

背景技术

逆变器是一种将直流电能变换成交流电能的设备，主要为民用设备，广泛适用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、DVD、VCD、电脑、电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱、录像机、按摩器、风扇、照明等；在国外因汽车的普及率较高外出工作或外出旅游即可用逆变器连接蓄电池带动电器及各种工具工作；可以说，逆变器的使用给人们的现代化生活带来了极大的便利。

逆变器按照波形调制方式主要分两类，一类是正弦波逆变器，另一类是方波逆变器。其中，正弦波逆变器转变后交流电大多为220V、50Hz输出，以满足大多数用户设备的用电需求，然而随着电器负载多样性的发展和应用，特别是很多国外民用电压为110V，如南美国家和日本等国，因此市场上也出现了110V逆变器，以适应不同电压需求的负载设备。

为了适应不同电压负载的需要，现有技术中又出现了一种能够通过按钮切换的方式，提供220V或110V电压的逆变器，用户可以根据用电负载的不同，选择使用其中一种电压，这种逆变器的缺点是当切换到110V电压输出时负载只能是逆变器额定功率的一半，利用率很低。当用户的不同负载设备需要同时使用两种电压输出220V和110V时，就需要购置两种逆变器或者两个可切换式逆变器，分别连接相应的用电负载，连接过程比较复杂、占用空间较大、使用操作不便，而且分别购置费用较高。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有的逆变器只能提供一种电压输出，当用户需要两种电压输出时只能分别购置，使用不便、占用空间较大、费用较高，而提供一种能提供两种电压输出、节约费用、占用空间小、使用方便的高频分相逆变器。

为解决上述技术问题，本发明的采用的技术方案如下：

一种高频分相逆变器，包括

高频升压模块，其输入端与直流低压电源电连接，用于将直流低压升为高频交流高压；

整流模块，其输入端与所述高频升压模块的输出端电连接，用于将升压后的高频交流高压整流成母线直流高压；

第一路逆变单元和第二路逆变单元，二者的输入端均与所述整流模块的输出端电连接，用于将整流后的母线直流高压分别逆变为第一种交流电压和第二种交流电压、并控制调节相应电压的频率，二者的输出端分别为提供两种电压的交流电源；

采集监控单元，其输入端分别与所述第一路逆变单元和所第二路逆变单元电连接，用于采集两路母线直流高压的电压和电流，并对所述第一路逆变单元和所述第二路逆变单元进行过流保护、直流稳压、输出稳压、占空比调节及频率设定。

上述高频分相逆变器中，所述第一路逆变单元包括依次电连接的第一储能滤波模块、第一H桥逆变模块和第一交流正弦波滤波吸收模块；所述第二路逆变单元包括依次电连接的第二储能滤波模块、第二H桥逆变模块和第二交流正弦波滤波吸收模块；

所述第一储能滤波模块和所述第二储能滤波模块用于平滑整流后的母线直流高压的波形；

所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块用于将母线直流高压调制成正弦波交流输出，并分别控制调节电压频率；

所述第一交流正弦波滤波吸收模块和所述第二交流正弦波滤波吸收模块，用于对输出交流进行高频谐波吸收处理。

上述高频分相逆变器中，所述第一交流正弦波滤波吸收模块和所述第二交流正弦波滤波吸收模块的输出端还分别电连接有第一EMI抑制模块和第二EMI抑制模块，所述第一EMI抑制模块和所述第二EMI抑制模块用于对输出交流进行电磁干扰抑制。

上述高频分相逆变器中，所述第一储能滤波模块和所述第二储能滤波模块的输入端分别电连接有第一干扰处理模块和第二干扰处理模块，所述第一干扰处理模块和所述第二干扰处理模块的输入端均与所述整流模块的输出端电连接；所述第一干扰处理模块和所述第二干扰处理模块用于对整流后的母线直流高压进行抑制差模电磁干扰吸收、去除高频干扰并且消除两路互相干扰。

上述高频分相逆变器中，所述采集监控单元包括DSP主控单元、第一采集器和第二采集器；

所述第一采集器，用于采集两路母线直流高压的输入电压和输入电流并发送给所述DSP主控单元、进而对母线直流高压进行稳压和过流保护处理，其输入端分别电连接所述第一储能滤波模块和所述第二储能滤波模块的一个输出端，或者所述第一采集器的输入端分别电连接所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块的一个输入端，所述第一采集器的输出端与所述DSP主控单元的一个输入端电连接；

