CN104362875A - 一种逆变电源 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力控制装置技术领域，尤其是一种逆变电源。它包括DC-DC升压电路将外部输入的12V直流电升压为270V直流电并输出；逆变电路将输入的270V直流电转换为220V交流电并输出；低通滤波电路将输入220V交流电进行滤波处理后输送至用电设备；调制电路向逆变电路输出SPWM波控制信号；辅助电源电路将外部输入的12V直流电转换为多种供电电压以向调制电路供电；过流保护电路控制逆变电路通断。本发明利用DC-DC升压电路得到高压直流电，然后通过调制电路产生SPWM控制信号驱动逆变电路动作，再经过低通滤波电路得到220V工频正弦交流电；通过上述电源系统可使得整个逆变电源具有体积小、效率高、输出电压稳定的特点。

Description

一种逆变电源
技术领域
本发明涉及电力控制装置技术领域，尤其是一种逆变电源。
背景技术
目前，现代工业对电能质量的要求越来越高，逆变技术已成为电力电子技术中的重要组成部分.传统的逆变电源多为模拟控制系统，虽然模拟控制技术已经非常成熟，但存在很多固有的缺点，如控制电路的元器件比较多、电路复杂、逆变电源笨重、灵活性差等诸多问题，严重限制的逆变电源的应用效果。
因此，有必要对现有的逆变电源提出改进方案。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单、效率高、输出电压稳定、体积小的逆变电源。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种逆变电源，它包括
DC-DC升压电路，所述DC-DC升压电路将外部输入的12V直流电升压为270V直流电并输出；
逆变电路，所述逆变电路将输入的270V直流电转换为220V交流电并输出；
低通滤波电路，所述低通滤波电路将输入220V交流电进行滤波处理后输送至用电设备；
调制电路，所述调制电路向逆变电路输出SPWM波控制信号；
辅助电源电路，所述辅助电源电路将外部输入的12V直流电转换为多种供电电压以向调制电路供电；
和
过流保护电路，所述过流保护电路控制逆变电路通断。
优选地，所述DC-DC升压电路包括双输出通道的脉宽调制器、第一开关管、第二开关管、变压器和二极管整流桥；
所述变压器的初级侧的一端连接第一开关管的漏极、另一端连接第二开关管的漏极，所述第一开关管的源极接地、栅极通过并联的第一电阻和第一二极管连接脉宽调制器的第一输出通道、源极和栅极之间连接有第二电阻，所述第二开关管的源极接地、栅极通过并联的第三电阻和第二二极管连接脉宽调制器的第二输出通道、源极和漏极之间连接有第四电阻；所述变压器的初级侧两端之间还依次连接有第五电阻、第一电容、第二电容和第六电阻；
所述二极管整流桥的输入端连接于变压器的次级侧两端，所述二极管整流桥的输出端的一端接地、另一端通过依次连接的第一电感和第三电容接地，所述第一电感还通过第七电阻连接脉宽调制器。
优选地，所述脉宽调制器包括一SG3525型脉宽调制芯片，所述第一开关管和第二开关管均为IRF3205型开关管。
优选地，所述逆变电路包括对称设置的第一功率变换器和第二功率变换器，所述第一功率变换器和第二功率变换器的输入端连接DC-DC升压电路的输出端，所述第一功率变换器的输出端通过第二电感连接第四电容的一端并通过第八电阻输出，所述第二功率变换器的输出端连接第四电容的另一端并通过第九电阻输出。
优选地，所述第一功率变换器和第二功率变换器均包括一IR2110型功率变换芯片。
优选地，所述过流保护电路包括第一功放和第二功放，所述第一功放的输出端通过第一过流二极管连接第一功率变换器和第二功率变换器，所述第二功放的输出端连接第一功放的反相端，所述第二功放的反相端通过第十电阻接地、反相端与输出端之间连接有第十一电阻，所述第十一电阻的两端并联有第五电容。
