CN108233749B - 一种隔离式可调三相逆变电源 - Google Patents

一种隔离式可调三相逆变电源 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种隔离式可调三相逆变电源，属于电力电子技术领域。本发明包括DC‑DC Buck电路、逆变电路、MOS‑FET驱动电路、LC滤波电路、交流信号采样电路、IAP单片机Ⅰ、IAP单片机Ⅱ、按键模块、液晶显示模块；DC‑DC Buck电路、逆变电路、LC滤波电路、交流信号采样电路、IAP单片机Ⅱ依次顺序连接，IAP单片机Ⅱ再与DC‑DC Buck电路连接。本发明能够通过按键模块在一定范围内自行设定输出的三相电压，并给不同需求的负载进行供电，且三相逆变电源输入直流的控制采用隔离式驱动的DC‑DC Buck电路，不仅保护了控制电路，还有利于控制电路的稳定性。

Description

一种隔离式可调三相逆变电源
技术领域
本发明涉及一种隔离式可调三相逆变电源，属于电力电子技术领域。
背景技术
现如，太阳能、风能、电池等清洁便携式直流电源的应用越来越来广泛，但这些直流电源在给三相交流负载供电时，需要通过三相逆变电路将直流电变换为三相交流电，常用的逆变电源通常输出参数固定，不能改变输出电压等参数大小，只能用于一些通用固定的三相交流负载，而一些要求特殊的三相交流负载，就只能定制专用的三相逆变电源，定制的专用逆变电源成本高且只能针对某一特定负载使用，给人们生活带来了极大的不便。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种隔离式可调三相逆变电源，能够将直流电源逆变为所需的交流电源，人们可以根据不同的交流负载需求，通过按键模块设定所需的交流电压、电流参数，用于解决常用逆变电源输出电压、电流参数固定单一，且不能改变输出电压、电流参数等问题，且三相逆变电源输入直流的控制采用隔离式驱动的DC-DCBuck电路，不仅保护了控制电路，还有利于控制电路的稳定性。
本发明技术方案是：一种隔离式可调三相逆变电源，包括DC-DC Buck电路 1、逆变电路2、MOS-FET驱动电路3、LC滤波电路4、交流信号采样电路5、 IAP单片机Ⅰ6、IAP单片机Ⅱ13、按键模块7、液晶显示模块8；
所述DC-DC Buck电路1、逆变电路2、LC滤波电路4、交流信号采样电路 5、IAP单片机Ⅱ13依次顺序连接，IAP单片机Ⅱ13再与DC-DC Buck电路1连接，IAP单片机Ⅰ6、MOS-FET驱动电路3、逆变电路2依次顺序连接，IAP单片机Ⅱ13同时与按键模块7和液晶显示模块8连接；
所述按键模块7和液晶显示模块8分别用于设定和显示LC滤波电路4与负载连接所输出的交流电流值和电压值。
所述DC-DC Buck电路1包括SI8238双半桥隔离式门驱动器10、二极管D1、 D2、D3、MOS管CS1、电容C1、C2、C3、C4、C5、C6；所述IAP单片机Ⅱ 13的VCC端和GND端分别与隔离电源9的VCC端和GND端连接；隔离电源9的VCC端与GND端间依次并联电容C6、C5滤波后分别与SI8238双半桥隔离式门驱动器10的3脚和4脚连接，IAP单片机Ⅱ13的P1.0端与SI8238双半桥隔离式门驱动器10的1脚连接；+12V电源与地间依次并联电容C3、C4滤波后与SI8238双半桥隔离式门驱动器10的14脚和16脚连接；SI8238双半桥隔离式门驱动器10的15脚与MOS管CS1的栅极g连接，MOS管CS1的源极s与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极与MOS管CS1的漏极d连接后与直流输入Ui的正极连接，二极管D2和二极管D3的阴极连接后与MOS管CS1的源极s连接，二极管D2和二极管D3的阳极连接后接地，MOS管CS1的源极s 与地间依次并联电容C1、C2后输出直流电压Uo给逆变电路2；
+12V电源端可以由直流输入Ui分压得到，其接地端也可与直流输入Ui共地；所述隔离电源9的GND端不可以与+12V电源的接地端或直流输入Ui共地；
所述SI8238双半桥隔离式门驱动器10通过内部的光耦隔离作用将输入的直流斩波PWM信号的IAP单片机Ⅱ13与DC-DC Buck电路1的主电路隔离，有效的防止了主电路强电流对控制输入直流斩波PWM信号的IAP单片机Ⅱ13的影响，实现了输入级和输出端的电气隔离，起到了很好的保护作用；
