CN104242703B - 一种恒流限流型逆变器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种恒流限流型逆变器，包括有用于提高直流电电压的升压器；设置有整流滤波装置，并用于将升压器输出的直流电转换成交流电的H桥电路；用于对H桥电路输出的交流电的电流采样，并整流成与H桥电路输出端的电压相对应的且方向不变的电压值信号IS的采样模块；设定有最高阈值和最低阈值的比较模块，比较模块根据电压值信号IS判断H桥电路输出的电压是否在最高阈值和最低阈值之间；和根据比较模块的输出控制H桥电路的开启或关闭的MCU。本发明的有益效果是：避免了由于通过改变短路保护和过载保护的性能而影响H桥电路的启动能力的情况，结构简单、成本低、开发周期短，且电流输出稳定，能够在大功率用电器上使用的功能。

Description

一种恒流限流型逆变器

技术领域

本发明涉及一种电源转换器，尤其涉及一种恒流限流型逆变器。

背景技术

逆变器是一种把直流电能转变成交流电的装置，现有的逆变器按照控制方式可分为基于8位MCU进行开环控制型逆变器，和基于DSP复杂多闭环控制型逆变器两种；DSP多换控制型逆变器，控制过程复杂，输出稳定，且启动能力强，但是其实现过程复杂，开发周期长，成本相对较高；使用8位MCU作为核心控制IC的逆变器，实现简单，成本低，但在用于大功率用电器上时，若要正常输出较大的电流，将使逆变器的短路保护、过载保护等性能出现严重下降，若要保证逆变器的短路保护、过载保护等性能，则必将严重影响电流的正常输出。

发明内容

针对上述现有技术所存在的缺陷，现提供一种旨在保证逆变器的短路保护和过载保护等性能的同时，还能够正常输出较大电流，且结构简单、成本低廉的恒流限流型逆变器。

一种恒流限流型逆变器，用于将直流电转换成交流电，包括有：

升压器，用于提高直流电的电压；

H桥电路，设置有整流滤波装置，并用于将升压器输出的直流电转换成交流电；

采样模块，用于对H桥电路输出的交流电的电流采样，并整流成与H桥电路输出的电压相对应的且方向不变的电压值信号；

比较模块，设定有最高阈值和最低阈值，比较模块根据电压值信号判断H桥电路输出的电压是否在最高阈值和最低阈值之间；以及，

MCU（Micro Control Unit，微控制单元），根据比较模块的输出控制H桥电路的开启或关闭。

上述恒流限流型逆变器，其中，采样模块包括有全桥整流电路，和用于对H桥电路输出的交流电的电流采样的互感器；互感器将采样所获得的电流传送到全桥整流电路，经全桥整流电路整流后输出与H桥电路输出端的电压相对应的且方向不变的电压值信号；全桥整流电路为通过四个二极管相互桥接形成。

上述恒流限流型逆变器，其中，比较模块包括有第一比较器和第二比较器；第一比较器的“+”端连接有第一调节装置，用于调节比较模块的最高阈值；第二比较器的“-”端连接有第二调节装置，用于调节比较模块的最低阈值；第一调节装置包括有电压源和用于调节第一比较器的“+”端的调节电阻；第二调节装置包括有电压源和用于调节第二比较器“-”端的调节电阻；电压值信号分别输入第一比较器的“-”端和第二比较器的“+”端。

上述恒流限流型逆变器，其中，MCU具有第一接收端和第二接收端，第一比较器和第二比较器分别向第一接收端和第二接收端输出可转换的电平；MCU还具有第一输出端和第二输出端，第一输出端和第二输出端分别与H桥电路相连，用于根据第一比较器和第二比较器输出的电平对H桥电路进行开启或关闭；H桥电路具有SPWM驱动系统，第一输出端和第二输出端通过控制SPWM驱动系统的启动或关闭，使H桥电路启动或关闭。

上述恒流限流型逆变器，其中，升压器为推挽式升压器。

上述恒流限流型逆变器，其中，MCU为8位的MCU。

上述技术方案的有益效果是：

1、通过利用采样模块对H桥电路输出的交流电的电流进行采样，并通过比较模块对采样的电流所对应的电压进行判断，进而通过MCU对H桥电路进行开启或关闭的操作，起到了自动控制H桥电路输出的交流电的电流大小的作用，优化了MCU的控制方式，实现了逆变器持续性恒流限流输出；同时还避免了由于通过改变短路保护和过载保护的性能而影响H桥电路的启动能力的情况，进而有利于整体提高逆变器的短路保护能力、过载保护能力以及H桥电路的启动能力。