由于采用了上述方案，本发明利用DC-DC升压电路得到高压直流电，然后通过调制电路产生SPWM控制信号驱动逆变电路动作，再经过低通滤波电路得到220V工频正弦交流电；通过上述电源系统可使得整个逆变电源具有体积小、效率高、输出电压稳定的特点；其电路结构简单，具有很强的实用性和市场推广价值。
附图说明
图1是本发明实施例的原理框图；
图2是本发明实施例的DC-DC升压电路的电路结构图；
图3是本发明实施例的逆变电路的电路结构图；
图4是本发明实施例的过流保护电路的电路结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1至图4所示，本实施例提供的一种逆变电源，它包括：
DC-DC升压电路1，其用于将外部输入的12V直流电升压为270V直流电并输出；
逆变电路2，其用于将由DC-DC升压电路1输入的270V直流电转换为220V交流电并输出；
低通滤波电路3，其用于将由逆变电路2输入220V交流电进行滤波处理后输送至用电设备；
调制电路4，包括一Cortex-M3型单片机，其用于向逆变电路2输出SPWM波控制信号；
辅助电源电路5，其用于将外部输入的12V直流电转换为多种供电电压以向调制电路4供电；为能够给调制电路4提供15V、5V、3.3V等多种供电电压，本实施例的辅助电源电路5可采用电流型脉宽调制芯片UC3845来驱动调制电路4控制占空比，可经高频变压器和半波整流器等元器件得到多路直流输出；
和
过流保护电路6，其用于根据整个电源的电流值来控制逆变电路2的通断。
如此，利用DC-DC升压电路得到高压直流电，然后通过调制电路4产生SPWM控制信号驱动逆变电路2动作，再经过低通滤波电路3得到220V工频正弦交流电；通过上述电源系统可使得整个逆变电源具有体积小、效率高、输出电压稳定的特点。
进一步地，本实施例的DC-DC升压电路1包括双输出通道的脉宽调制器U1、第一开关管Q1、第二开关管Q2、变压器T和二极管整流桥D3；其中，脉宽调制器U1包括一优选的SG3525型脉宽调制芯片，第一开关管Q1和第二开关管Q2均优选为IRF3205型开关管，二极管整流桥D3优选为HER308型整流桥。
变压器T1的初级侧的一端连接第一开关管Q1的漏极、另一端连接第二开关管Q2的漏极，第一开关管Q1的源极接地、栅极通过并联的第一电阻R1和第一二极管D1连接脉宽调制器U1的第一输出通道、源极和栅极之间连接有第二电阻R2，第二开关管Q2的源极接地、栅极通过并联的第三电阻R3和第二二极管D2连接脉宽调制器U1的第二输出通道、源极和漏极之间连接有第四电阻R4；变压器T的初级侧两端之间还依次连接有第五电阻R5、第一电容C1、第二电容C2和第六电阻R6；二极管整流桥D3的输入端连接于变压器T的次级侧两端，二极管整流桥D3的输出端的一端接地、另一端通过依次连接的第一电感L1和第三电容C3接地，第一电感L1还通过第七电阻R7连接脉宽调制器U1。
如此，可利用脉宽调制器U1产生带死区互补PWM波驱动第一开关管Q1和第二开关管Q2，两个开关管经变压器T初级绕组的中心端交替导通，每次导通时间小于半个周期，二极管整流桥D3中的二极管也轮流导通，交替经第一电感L1向负载提供电流并向第三电容C3充电。
进一步地，本实施例的逆变电路2包括对称设置的第一功率变换器U2和第二功率变换器U3，第一功率变换器U2和第二功率变换器U3均包括一优选的IR2110型功率变换芯片；其中，第一功率变换器U2和第二功率变换器U3的输入端连接DC-DC升压电路1的输出端，第一功率变换器U2的输出端通过第二电感L2连接第四电容C4的一端并通过第八电阻R8输出，第二功率变换器U3的输出端连接第四电容C4的另一端并通过第九电阻R9输出。如此，利用第一功率变换器U2和第二功率变换器U3及其外围电路的设置可大大减小驱动电源的数目，并避免了传统桥式驱动中多独立电源的麻烦，还可以和主电路共地。