所述第二采集器，用于采集两路交流输出电压发送给所述DSP主控单元、进而对交流输出电压进行占空比调节并稳定输出电压，其输入端分别电连接所述第一EMI抑制模块和所述第二EMI抑制模块的一个输出端，或者所述第二采集器的输入端与第一交流正弦波滤波吸收模块和第二交流正弦波滤波吸收模块的输出端连接，所述第一EMI抑制模块和所述第二EMI抑制模块的另一输出端分别为提供两种电压的交流电源，所述第二采集器的输出端与所述DSP主控单元的一个输入端电连接；

所述DSP主控单元，用于对所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块提供SPWM正弦波调制信号，并分别对所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块的输出进行稳压、占空比调整、矢量运算及频率调整，所述DSP主控单元的另外两个输入端分别连接所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块的一个输出端。

上述高频分相逆变器中，所述整流模块的输出端电连接有储能滤波模块，用于平滑整流后的母线直流高压的波形，所述储能滤波模块的输出端与所述第一路逆变单元和所述第二路逆变单元的输入端电连接。

上述高频分相逆变器中，所述第一路逆变单元包括依次电连接的第一H桥逆变模块和第一交流正弦波滤波吸收模块；所述第二路逆变单元包括依次电连接的第二H桥逆变模块和第二交流正弦波滤波吸收模块；

所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块用于将母线直流高压调制成正弦波交流输出，并分别控制调节电压频率；

所述第一交流正弦波滤波吸收模块和所述第二交流正弦波滤波吸收模块，用于对输出交流进行高频谐波吸收处理。

上述高频分相逆变器中，所述采集监控单元包括DSP主控单元、第一采集器和第二采集器；

所述第一采集器，用于采集两路母线直流高压的输入电压和输入电流并发送给所述DSP主控单元、进而对母线直流高压进行稳压和过流保护处理，其输入端分别电连接所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块的一个输入端，所述第一采集器的输出端与所述DSP主控单元的一个输入端电连接；

所述第二采集器，用于采集两路交流输出电压发送给所述DSP主控单元、进而对交流输出电压进行占空比调节并稳定输出电压，其输入端分别电连接所述第一交流正弦波滤波吸收模块和所述第二交流正弦波滤波吸收模块的输出端，所述第一交流正弦波滤波吸收模块和所述第二交流正弦波滤波吸收模块的输出端还分别为提供两种电压的电源，所述第二采集器的输出端与所述DSP主控单元的一个输入端电连接；

所述DSP主控单元，用于对所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块提供SPWM正弦波调制信号，并分别对所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块的输出进行稳压、占空比调整、矢量运算及频率调整，所述DSP主控单元的另外两个输入端分别连接所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块的一个输出端。

上述高频分相逆变器中，所述第一路逆变单元和第二路逆变单元的输出端可提供AC90V-AC240V电压的交流电源。

上述高频分相逆变器中，所述第一路逆变单元和第二路逆变单元的输出端分别为提供AC110V和AC220V电压的交流电源。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)本发明的高频分相逆变器，包括高频升压模块、整流模块、第一路逆变单元、第二路逆变单元以及采集监控单元。在用户有两种额定电压的负载、需要两种电压输出时，不必再购买两个逆变器来对不同额定电压的电器负载供电，只采用本发明的高频分相逆变器就可以提供电电源了，而且第一路逆变单元和第二路逆变单元的交流电压输出共用高频升压模块，降低了生产成本，用户连接也很简单，节省空间，降低成本，使用方便。

(2)本发明的高频分相逆变器，为高频纯正弦波逆变器，效率高能够达到90％以上，产品综合成本低，重量轻、体积小、占用空间少，使用携带方便，每路的输出电压频率可独立设定，适应范围广。

(3)本发明的高频分相逆变器，独立采集两路母线直流高压的电压和电流，输出总功率保持不变，不会因为连接AC110V负载而导致输出功率降低一半，适用于多种功率负载，大大提高了产品使用率。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明高频分相逆变器实施例一的电路原理模块图；

图2是本发明高频分相逆变器实施例二的电路原理模块图；

图3是本发明高频分相逆变器实施例三的电路原理模块图。

具体实施方式

实施例一

如图1所示，是本发明高频分相逆变器的优选实施例。本实施例中的所述高频分相逆变器主要是针对如南美、日本等国家，一个国家民用市电有AC110V和AC220V两种电压，50HZ和60HZ两种频率的国家地区开发的。