2、本技术方案所公开的恒流限流型逆变器还具有结构简单、成本低、开发周期短等优势；并且电流输出稳定，且能够在大功率用电器上使用。

3、通过调节最高阈值调节装置和最低阈值调节装置可对H桥电路所输出的交流电的电流值的范围进行调节。

附图说明

图1为一种恒流限流型逆变器的电路结构示意图。

附图标记：

1、升压器

2、H桥电路

3、采样模块

31、全桥整流电路

4、比较模块

41、第一比较器

42、第二比较器

5、MCU

51、第一接收端

52、第二接收端

53、第一输出端

54、第二输出端

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

如图1所示一种恒流限流型逆变器，用于将直流电转换成交流电，包括有：

升压器1，用于提高直流电的电压；

H桥电路2，设置有整流滤波装置，并用于将升压器输出的直流电转换成交流电；

采样模块3，用于对H桥电路2输出的交流电的电流采样，并整流成与H桥电路2输出的电压相对应的且方向不变的电压值信号；

比较模块4，设定有最高阈值和最低阈值，比较模块4根据电压值信号判断H桥电路2输出的电压是否在最高阈值和最低阈值之间；以及，

MCU（Micro Control Unit，微控制单元）5，根据比较模块4的输出控制H桥电路2的开启或关闭。

上述技术方案的工作原理是：通过采样模块3对H桥电路2所输出的交流电的电流进行采样，再将采样所获得的电流整流成与H桥电路2输出端的电压相对应的电压值信号IS，并将该电压值信号IS传送到比较模块4；比较模块4设置有最高阈值和最低阈值，并向MCU5传送信号，使MCU5根据接收到的信号对H桥电路2进行开启或关闭。

在上述技术方案的基础上，进一步的，采样模块3包括有全桥整流电路31，和用于对H桥电路2输出的交流电的电流采样的互感器T1；互感器T1将采样所获得的电流传送到全桥整流电路31，经全桥整流电路31整流后输出与H桥电路2输出端的电压相对应的且方向不变的电压值信号IS。

在上述技术方案的基础上，进一步的，比较模块4包括有第一比较器41和第二比较器42；第一比较器41的“+”端连接有第一调节装置，用于调节比较模块4的最高阈值；第二比较器42的“-”端连接有第二调节装置，用于调节比较模块4的最低阈值；第一调节装置包括有电压源E1和用于调节第一比较器41的“+”端的调节电阻R1和R2；第二调节装置包括有电压源E2和用于调节第二比较器42“-”端的调节电阻R3和R4；其中，电压源E1和电压源E2的电压为恒定，通过调节调节电阻R1、R2、R3、R4的阻值改变第一比较器41“+”端和第二比较器42“-”端的电压，进而调节比较模块4的最高阈值和最低阈值的数值，以调节H桥电路2的电流输出值的范围。

进一步的，电压值信号IS分别输入到第一比较器41的“-”端和第二比较器42的“+”端。

在上述技术方案的基础上，进一步的，MCU5具有第一接收端51和第二接收端52，第一比较器41和第二比较器42分别向第一接收端51和第二接收端52输出可转换的电平；MCU5还具有第一输出端53和第二输出端54，第一输出端53和第二输出端54分别与H桥电路2相连，用于根据第一比较器41和第二比较器42输出的电平对H桥电路2进行开启或关闭；H桥电路2具有SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation，正弦曲线脉冲宽度调制）驱动系统，第一输出端53和第二输出端54通过控制SPWM驱动系统的启动或关闭，使H桥电路2启动或关闭；其中，当电压值信号IS低于最低阈值时，第一比较器41向第一接收端51输出高电平，第二比较器42向第二接收端52输出低电平，此时MCU5对H桥电路2进行启动操作；当电压值信号IS在最高阈值和最低阈值之间时，第一比较器41向第一接收端51输出高电平，第二比较器42向第二接收端52输出高电平，MCU5对H桥电路2保持现操作不变；当电压值信号IS大于最高阈值时，第一比较器41向第一接收端51输出低电平，第二比较器42向第二接收端52输出高电平，此时MCU5对H桥电路2进行关闭操作。

进一步的，当H桥电路2的输出端没有电流输出时，其电压值信号IS为零，此时MCU5对H桥电路2进行开启操作；当H桥电路2的输出端的电流增大，使电压值信号IS上升至最高阈值和最低阈值之间时，MCU5对H桥电路2保持开启操作不变；当H桥电路2的输出端的电流继续增加，致使电压值信号IS上升至最高阈值以上时，MCU5对H桥电路2进行关闭操作；由于H桥电路2关闭使H桥电路2的输出端电流下降，致使电压值信号IS下降至最高阈值和最低阈值之间时，MCU5对H桥电路2保持关闭操作不变；当H桥电路2的输出端电流继续下降，致使电压值信号IS下降致最低阈值以下时，MCU5对H桥电路2进行开启操作。

