CN106849685A - 一种应急高效发电装置以及应急高效发电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应急高效发电装置，通过将常见直流电源输出的直流电流进行两级推挽放大得到电压升至170‑210V的高频交流电流，然后通过LC谐振串联电路输出电压进一步上升的高频正弦波，最后通过整流电路整流，将电压降为210‑250V输出功率2000W的恒流交流电，从而达到家用电器供电的要求。通过上述优化设计的应急高效发电装置，电路设计合理，有效消除转换过程中方波中的尖峰，降低热损耗，电流转换效率高，从而有效保证电路高效稳定运行。本发明还提出一种应急高效发电方法。

Description

一种应急高效发电装置以及应急高效发电方法
技术领域
本发明涉及应急发电技术领域，尤其涉及一种应急高效发电装置应急高效发电方法。
背景技术
在灾害发生时，往往因市政电源毁坏或切断，以及燃气等市政供给的切断，导致被封锁在灾害现场的人们，得不到有效能源的补给使用，从而加重对灾区人们的心理和生理伤害，同时一些小型救援工具也得不到及时使用。另外，一些长期在野外工作人员，如森林巡视、野生动物保护工作者，因工作环境对明火的限制，并且无电力供给，造成工作和生活条件艰苦。
因此，为了在应急情况下提供电力供给，应用直流电源进行供电。多数直接将直流电源升压至220V以上，然后通过大量电子元件进行滤波修正，得到适合家用电器使用的正弦波。在此过程中，能量消耗大，设备需要大量散热，电能转换效率低。经转换的电力输出功率低，只能简单用于照明。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种应急高效发电装置。
本发明提出的一种应急高效发电装置，包括：直流电源、第一推挽电路、第二推挽电路、LC串联谐振电路、整流电路、第一互感器、第二互感器；
第一推挽电路包括并联连接的第一MOSFET和第二MOSFET，第二推挽电路包括并联连接的第三MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)和第四MOSFET，第二推挽电路与直流电源并联，第一互感器包括第一输入线圈、第二输入线圈、第一输出线圈，第一输入线圈与第一MOSFET串联，第二输入线圈与第二MOSFET串联，第一输出线圈两端分别与第三MOSFET的源极和第四MOSFET的源极连接，第一推挽电路通过第一互感器控制第二推挽电路的电流方向，第二推挽电路用于将直流电源的输出的直流电流转换为具有第一电压的第一交流电流；
第二互感器包括第三输入线圈、第四输入线圈、第二输出线圈，第三输入线圈与第三MOSFET串联，第四输入线圈与第四MOSFET串联，第二输出线圈与LC串联谐振电路串联，LC串联谐振电路用于将第一交流电流转换为具有第二电压的第二交流电流，整流电路与LC串联谐振电路的输出端连接用于将所述第二交流电流转换为具有第三电压的第三交流电流并对其进行整流；
其中，第一电压＜第三电压＜第二电压。
优选地，还包括可调变阻器，可调变阻器与第一推挽电路串联。
优选地，还包括第一电容器，第一电容器与第二推挽电路并联。
优选地，还包括第二电容器，第二电容器与所述直流电源并联。
优选地，采用第二输出线圈作为LC串联谐振电路的电源。
优选地，直流电源采用24V12AH的铅酸电池。
优选地，所述第一电压在170V-210V之间，所述第二电压在450V-500V之间，所述第三电压在210V-250V之间。
优选地，第一推挽电路与所述直流电源并联。
本发明中，所提出的应急高效发电装置，通过将常见直流电源输出的直流电流进行两级推挽放大得到电压升至170-210V的高频交流电流，然后通过LC谐振串联电路输出电压进一步上升的高频正弦波，最后通过整流电路整流，将电压降为210-250V输出功率2000W的恒流交流电，从而达到家用电器供电的要求。通过上述优化设计的应急高效发电装置，电路设计合理，有效消除转换过程中方波中的尖峰，降低热损耗，电流转换效率高，从而有效保证电路高效稳定运行。