所述DC-DC Buck电路1中主电路由二极管D1、D2、D3、MOS管CS1、电容C1、C2构成，其连接关系已在DC-DC Buck电路1中描述。
所述逆变电路2包括MOS管CS2、CS3、CS4、CS5、CS6、CS7、电容C7、 C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、 R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、稳压二极管ZD1、 ZD2、ZD3、ZD4、ZD5、ZD6；直流电压Uo的两端依次并联电容C7、C8滤波后其正极与MOS管CS2的漏极d连接，MOS管CS2的漏极d与二极管D4的阴极连接，二极管D4的阳极与MOS管CS2的源极s连接，同时，MOS管CS2 的漏极d依次通过电容C9、电阻R3与其源极s连接，MOS管CS2的源极s同时与电阻R2的一端和稳压二极管ZD1的阳极连接，MOS管CS2的栅极g同时与电阻R2的另一端、稳压二极管ZD1的阴极、电阻R1的一端连接，稳压二极管ZD1的阳极和电阻R1的另一端分别与IR2110MOS管驱动芯片Ⅰ的5脚和7 脚连接，同时，MOS管CS2的源极s同时与三相交流输出的U相、MOS管CS3 的漏极d连接，MOS管CS3的漏极d与二极管D5的阴极连接，二极管D5的阳极与MOS管CS3的源极s连接，同时，MOS管CS3的漏极d依次通过电容C10、电阻R6与其源极s连接，MOS管CS3的源极s同时与电阻R5的一端和稳压二极管ZD2的阳极连接后接地，MOS管CS2的栅极g同时与电阻R5的另一端、稳压二极管ZD2的阴极、电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与IR2110MOS 管驱动芯片Ⅰ1脚连接；MOS管CS4的漏极d同时与MOS管CS2的漏极d、二极管D6的阴极连接，二极管D6的阳极与MOS管CS4的源极s连接，同时，MOS管CS4的漏极d依次通过电容C11、电阻R9与其源极s连接，MOS管CS4 的源极s同时与电阻R8的一端和稳压二极管ZD3的阳极连接，MOS管CS4的栅极g同时与电阻R8的另一端、稳压二极管ZD3的阴极、电阻R7的一端连接，稳压二极管ZD3的阳极和电阻R7的另一端分别与IR2110MOS管驱动芯片Ⅱ的 5脚和7脚连接，同时，MOS管CS4的源极s同时与三相交流输出的V相、MOS 管CS5的漏极d连接，MOS管CS5的漏极d与二极管D7的阴极连接，二极管 D7的阳极与MOS管CS5的源极s连接，同时，MOS管CS5的漏极d依次通过电容C12、电阻R12与其源极s连接，MOS管CS5的源极s同时与电阻R11的一端和稳压二极管ZD4的阳极连接后接地，MOS管CS4的栅极g同时与电阻 R11的另一端、稳压二极管ZD4的阴极、电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与IR2110MOS管驱动芯片Ⅱ1脚连接；MOS管CS6的漏极d同时与MOS 管CS4的漏极d、二极管D8的阴极连接，二极管D8的阳极与MOS管CS6的源极s连接，同时，MOS管CS6的漏极d依次通过电容C13、电阻R15与其源极s连接，MOS管CS6的源极s同时与电阻R14的一端和稳压二极管ZD5的阳极连接，MOS管CS6的栅极g同时与电阻R14的另一端、稳压二极管ZD5的阴极、电阻R13的一端连接，稳压二极管ZD5的阳极和电阻R13的另一端分别与IR2110MOS管驱动芯片Ⅲ的5脚和7脚连接，同时，MOS管CS6的源极s 同时与三相交流输出的W相、MOS管CS7的漏极d连接，MOS管CS7的漏极 d与二极管D9的阴极连接，二极管D9的阳极与MOS管CS7的源极s连接，同时，MOS管CS7的漏极d依次通过电容C14、电阻R18与其源极s连接，MOS 管CS7的源极s同时与电阻R17的一端和稳压二极管ZD6的阳极连接后接地， MOS管CS6的栅极g同时与电阻R17的另一端、稳压二极管ZD6的阴极、电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与IR2110MOS管驱动芯片Ⅲ1脚连接；
所述三相交流输出的U相、V相、W相分别与LC滤波电路4的三相交流输入的U相、V相、W相连接；