可选的，升压器1为推挽式升压器。

可选的，MCU5为8位MCU5。

本发明通过利用采样模块对H桥电路输出的交流电的电流进行采样，并通过比较模块对采样的电流所对应的电压进行判断，进而通过MCU对H桥电路进行开启或关闭的操作，起到了自动控制H桥电路输出的交流电的电流大小的作用，优化了MCU的控制方式，实现了逆变器持续性恒流限流输出；同时还避免了由于通过改变短路保护和过载保护的性能而影响H桥电路的启动能力的情况，进而有利于整体提高逆变器的短路保护能力、过载保护能力以及H桥电路的启动能力。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种恒流限流型逆变器，用于将直流电转换成交流电，其特征在于，包括有：

升压器，用于提高所述直流电的电压；

H桥电路，设置有逆变滤波装置，并用于将所述升压器输出的直流电转换成交流电；

采样模块，用于对所述H桥电路输出的交流电的电流采样，并整流成与所述H桥电路输出的电压相对应的且方向不变的电压值信号；

比较模块，设定有最高阈值和最低阈值，所述比较模块根据所述电压值信号判断所述H桥电路输出的电压是否在所述最高阈值和所述最低阈值之间；以及，

MCU(5)，根据所述比较模块的输出控制所述H桥电路的开启或关闭，

当H桥电路(2)的输出端没有电流输出时，其电压值信号(IS)为零，此时MCU(5)对H桥电路(2)进行开启操作；当H桥电路(2)的输出端的电流增大，使电压值信号(IS)上升至最高阈值和最低阈值之间时，MCU(5)对H桥电路(2)保持开启操作不变；当H桥电路(2)的输出端的电流继续增加，致使电压值信号(IS)上升至最高阈值以上时，MCU(5)对H桥电路(2)进行关闭操作；由于H桥电路(2)关闭使H桥电路(2)的输出端电流下降，致使电压值信号(IS)下降至最高阈值和最低阈值之间时，MCU(5)对H桥电路(2)保持关闭操作不变；当H桥电路(2)的输出端电流继续下降，致使电压值信号(IS)下降致最低阈值以下时，MCU(5)对H桥电路(2)进行开启操作。

2.如权利要求1所述恒流限流型逆变器，其特征在于，所述采样模块包括有全桥整流电路，和用于对所述H桥电路输出的交流电的电流采样的互感器；所述互感器将采样所获得的电流传送到所述全桥整流电路，经所述全桥整流电路整流后输出与所述H桥电路输出端的电压相对应的且方向不变的电压值信号。

3.如权利要求2所述恒流限流型逆变器，其特征在于，所述全桥整流电路为通过四个二极管相互桥接形成。

4.如权利要求1所述恒流限流型逆变器，其特征在于，所述比较模块包括有第一比较器和第二比较器；所述第一比较器的“+”端连接有第一调节装置，用于调节所述比较模块的最高阈值；所述第二比较器的“-”端连接有第二调节装置，用于调节所述比较模块的最低阈值。

5.如权利要求4所述恒流限流型逆变器，其特征在于，所述第一调节装置包括有电压源和用于调节所述第一比较器的“+”端的调节电阻；所述第二调节装置包括有电压源和用于调节所述第二比较器“-”端的调节电阻；所述电压值信号分别输入所述第一比较器的“-”端和所述第二比较器的“+”端。

6.如权利要求5所述恒流限流型逆变器，其特征在于，所述MCU(5)具有第一接收端和第二接收端，所述第一比较器和所述第二比较器分别向所述第一接收端和所述第二接收端输出可转换的电平。

7.如权利要求6所述恒流限流型逆变器，其特征在于，所述MCU(5)还具有第一输出端和第二输出端，所述第一输出端和所述第二输出端分别与所述H桥电路相连，用于根据所述第一比较器和所述第二比较器输出的电平对所述H桥电路进行开启或关闭。

8.如权利要求7所述恒流限流型逆变器，其特征在于，所述H桥电路具有SPWM驱动系统，所述第一输出端和所述第二输出端通过控制所述SPWM驱动系统的启动或关闭，使所述H桥电路启动或关闭。

9.如权利要求1所述恒流限流型逆变器，其特征在于，所述升压器为推挽式升压器。

10.如权利要求1所述恒流限流型逆变器，其特征在于，所述MCU(5)为8位的MCU(5)。