所述高频分相逆变器包括高频升压模块、整流模块、第一路逆变单元、第二路逆变单元以及采集监控单元。

所述高频升压模块的输入端与直流低压电源电连接，用于将直流低压升为高频交流高压，具体地，所述高频升压模块是经过高频推挽将直流低压(如：DC12V)升压到400V左右的高频交流高压。

所述整流模块的输入端与所述高频升压模块的输出端电连接，用于将升压后的高频交流高压整流成母线直流高压。

所述第一路逆变单元和所述第二路逆变单元的输入端均与所述整流模块的输出端电连接，用于将整流后的母线直流高压分别逆变为第一种交流电压和第二种交流电压、并控制调节相应电压的频率，所述第一路逆变单元和所述第二路逆变单元的输出端分别为提供两种电压的交流电源。两路输出的交流电源的电压都可以在AC90V-AC240V之间可调，在本实施例中，所述第一路逆变单元输出交流正弦波110V、50HZ电压、用于连接额定110V电压的负载；所述第二路逆变单元输出交流正弦波220V、60HZ电压，用于连接额定220V电压的负载。

所述第一路逆变单元包括依次电连接的第一干扰处理模块、第一储能滤波模块、第一H桥逆变模块、第一交流正弦波滤波吸收模块和第一EMI抑制模块。同样地，所述第二路逆变单元包括依次电连接的第二干扰处理模块、第二储能滤波模块、第二H桥逆变模块、第二交流正弦波滤波吸收模块和第二EMI抑制模块。

所述第一储能滤波模块和所述第二储能滤波模块用于平滑整流后的母线直流高压的波形。

所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块用于将母线直流高压调制成正弦波交流输出，并分别控制调节电压频率。

所述第一交流正弦波滤波吸收模块和所述第二交流正弦波滤波吸收模块，用于对输出交流进行高频谐波吸收处理。

所述第一干扰处理模块和所述第二干扰处理模块的输入端均与所述整流模块的输出端电连接，所述第一干扰处理模块和所述第二干扰处理模块的输出端分别与第一储能滤波模块和所述第二储能滤波模块的输入端电连接。所述第一干扰处理模块和所述第二干扰处理模块用于对整流后的母线直流高压进行抑制差模电磁干扰吸收、去除高频干扰并且消除两路互相干扰。在本实施例中，采用π型滤波器实现。

所述第一EMI抑制模块和所述第二EMI抑制模块分别连接在所述第一交流正弦波滤波吸收模块和所述第二交流正弦波滤波吸收模块的输出端，所述第一EMI抑制模块和所述第二EMI抑制模块用于对输出交流进行电磁干抑制，消除差模与共模干扰，并且进一步吸收高频谐波干扰，使输出交流电压无杂波，纯净。

所述采集监控单元的输入端分别与所述第一路逆变单元和所述第二路逆变单元电连接，用于采集两路母线直流高压的电压和电流，并对所述第一路逆变单元和所述第二路逆变单元进行过流保护、直流稳压、输出稳压、占空比调节及频率设定。

所述采集监控单元包括DSP(digital signal processor)主控单元、第一采集器和第二采集器。

所述第一采集器，用于采集两路母线直流高压的输入电压和输入电流并发送给所述DSP主控单元、进而对母线直流高压进行稳压和过流保护处理，其输入端分别电连接所述第一储能滤波模块和所述第二储能滤波模块的一个输出端，所述第一采集器的输出端与所述DSP主控单元的一个输入端电连接。

所述第二采集器，用于采集两路交流输出电压发送给所述DSP主控单元、进而对交流输出电压进行占空比调节并稳定输出电压，其输入端分别电连接所述第一EMI抑制模块和所述第二EMI抑制模块的一个输出端，所述第一EMI抑制模块和所述第二EMI抑制模块的另一输出端分别为提供两种电压的交流电源，所述第二采集器的输出端与所述DSP主控单元的一个输入端电连接。

所述DSP主控单元，用于对所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块提供SPWM正弦波调制信号，并分别对所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块的输出进行稳压、占空比调整、矢量运算及频率调整，所述DSP主控单元的另外两个输入端分别连接所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块的一个输出端。

在其他实施例中，所述第一采集器的输入端还可以分别电连接所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块的一个输出端，同样可以采集两路母线直流高压的输入电压和输入电流。