所述MOS-FET驱动电路3包括IR2110MOS管驱动芯片11、二极管D10、 D11、D12、电容C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23；所述IR2110 MOS管驱动芯片11包括IR2110MOS管驱动芯片Ⅰ、IR2110MOS管驱动芯片Ⅱ、IR2110MOS管驱动芯片Ⅲ；所述IR2110MOS管驱动芯片Ⅰ的6脚通过电容C15与其5脚连接，IR2110MOS管驱动芯片Ⅰ的6脚与二极管D10的阴极连接，二极管D10的阳极同时连接着+12电源端、IR2110MOS管驱动芯片Ⅰ的3 脚、电容C16的一端，电容C16的另一端和IR2110MOS管驱动芯片Ⅰ的2脚、 11脚、13脚同时连接后接地，IR2110MOS管驱动芯片Ⅰ的9脚与+5V电源端连接后通过电容C17接地，IR2110MOS管驱动芯片Ⅰ的10脚和12脚分别与IAP 单片机Ⅰ6的P3.5端、P3.6端连接；所述IR2110MOS管驱动芯片Ⅱ的6脚通过电容C18与其5脚连接，IR2110MOS管驱动芯片Ⅱ的6脚与二极管D11的阴极连接，二极管D11的阳极同时连接着+12电源端、IR2110MOS管驱动芯片Ⅱ的 3脚、电容C19的一端，电容C19的另一端和IR2110MOS管驱动芯片Ⅱ的2脚、 11脚、13脚同时连接后接地，IR2110MOS管驱动芯片Ⅱ的9脚与+5V电源端连接后通过电容C20接地，IR2110MOS管驱动芯片Ⅱ的10脚和12脚分别与IAP 单片机Ⅰ6的P3.7端、P2.5端连接；所述IR2110MOS管驱动芯片Ⅲ的6脚通过电容C21与其5脚连接，IR2110MOS管驱动芯片Ⅲ的6脚与二极管D12的阴极连接，二极管D12的阳极同时连接着+12电源端、IR2110MOS管驱动芯片Ⅲ的 3脚、电容C22的一端，电容C22的另一端和IR2110MOS管驱动芯片Ⅲ的2脚、 11脚、13脚同时连接后接地，IR2110MOS管驱动芯片Ⅲ的9脚与+5V电源端连接后通过电容C23接地，IR2110MOS管驱动芯片Ⅲ的10脚和12脚分别与IAP单片机Ⅰ6的P2.6端、P2.7端连接；
所述+5V电源端为隔离电源9的VCC端，IAP单片机Ⅰ6的VCC端端与 GND端分别与隔离电源9的VCC端和GND端连接。
所述LC滤波电路4包括电感L1、L2、L3、电容C24、C25、C26；三相交流输入的U相、V相、W相分别与电感L1、L2、L3的一端连接，电感L1与电感L2的另一端间并联电容C25后分别作为三相交流输出的U相和V相，电感 L2和电感L3间并联电容C26后分别作为三相交流输出的V相和W相，电感 L1和电感L3间并联电容C24后分别作为三相交流输出的U相和W相，三相交流输出端与负载连接。
所述交流信号采样电路5包括CT电流互感器、PT电压互感器、CS5460A 电能计量集成电路芯片12、电位器RW1、RW2、电阻R20、R21、R22、R23、 R24、电容C27、C28、C29、C30、C31、C32、C33、稳压二极管ZD7、ZD8、 ZD9、ZD10、晶振Y；所述CT电流互感器的输入端串联接入到LC滤波电路4 与负载连接的电路中，CT电流互感器的输出端分别与电位器RW1的1脚和3 脚连接，电位器RW1的1脚通过电阻R20同时与电容C27的一端、稳压二极管 ZD7的阳极、CS5460A电能计量集成电路芯片12的16脚连接，电位器RW1的 2脚、3脚、稳压二极管ZD8的阳极连接后与隔离电源9的GND端连接，稳压二极管ZD7的阴极和稳压二极管ZD8的阴极连接；所述PT电压互感器的输入端通过电阻R19并联在LC滤波电路4线电压端，PT电压互感器的输出端分别与电位器RW2的1脚和3脚连接，电位器RW2的1脚通过电阻R21同时与电容C28的一端、稳压二极管ZD9的阳极、CS5460A电能计量集成电路芯片12 的9脚连接，电位器RW2的2脚、3脚、稳压二极管ZD10的阳极连接后与隔离电源9的GND端连接，稳压二极管ZD9的阴极和稳压二极管ZD10的阴极连接；CS5460A电能计量集成电路芯片12的4脚、15脚、10脚、7脚、13脚连接后与隔离电源9的GND端连接，CS5460A电能计量集成电路芯片12的11脚和12脚连接后通过电容C29与隔离电源9的GND端连接；CS5460A电能计量集成电路芯片12的14脚、17脚连接后依次通过电容C30、C32与隔离电源9 的GND端连接，同时，CS5460A电能计量集成电路芯片12的14脚依次通过电阻R22、电容C31、C33与隔离电源9的GND端连接，电容C32与电容C33并联，隔离电源9的VCC端分别通过电阻R22、R23与CS5460A电能计量集成电路芯片12的14脚、19脚连接，CS5460A电能计量集成电路芯片12的19脚依次通过电阻R23、R24与IAP单片机Ⅱ6的P1.3端连接，IAP单片机Ⅱ6的P1.4 端与CS5460A电能计量集成电路芯片12的19脚连接，CS5460A电能计量集成电路芯片12的1脚通过晶振Y与其24脚连接。