本发明还提出一种基于上述应急高效发电装置的应急高效发电方法，包括下列步骤：
S1、通过两级推挽电路将直流输入电流转换为具有第一电压的第一交流电流；
S2、通过LC串联谐振电路将S1得到的第一交流电流转换为具有第二电压的第二交流电流；
S3、通过整流电路将所述第二交流电流转换为具有第三电压的第三交流电流并对其进行整流；
其中，第一电压＜第三电压＜第二电压。
优选地，通过直流电源为推挽放大电路供电。
本发明提出的方法的有益效果与上述装置的有益效果相似，不再进行赘述。
附图说明
图1为本发明提出的一种应急高效发电装置的电路示意图。
具体实施方式
如图1所示，图1为本发明提出的一种应急高效发电装置的结构示意图。
参照图1，本发明提出的一种应急高效发电装置，包括：直流电源、第一推挽电路、第二推挽电路、LC串联谐振电路、整流电路、第一互感器T2、第二互感器T1；
第一推挽电路包括并联连接的第一MOSFET Q3和第二MOSFET Q4，第二推挽电路包括并联连接的第三MOSFET Q1和第四MOSFET Q2，第二推挽电路与直流电源并联，第一互感器包括第一输入线圈、第二输入线圈、第一输出线圈，第一输入线圈与第一MOSFET Q3串联，第二输入线圈与第二MOSFET Q4串联，第一输出线圈两端分别与第三MOSFET Q1的源极和第四MOSFET Q2的源极连接，第一推挽电路通过第一互感器T2控制第二推挽电路的电流方向，第二推挽电路用于将直流电源的输出的直流电流转换为具有第一电压的第一交流电流；
第二互感器T1包括第三输入线圈、第四输入线圈、第二输出线圈，第三输入线圈与第三MOSFET串联，第四输入线圈与第四MOSFET串联，第二输出线圈与LC串联谐振电路串联，LC串联谐振电路用于将第一交流电流转换为具有第二电压的第二交流电流，整流电路与LC串联谐振电路的输出端连接用于将所述第二交流电流转换为具有第三电压的第三交流电流并对其进行整流；
其中，第一电压＜第三电压＜第二电压。
本实施例的应急高效发电装置的具体工作过程中，包括下列步骤：
S1、通过两级推挽电路将直流输入电流转换为具有第一电压的第一交流电流；具体地，第一推挽电路的第一MOSFET和第二MOSFET分别与第一互感器的两个输入线圈串联，在第一推挽电路工作时，第一MOSFET和第二MOSFET交替工作，使得与二者串联的两个输入线圈交替输出场信号，从而第一互感器的输出线圈交替产生正反方向的电流，使得第二推挽电路的第三MOSFET和第四MOSFET根据输入的电流方向进行交替工作，直流电源的直流电流经过第二推挽电路后转换为波形为类方波的第一交流电流，从而大大提高输出的第一交流电流的稳定性；
S2、通过LC串联谐振电路将S1得到的第一交流电流转换为具有第二电压的第二交流电流；具体地，将第一交流电流的电压进一步升高，得到波形为正弦波的高频的第二交流电流；
S3、通过整流电路将所述第二交流电流转换为具有第三电压的第三交流电流并对其进行整流；具体地，将第二交流电流的电压降低并整流为恒流交流电，实现家用供电要求；
其中，第一电压＜第三电压＜第二电压。
在本实施例中，所提出的应急高效发电装置，通过将常见直流电源输出的直流电流进行两级推挽放大得到电压升至170-210V的高频交流电流，然后通过LC谐振串联电路输出电压进一步上升的高频正弦波，最后通过整流电路整流，将电压降为210-250V输出功率2000W的恒流交流电，从而达到家用电器供电的要求。通过上述优化设计的应急高效发电装置，电路设计合理，有效消除转换过程中方波中的尖峰，降低热损耗，电流转换效率高，从而有效保证电路高效稳定运行。
在具体实施方式中，在第一推挽电路中串联可调变阻器，在工作时，可根据直流电源的电压调节可调变阻器RP1，从而调节第一推挽电路的电流，从而消除方波中的尖峰，有效解决了场效应管短时工作易发热现象，保证电路长时间可靠工作。