实施例二

如图2所示，本实施例与实施例一的区别在于：省略了第一干扰处理模块、第二干扰处理模块、第一EMI抑制模块和第二EMI抑制模块。在整流后的母线直流高压不受电磁干扰或电磁干扰较小的时候，可不设置所述第一干扰处理模块和所述第二干扰处理模块；同样的，在输出交流不受电磁干扰或电磁干扰较小的时候，可不设置所述第一EMI抑制模块和所述第二EMI抑制模块，还可以节约产品成本。

在本实施例中，第二采集器的输入端直接与第一交流正弦波滤波吸收模块和第二交流正弦波滤波吸收模块的输出端连接。

实施例三

如图3所示，本实施例与实施例二的区别在于：将第一储能滤波模块和第二储能滤波模块合并成为储能滤波模块，如图所示，自所述储能滤波模块的输出端分成两路。

整流模块的输出端电连接所述储能滤波模块，所述储能滤波模块用于平滑整流后的母线直流高压的波形，所述储能滤波模块的输出端与第一路逆变单元和第二路逆变单元的输入端电连接。

所述第一路逆变单元包括依次电连接的第一H桥逆变模块和第一交流正弦波滤波吸收模块；所述第二路逆变单元包括依次电连接的第二H桥逆变模块和第二交流正弦波滤波吸收模块。

所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块用于将母线直流高压调制成正弦波交流输出，并分别控制调节电压频率。

所述第一交流正弦波滤波吸收模块和所述第二交流正弦波滤波吸收模块，用于对输出交流进行高频谐波吸收处理。

所述采集监控单元包括DSP主控单元、第一采集器和第二采集器；

所述第一采集器用于采集两路母线直流高压的输入电压和输入电流并发送给所述DSP主控单元、进而对母线直流高压进行稳压和过流保护处理，其输入端分别电连接所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块的一个输入端，所述第一采集器的输出端与所述DSP主控单元的一个输入端电连接。

所述第二采集器用于采集两路交流输出电压发送给所述DSP主控单元、进而对交流输出电压进行占空比调节并稳定输出电压，其输入端分别电连接所述第一交流正弦波滤波吸收模块和所述第二交流正弦波滤波吸收模块的输出端，所述第一交流正弦波滤波吸收模块和所述第二交流正弦波滤波吸收模块的输出端还分别为提供两种电压的电源，所述第二采集器的输出端与所述DSP主控单元的一个输入端电连接。

所述DSP主控单元，用于对所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块提供SPWM正弦波调制信号，并分别对所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块的输出进行稳压、占空比调整、矢量运算及频率调整，所述DSP主控单元的另外两个输入端分别连接所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块的一个输出端。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种高频分相逆变器，其特征在于：包括

高频升压模块，其输入端与直流低压电源电连接，用于将直流低压升为高频交流高压；

整流模块，其输入端与所述高频升压模块的输出端电连接，用于将升压后的高频交流高压整流成母线直流高压；

第一路逆变单元和第二路逆变单元，二者的输入端均与所述整流模块的输出端电连接，用于将整流后的母线直流高压分别逆变为第一种交流电压和第二种交流电压、并控制调节相应电压的频率，二者的输出端分别为提供两种电压的交流电源；

采集监控单元，其输入端分别与所述第一路逆变单元和所述第二路逆变单元电连接，用于采集两路母线直流高压的电压和电流，并对所述第一路逆变单元和所述第二路逆变单元进行过流保护、直流稳压、输出稳压、占空比调节及频率设定。

2.根据权利要求1所述的高频分相逆变器，其特征在于：所述第一路逆变单元包括依次电连接的第一储能滤波模块、第一H桥逆变模块和第一交流正弦波滤波吸收模块；所述第二路逆变单元包括依次电连接的第二储能滤波模块、第二H桥逆变模块和第二交流正弦波滤波吸收模块；

所述第一储能滤波模块和所述第二储能滤波模块用于平滑整流后的母线直流高压的波形；

所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块用于将母线直流高压调制成正弦波交流输出，并分别控制调节电压频率；

所述第一交流正弦波滤波吸收模块和所述第二交流正弦波滤波吸收模块，用于对输出交流进行高频谐波吸收处理。

3.根据权利要求2所述的高频分相逆变器，其特征在于：所述第一交流正弦波滤波吸收模块和所述第二交流正弦波滤波吸收模块的输出端还分别电连接有第一EMI抑制模块和第二EMI抑制模块，所述第一EMI抑制模块和所述第二EMI抑制模块用于对输出交流进行电磁干扰抑制。