本发明的有益效果是：本发明能够通过按键模块在一定范围内自行设定输出的三相电压，并给不同需求的负载进行供电，且三相逆变电源输入直流的控制采用隔离式驱动的DC-DC Buck电路，不仅保护了控制电路，还有利于控制电路的稳定性，解决了常用逆变电源输出电压、电流参数固定单一，且不能改变输出电压、电流参数的问题。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明DC-DC Buck电路的原理图；
图3是本发明是本发明逆变电路、MOS-FET驱动电路、IAP单片机Ⅰ的电路原理图；
图4是本发明LC滤波电路的原理图；
图5是本发明交流信号采样电路的原理图。
图1～5中各标号：1-DC-DC Buck电路、2-逆变电路、3-MOS-FET驱动电路、4-LC滤波电路、5-交流信号采样电路、6-IAP单片机Ⅰ、7-按键模块、8-液晶显示模块、9-隔离电源、10-SI8238双半桥隔离式门驱动器、11-IR2110MOS 管驱动芯片、12-CS5460A电能计量集成电路芯片、13-IAP单片机Ⅱ、C1～C33- 电容、R1～R24-电阻、ZD1～ZD10-稳压二极管、D1～D12-二极管、CS1～ CS7-MOS管、L1～L3-电感、RW1～RW2-电位器、Y-晶振、CT-电流互感器、PT-电压互感器。
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。
实施例1：如图1-5所示，一种隔离式可调三相逆变电源，包括DC-DC Buck 电路1、逆变电路2、MOS-FET驱动电路3、LC滤波电路4、交流信号采样电路 5、IAP单片机Ⅰ6、IAP单片机Ⅱ13、按键模块7、液晶显示模块8；
所述DC-DC Buck电路1、逆变电路2、LC滤波电路4、交流信号采样电路 5、IAP单片机Ⅱ13依次顺序连接，IAP单片机Ⅱ13再与DC-DC Buck电路1连接，IAP单片机Ⅰ6、MOS-FET驱动电路3、逆变电路2依次顺序连接，IAP单片机Ⅱ13同时与按键模块7和液晶显示模块8连接；
所述按键模块7和液晶显示模块8分别用于设定和显示LC滤波电路4与负载连接所输出的交流电流值和电压值。
进一步的，所述DC-DC Buck电路1包括SI8238双半桥隔离式门驱动器10、二极管D1、D2、D3、MOS管CS1、电容C1、C2、C3、C4、C5、C6；所述IAP 单片机Ⅱ13的VCC端和GND端分别与隔离电源9的VCC端和GND端连接；隔离电源9的VCC端与GND端间依次并联电容C6、C5滤波后分别与SI8238 双半桥隔离式门驱动器10的3脚和4脚连接，IAP单片机Ⅱ13的P1.0端与SI8238 双半桥隔离式门驱动器10的1脚连接；+12V电源与地间依次并联电容C3、C4 滤波后与SI8238双半桥隔离式门驱动器10的14脚和16脚连接；SI8238双半桥隔离式门驱动器10的15脚与MOS管CS1的栅极g连接，MOS管CS1的源极 s与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极与MOS管CS1的漏极d连接后与直流输入Ui的正极连接，二极管D2和二极管D3的阴极连接后与MOS管CS1 的源极s连接，二极管D2和二极管D3的阳极连接后接地，MOS管CS1的源极 s与地间依次并联电容C1、C2后输出直流电压Uo给逆变电路2；
+12V电源端可以由直流输入Ui分压得到，其接地端也可与直流输入Ui共地；所述隔离电源9的GND端不可以与+12V电源的接地端或直流输入Ui共地；
所述SI8238双半桥隔离式门驱动器10通过内部的光耦隔离作用将输入的直流斩波PWM信号的IAP单片机Ⅱ13与DC-DC Buck电路1的主电路隔离，有效的防止了主电路强电流对控制输入直流斩波PWM信号的IAP单片机Ⅱ13的影响，实现了输入级和输出端的电气隔离，起到了很好的保护作用；