为了消除交流电流中的方波尖峰，还可以设置第一电容器，第一电容器C2与第二推挽电路并联，保证第二推挽电路工作时电流的稳定性。
此外，在其他具体实施方式中，本实施例应急高效发电装置还包括第二电容器C3，第二电容器与所述直流电源并联，有效保证整个电路工作稳定，并且起到保护直流电源的作用。
在其他具体实施方式中，第一推挽电路与直流电源并联，无需为第一推挽电路单独供电，降低电路布置成本。
在其他具体实施方式中，采用第二输出线圈作为LC串联谐振电路的电源，直接将LC串联谐振电路的输出转换为高频正弦波，总能量损失大大降低，并且无需设置地线，大大提高电流转换效率和转换安全性。
在直流电源的选取的具体实施方式中，直流电源采用24V12AH的铅酸电池。
在转换电压的具体设置中，所述第一电压在170V-210V之间，所述第二电压在450V-500V之间，所述第三电压在210V-250V之间，使得直流电源的电压首先升高到170V-210V，然后进一步升高至450V-500V之间，最后再降低至210V-250V，输出功率2000W，保持恒流。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种应急高效发电装置，其特征在于，包括：直流电源、第一推挽电路、第二推挽电路、LC串联谐振电路、整流电路、第一互感器、第二互感器；
第一推挽电路包括并联连接的第一MOSFET和第二MOSFET，第二推挽电路包括并联连接的第三MOSFET和第四MOSFET，第二推挽电路与直流电源并联，第一互感器包括第一输入线圈、第二输入线圈、第一输出线圈，第一输入线圈与第一MOSFET串联，第二输入线圈与第二MOSFET串联，第一输出线圈两端分别与第三MOSFET的源极和第四MOSFET的源极连接，第一推挽电路通过第一互感器控制第二推挽电路的电流方向，第二推挽电路用于将直流电源的输出的直流电流转换为具有第一电压的第一交流电流；
第二互感器包括第三输入线圈、第四输入线圈、第二输出线圈，第三输入线圈与第三MOSFET串联，第四输入线圈与第四MOSFET串联，第二输出线圈与LC串联谐振电路串联，LC串联谐振电路用于将第一交流电流转换为具有第二电压的第二交流电流，整流电路与LC串联谐振电路的输出端连接用于将所述第二交流电流转换为具有第三电压的第三交流电流并对其进行整流；
其中，第一电压＜第三电压＜第二电压。
2.根据权利要求1所述的应急高效发电装置，其特征在于，还包括可调变阻器，可调变阻器与第一推挽电路串联。
3.根据权利要求1所述的应急高效发电装置，其特征在于，还包括第一电容器，第一电容器与第二推挽电路并联。
4.根据权利要求1所述的应急高效发电装置，其特征在于，还包括第二电容器，第二电容器与所述直流电源并联。
5.根据权利要求1所述的应急高效发电装置，其特征在于，采用第二输出线圈作为LC串联谐振电路的电源。
6.根据权利要求1所述的应急高效发电装置，其特征在于，直流电源采用24V12AH的铅酸电池。
7.根据权利要求1所述的应急高效发电装置，其特征在于，所述第一电压在170V-210V之间，所述第二电压在450V-500V之间，所述第三电压在210V-250V之间。
8.根据权利要求1所述的应急高效发电装置，其特征在于，第一推挽电路与所述直流电源并联。
9.一种基于权利要求1-8所述的应急高效发电装置的应急高效发电方法，其特征在于，包括下列步骤：
S1、通过两级推挽电路将直流输入电流转换为具有第一电压的第一交流电流；
S2、通过LC串联谐振电路将S1得到的第一交流电流转换为具有第二电压的第二交流电流；
S3、通过整流电路将所述第二交流电流转换为具有第三电压的第三交流电流并对其进行整流；
其中，第一电压＜第三电压＜第二电压。
10.根据权利要求9所述的应急高效发电装置，其特征在于，通过直流电源为推挽放大电路供电。
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