进一步地，本实施例的过流保护电路6可参考附图4进行设置，其包括第一功放U1A和第二功放U1B，第一功放U1A的输出端通过第一过流二极管D4连接第一功率变换器U2和第二功率变换器U3，第二功放U1B的输出端连接第一功放U1A的反相端，第二功放U1B的反相端通过第十电阻R10接地、反相端与输出端之间连接有第十一电阻R11，第十一电阻R11的两端并联有第五电容C5。如此，过流保护电路6可通过第一功放U1A和第二功放U1B将采样电压放大后，与参考电压比较，若超过则输出低电平，利用电容C31向第一过流二极管D4放电，以使第一功率变换器U2和第二功率变换器U3的输出信号被拉低，以向调制电路4报警(具体为Cortex-M3型单片机)。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种逆变电源，其特征在于：它包括
DC-DC升压电路，所述DC-DC升压电路将外部输入的12V直流电升压为270V直流电并输出；
逆变电路，所述逆变电路将输入的270V直流电转换为220V交流电并输出；
低通滤波电路，所述低通滤波电路将输入220V交流电进行滤波处理后输送至用电设备；
调制电路，所述调制电路向逆变电路输出SPWM波控制信号；
辅助电源电路，所述辅助电源电路将外部输入的12V直流电转换为多种供电电压以向调制电路供电；
和
过流保护电路，所述过流保护电路控制逆变电路通断。
2.如权利要求1所述的一种逆变电源，其特征在于：所述DC-DC升压电路包括双输出通道的脉宽调制器、第一开关管、第二开关管、变压器和二极管整流桥；
所述变压器的初级侧的一端连接第一开关管的漏极、另一端连接第二开关管的漏极，所述第一开关管的源极接地、栅极通过并联的第一电阻和第一二极管连接脉宽调制器的第一输出通道、源极和栅极之间连接有第二电阻，所述第二开关管的源极接地、栅极通过并联的第三电阻和第二二极管连接脉宽调制器的第二输出通道、源极和漏极之间连接有第四电阻；所述变压器的初级侧两端之间还依次连接有第五电阻、第一电容、第二电容和第六电阻；
所述二极管整流桥的输入端连接于变压器的次级侧两端，所述二极管整流桥的输出端的一端接地、另一端通过依次连接的第一电感和第三电容接地，所述第一电感还通过第七电阻连接脉宽调制器。
3.如权利要求2所述的一种逆变电源，其特征在于：所述脉宽调制器包括一SG3525型脉宽调制芯片，所述第一开关管和第二开关管均为IRF3205型开关管。
4.如权利要求2所述的一种逆变电源，其特征在于：所述逆变电路包括对称设置的第一功率变换器和第二功率变换器，所述第一功率变换器和第二功率变换器的输入端连接DC-DC升压电路的输出端，所述第一功率变换器的输出端通过第二电感连接第四电容的一端并通过第八电阻输出，所述第二功率变换器的输出端连接第四电容的另一端并通过第九电阻输出。
5.如权利要求4所述的一种逆变电源，其特征在于：所述第一功率变换器和第二功率变换器均包括一IR2110型功率变换芯片。
6.如权利要求5所述的一种逆变电源，其特征在于：所述过流保护电路包括第一功放和第二功放，所述第一功放的输出端通过第一过流二极管连接第一功率变换器和第二功率变换器，所述第二功放的输出端连接第一功放的反相端，所述第二功放的反相端通过第十电阻接地、反相端与输出端之间连接有第十一电阻，所述第十一电阻的两端并联有第五电容。
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