所述DC-DC Buck电路1中主电路由二极管D1、D2、D3、MOS管CS1、电容C1、C2构成，其连接关系已在DC-DC Buck电路1中描述。
进一步的，所述逆变电路2包括MOS管CS2、CS3、CS4、CS5、CS6、CS7、电容C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、电阻R1、R2、R3、R4、R5、 R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、稳压二极管ZD1、ZD2、ZD3、ZD4、ZD5、ZD6；直流电压Uo的两端依次并联电容C7、C8滤波后其正极与MOS管CS2的漏极d连接，MOS管CS2的漏极d与二极管D4的阴极连接，二极管D4的阳极与MOS管CS2的源极s连接，同时， MOS管CS2的漏极d依次通过电容C9、电阻R3与其源极s连接，MOS管CS2 的源极s同时与电阻R2的一端和稳压二极管ZD1的阳极连接，MOS管CS2的栅极g同时与电阻R2的另一端、稳压二极管ZD1的阴极、电阻R1的一端连接，稳压二极管ZD1的阳极和电阻R1的另一端分别与IR2110MOS管驱动芯片Ⅰ的 5脚和7脚连接，同时，MOS管CS2的源极s同时与三相交流输出的U相、MOS 管CS3的漏极d连接，MOS管CS3的漏极d与二极管D5的阴极连接，二极管 D5的阳极与MOS管CS3的源极s连接，同时，MOS管CS3的漏极d依次通过电容C10、电阻R6与其源极s连接，MOS管CS3的源极s同时与电阻R5的一端和稳压二极管ZD2的阳极连接后接地，MOS管CS2的栅极g同时与电阻R5 的另一端、稳压二极管ZD2的阴极、电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与 IR2110MOS管驱动芯片Ⅰ1脚连接；MOS管CS4的漏极d同时与MOS管CS2 的漏极d、二极管D6的阴极连接，二极管D6的阳极与MOS管CS4的源极s 连接，同时，MOS管CS4的漏极d依次通过电容C11、电阻R9与其源极s连接， MOS管CS4的源极s同时与电阻R8的一端和稳压二极管ZD3的阳极连接，MOS 管CS4的栅极g同时与电阻R8的另一端、稳压二极管ZD3的阴极、电阻R7的一端连接，稳压二极管ZD3的阳极和电阻R7的另一端分别与IR2110MOS管驱动芯片Ⅱ的5脚和7脚连接，同时，MOS管CS4的源极s同时与三相交流输出的V相、MOS管CS5的漏极d连接，MOS管CS5的漏极d与二极管D7的阴极连接，二极管D7的阳极与MOS管CS5的源极s连接，同时，MOS管CS5 的漏极d依次通过电容C12、电阻R12与其源极s连接，MOS管CS5的源极s 同时与电阻R11的一端和稳压二极管ZD4的阳极连接后接地，MOS管CS4的栅极g同时与电阻R11的另一端、稳压二极管ZD4的阴极、电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与IR2110MOS管驱动芯片Ⅱ1脚连接；MOS管CS6的漏极 d同时与MOS管CS4的漏极d、二极管D8的阴极连接，二极管D8的阳极与 MOS管CS6的源极s连接，同时，MOS管CS6的漏极d依次通过电容C13、电阻R15与其源极s连接，MOS管CS6的源极s同时与电阻R14的一端和稳压二极管ZD5的阳极连接，MOS管CS6的栅极g同时与电阻R14的另一端、稳压二极管ZD5的阴极、电阻R13的一端连接，稳压二极管ZD5的阳极和电阻R13 的另一端分别与IR2110MOS管驱动芯片Ⅲ的5脚和7脚连接，同时，MOS管 CS6的源极s同时与三相交流输出的W相、MOS管CS7的漏极d连接，MOS 管CS7的漏极d与二极管D9的阴极连接，二极管D9的阳极与MOS管CS7的源极s连接，同时，MOS管CS7的漏极d依次通过电容C14、电阻R18与其源极s连接，MOS管CS7的源极s同时与电阻R17的一端和稳压二极管ZD6的阳极连接后接地，MOS管CS6的栅极g同时与电阻R17的另一端、稳压二极管 ZD6的阴极、电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与IR2110MOS管驱动芯片Ⅲ1脚连接；
所述三相交流输出的U相、V相、W相分别与LC滤波电路4的三相交流输入的U相、V相、W相连接；