4.根据权利要求3所述的高频分相逆变器，其特征在于：所述第一储能滤波模块和所述第二储能滤波模块的输入端分别电连接有第一干扰处理模块和第二干扰处理模块，所述第一干扰处理模块和所述第二干扰处理模块的输入端均与所述整流模块的输出端电连接；所述第一干扰处理模块和所述第二干扰处理模块用于对整流后的母线直流高压进行抑制差模电磁干扰吸收、去除高频干扰并且消除两路互相干扰。

5.根据权利要求3或4所述的高频分相逆变器，其特征在于：所述采集监控单元包括DSP主控单元、第一采集器和第二采集器；

所述第一采集器，用于采集两路母线直流高压的输入电压和输入电流并发送给所述DSP主控单元、进而对母线直流高压进行稳压和过流保护处理，其输入端分别电连接所述第一储能滤波模块和所述第二储能滤波模块的一个输出端，或者所述第一采集器的输入端分别电连接所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块的一个输入端，所述第一采集器的输出端与所述DSP主控单元的一个输入端电连接；

所述第二采集器，用于采集两路交流输出电压发送给所述DSP主控单元、进而对交流输出电压进行占空比调节并稳定输出电压，其输入端分别电连接所述第一EMI抑制模块和所述第二EMI抑制模块的一个输出端，或者所述第二采集器的输入端与第一交流正弦波滤波吸收模块和第二交流正弦波滤波吸收模块的输出端连接，所述第一EMI抑制模块和所述第二EMI抑制模块的另一输出端分别为提供两种电压的交流电源，所述第二采集器的输出端与所述DSP主控单元的一个输入端电连接；

所述DSP主控单元，用于对所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块提供SPWM正弦波调制信号，并分别对所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块的输出进行稳压、占空比调整、矢量运算及频率调整，所述DSP主控单元的另外两个输入端分别连接所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块的一个输出端。

6.根据权利要求1所述的高频分相逆变器，其特征在于：所述整流模块的输出端电连接有储能滤波模块，用于平滑整流后的母线直流高压的波形，所述储能滤波模块的输出端与所述第一路逆变单元和所述第二路逆变单元的输入端电连接。

7.根据权利要求6所述的高频分相逆变器，其特征在于：所述第一路逆变单元包括依次电连接的第一H桥逆变模块和第一交流正弦波滤波吸收模块；所述第二路逆变单元包括依次电连接的第二H桥逆变模块和第二交流正弦波滤波吸收模块；

所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块用于将母线直流高压降压成交流输出，并分别控制调节电压频率；

所述第一交流正弦波滤波吸收模块和所述第二交流正弦波滤波吸收模块，用于对输出交流进行高频谐波吸收处理。

8.根据权利要求7所述的高频分相逆变器，其特征在于：所述采集监控单元包括DSP主控单元、第一采集器和第二采集器；

所述第一采集器，用于采集两路母线直流高压的输入电压和输入电流并发送给所述DSP主控单元、进而对母线直流高压进行稳压和过流保护处理，其输入端分别电连接所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块的一个输入端，所述第一采集器的输出端与所述DSP主控单元的一个输入端电连接；

所述第二采集器，用于采集两路交流输出电压发送给所述DSP主控单元、进而对交流输出电压进行占空比调节并稳定输出电压，其输入端分别电连接所述第一交流正弦波滤波吸收模块和所述第二交流正弦波滤波吸收模块的输出端，所述第一交流正弦波滤波吸收模块和所述第二交流正弦波滤波吸收模块的输出端还分别为提供两种电压的电源，所述第二采集器的输出端与所述DSP主控单元的一个输入端电连接；

所述DSP主控单元，用于对所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块提供SPWM正弦波调制信号，并分别对所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块的输出进行稳压、占空比调整、矢量运算及频率调整，所述DSP主控单元的另外两个输入端分别连接所述第一H桥逆变模块和所述第二H桥逆变模块的一个输出端。

9.根据权利要求1-8任一所述的高频分相逆变器，其特征在于：所述第一路逆变单元和第二路逆变单元的输出端可提供AC90V-AC240V电压的交流电源。

10.根据权利要求9所述的高频分相逆变器，其特征在于：所述第一路逆变单元和第二路逆变单元的输出端分别为提供AC110V和AC220V电压的交流电源。