所述MOS-FET驱动电路3包括IR2110MOS管驱动芯片11、二极管D10、D11、D12、电容C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23；所述IR2110 MOS管驱动芯片11包括IR2110MOS管驱动芯片Ⅰ、IR2110MOS管驱动芯片Ⅱ、IR2110MOS管驱动芯片Ⅲ；所述IR2110MOS管驱动芯片Ⅰ的6脚通过电容C15与其5脚连接，IR2110MOS管驱动芯片Ⅰ的6脚与二极管D10的阴极连接，二极管D10的阳极同时连接着+12电源端、IR2110MOS管驱动芯片Ⅰ的3 脚、电容C16的一端，电容C16的另一端和IR2110MOS管驱动芯片Ⅰ的2脚、 11脚、13脚同时连接后接地，IR2110MOS管驱动芯片Ⅰ的9脚与+5V电源端连接后通过电容C17接地，IR2110MOS管驱动芯片Ⅰ的10脚和12脚分别与IAP 单片机Ⅰ6的P3.5端、P3.6端连接；所述IR2110MOS管驱动芯片Ⅱ的6脚通过电容C18与其5脚连接，IR2110MOS管驱动芯片Ⅱ的6脚与二极管D11的阴极连接，二极管D11的阳极同时连接着+12电源端、IR2110MOS管驱动芯片Ⅱ的 3脚、电容C19的一端，电容C19的另一端和IR2110MOS管驱动芯片Ⅱ的2脚、 11脚、13脚同时连接后接地，IR2110MOS管驱动芯片Ⅱ的9脚与+5V电源端连接后通过电容C20接地，IR2110MOS管驱动芯片Ⅱ的10脚和12脚分别与IAP 单片机Ⅰ6的P3.7端、P2.5端连接；所述IR2110MOS管驱动芯片Ⅲ的6脚通过电容C21与其5脚连接，IR2110MOS管驱动芯片Ⅲ的6脚与二极管D12的阴极连接，二极管D12的阳极同时连接着+12电源端、IR2110MOS管驱动芯片Ⅲ的 3脚、电容C22的一端，电容C22的另一端和IR2110MOS管驱动芯片Ⅲ的2脚、 11脚、13脚同时连接后接地，IR2110MOS管驱动芯片Ⅲ的9脚与+5V电源端连接后通过电容C23接地，IR2110MOS管驱动芯片Ⅲ的10脚和12脚分别与IAP单片机Ⅰ6的P2.6端、P2.7端连接；
所述+5V电源端为隔离电源9的VCC端，IAP单片机Ⅰ6的VCC端端与 GND端分别与隔离电源9的VCC端和GND端连接。
进一步的，所述LC滤波电路4包括电感L1、L2、L3、电容C24、C25、 C26；三相交流输入的U相、V相、W相分别与电感L1、L2、L3的一端连接，电感L1与电感L2的另一端间并联电容C25后分别作为三相交流输出的U相和 V相，电感L2和电感L3间并联电容C26后分别作为三相交流输出的V相和W 相，电感L1和电感L3间并联电容C24后分别作为三相交流输出的U相和W相，三相交流输出端与负载连接。
进一步的，所述交流信号采样电路5包括CT电流互感器、PT电压互感器、CS5460A电能计量集成电路芯片12、电位器RW1、RW2、电阻R20、R21、R22、 R23、R24、电容C27、C28、C29、C30、C31、C32、C33、稳压二极管ZD7、 ZD8、ZD9、ZD10、晶振Y；所述CT电流互感器的输入端串联接入到LC滤波电路4与负载连接的电路中，CT电流互感器的输出端分别与电位器RW1的1脚和3脚连接，电位器RW1的1脚通过电阻R20同时与电容C27的一端、稳压二极管ZD7的阳极、CS5460A电能计量集成电路芯片12的16脚连接，电位器 RW1的2脚、3脚、稳压二极管ZD8的阳极连接后与隔离电源9的GND端连接，稳压二极管ZD7的阴极和稳压二极管ZD8的阴极连接；所述PT电压互感器的输入端通过电阻R19并联在LC滤波电路4线电压端，PT电压互感器的输出端分别与电位器RW2的1脚和3脚连接，电位器RW2的1脚通过电阻R21同时与电容C28的一端、稳压二极管ZD9的阳极、CS5460A电能计量集成电路芯片 12的9脚连接，电位器RW2的2脚、3脚、稳压二极管ZD10的阳极连接后与隔离电源9的GND端连接，稳压二极管ZD9的阴极和稳压二极管ZD10的阴极连接；CS5460A电能计量集成电路芯片12的4脚、15脚、10脚、7脚、13脚连接后与隔离电源9的GND端连接，CS5460A电能计量集成电路芯片12的11 脚和12脚连接后通过电容C29与隔离电源9的GND端连接；CS5460A电能计量集成电路芯片12的14脚、17脚连接后依次通过电容C30、C32与隔离电源9 的GND端连接，同时，CS5460A电能计量集成电路芯片12的14脚依次通过电阻R22、电容C31、C33与隔离电源9的GND端连接，电容C32与电容C33并联，隔离电源9的VCC端分别通过电阻R22、R23与CS5460A电能计量集成电路芯片12的14脚、19脚连接，CS5460A电能计量集成电路芯片12的19脚依次通过电阻R23、R24与IAP单片机Ⅱ6的P1.3端连接，IAP单片机Ⅱ6的P1.4 端与CS5460A电能计量集成电路芯片12的19脚连接，CS5460A电能计量集成电路芯片12的1脚通过晶振Y与其24脚连接。
本发明的工作原理是：
IAP单片机Ⅰ6输出6路SPWM信号给-MOS-FET驱动电路交替开通MOS 管，从而控制逆变电路2输出正弦逆变电压，通过按键模块输入三相交流负载所需的交流电压电流参数，IAP单片机Ⅱ13同时读取按键值和三相逆变输出的采样交流电压电流值，并在液晶显示模块8上显示出来，通过比较，对三相逆变电源的输入直流进行控制，进而控制三相逆变输出值，IAP单片机Ⅱ13控制输出PWM波占空比即可调整三相逆变电源直流输入。三相逆变电源输入直流的控制采用隔离式驱动的DC-DC Buck电路，隔离式的驱动电路将逆变主电路的强交流电与控制电路的弱直流电分隔开，不仅仅保护了控制电路不受损坏，还有利于控制电路的稳定性，隔离电源9用于供电。
接通电源，液晶显示模块8上显示IAP单片机Ⅱ13内预设的交流电压值和电流值，通过按键模块7设定所需的交流电压值和电流值，交流信号采样电路5 中的电压互感器PT和电流互感器CT分别采集负载两端的交流电压和电流信号送给CS5460A电能计量集成电路芯片12处理后送给单片机Ⅱ13(其中交流电流、电压信号只有经过CS5460A电能计量集成电路芯片12处理才能被单片机II采样到)，IAP单片机Ⅱ13将采样的交流电压值和电流值与预设的交流电压值和电流值进行比较，若设定值大于采样值，则减小PWM的占空比，若设定值小于采样值，则增大PWM的占空比，IAP单片机Ⅱ13输出占空比改变后的PWM信号控制DC-DCBuck电路1中的SI8238双半桥隔离式门驱动器10，SI8238双半桥隔离式门驱动器10接收到PWM信号后，以光耦隔离的形式输出+12V的驱动信号控制MOS管CS1的开关，从而控制DC-DCBuck电路1输出可调直流电压 Uo给逆变电路2；
同时，IAP单片机Ⅰ6输出6路SPWM信号给MOS-FET驱动电路3中的 IR2110MOS管驱动芯片11，IR2110MOS管驱动芯片11根据输入的6路SPWM 信号控制逆变电路2中的MOS管CS2、CS3、CS4、CS5、CS6、CS7交替开通，从而控制逆变电路2输出稳定的三相交流电压，经LC滤波电路4滤波后供给负载。
所述IAP单片机Ⅰ6输出6路SPWM的原理如下：
所述IAP单片机I6发出6路SPWM信号给MOSFET驱动电路3，每路SPWM 信号存在60°的相位差，60°＝5.56us，即以IAP单片机I6的P3.5口为基准，P2.7 口延迟60°，P3.7口延迟120°，P3.6口延迟180°，P2.6口延迟240°，P2.5口延迟360°。其中，P3.5口与P3.6口为相差180°的互补SPWM信号，P3.7口与P2.5 口为相差180°的互补SPWM信号，P2.6口与P2.7口为相差180°的互补SPWM 信号。在互补信号的上升沿与下降沿交替时，均设置大于500ns的延迟以保证接收互补信号的MOSFET不会同时导通。IAP单片机I6的P2.7口的上升与下降沿设置500ns延迟，P3.6口的上升与下降沿设置500ns延迟，P2.5口的上升与下降沿设置500ns延迟。
上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (1)

1.一种隔离式可调三相逆变电源，其特征在于：包括DC-DC Buck电路(1)、逆变电路(2)、MOS-FET驱动电路(3)、LC滤波电路(4)、交流信号采样电路(5)、IAP单片机Ⅰ(6)、IAP单片机Ⅱ(13)、按键模块(7)、液晶显示模块(8)；
所述DC-DC Buck电路(1)、逆变电路(2)、LC滤波电路(4)、交流信号采样电路(5)、IAP单片机Ⅱ(13)依次顺序连接，IAP单片机Ⅱ(13)再与DC-DC Buck电路(1)连接，IAP单片机Ⅰ(6)、MOS-FET驱动电路(3)、逆变电路(2)依次顺序连接，IAP单片机Ⅱ(13)同时与按键模块(7)和液晶显示模块(8)连接；
所述按键模块(7)和液晶显示模块(8)分别用于设定和显示LC滤波电路(4)与负载连接所输出的交流电流值和交流电压值；
所述DC-DC Buck电路(1)包括SI8238双半桥隔离式门驱动器(10)、二极管D1、D2、D3、MOS管CS1、电容C1、C2、C3、C4、C5、C6；所述IAP单片机Ⅱ(13)的VCC端和GND端分别与隔离电源(9)的VCC端和GND端连接；隔离电源(9)的VCC端与GND端之间依次并联电容C6、C5滤波后分别与SI8238双半桥隔离式门驱动器(10)的3脚和4脚连接，IAP单片机Ⅱ(13)的P1.0端与SI8238双半桥隔离式门驱动器(10)的1脚连接；+12V电源与地之间依次并联电容C3、C4滤波后分别与SI8238双半桥隔离式门驱动器(10)的14脚和16脚连接；SI8238双半桥隔离式门驱动器(10)的15脚与MOS管CS1的栅极g连接，MOS管CS1的源极s与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极与MOS管CS1的漏极d连接后与直流输入Ui的正极连接，二极管D2的阴极和二极管D3的阴极连接后与MOS管CS1的源极s连接，二极管D2的阳极和二极管D3的阳极连接后接地，MOS管CS1的源极s与地之间依次并联电容C1、C2后输出直流电压Uo给逆变电路(2)；
所述逆变电路(2)包括MOS管CS2、CS3、CS4、CS5、CS6、CS7、电容C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、稳压二极管ZD1、ZD2、ZD3、ZD4、ZD5、ZD6；直流电压Uo的两端依次并联电容C7、C8滤波后其正极与MOS管CS2的漏极d连接，MOS管CS2的漏极d与二极管D4的阴极连接，二极管D4的阳极与MOS管CS2的源极s连接，同时，MOS管CS2的漏极d依次通过电容C9、电阻R3与其源极s连接，MOS管CS2的源极s同时与电阻R2的一端和稳压二极管ZD1的阳极连接，MOS管CS2的栅极g同时与电阻R2的另一端、稳压二极管ZD1的阴极、电阻R1的一端连接，稳压二极管ZD1的阳极和电阻R1的另一端分别与IR2110 MOS管驱动芯片Ⅰ的5脚和7脚连接，同时，MOS管CS2的源极s同时与三相交流输出的U相、MOS管CS3的漏极d连接，MOS管CS3的漏极d与二极管D5的阴极连接，二极管D5的阳极与MOS管CS3的源极s连接，同时，MOS管CS3的漏极d依次通过电容C10、电阻R6与其源极s连接，MOS管CS3的源极s同时与电阻R5的一端和稳压二极管ZD2的阳极连接后接地，MOS管CS2的栅极g同时与电阻R5的另一端、稳压二极管ZD2的阴极、电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与IR2110 MOS管驱动芯片Ⅰ1脚连接；MOS管CS4的漏极d同时与MOS管CS2的漏极d、二极管D6的阴极连接，二极管D6的阳极与MOS管CS4的源极s连接，同时，MOS管CS4的漏极d依次通过电容C11、电阻R9与其源极s连接，MOS管CS4的源极s同时与电阻R8的一端和稳压二极管ZD3的阳极连接，MOS管CS4的栅极g同时与电阻R8的另一端、稳压二极管ZD3的阴极、电阻R7的一端连接，稳压二极管ZD3的阳极和电阻R7的另一端分别与IR2110 MOS管驱动芯片Ⅱ的5脚和7脚连接，同时，MOS管CS4的源极s同时与三相交流输出的V相、MOS管CS5的漏极d连接，MOS管CS5的漏极d与二极管D7的阴极连接，二极管D7的阳极与MOS管CS5的源极s连接，同时，MOS管CS5的漏极d依次通过电容C12、电阻R12与其源极s连接，MOS管CS5的源极s同时与电阻R11的一端和稳压二极管ZD4的阳极连接后接地，MOS管CS4的栅极g同时与电阻R11的另一端、稳压二极管ZD4的阴极、电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与IR2110 MOS管驱动芯片Ⅱ1脚连接；MOS管CS6的漏极d同时与MOS管CS4的漏极d、二极管D8的阴极连接，二极管D8的阳极与MOS管CS6的源极s连接，同时，MOS管CS6的漏极d依次通过电容C13、电阻R15与其源极s连接，MOS管CS6的源极s同时与电阻R14的一端和稳压二极管ZD5的阳极连接，MOS管CS6的栅极g同时与电阻R14的另一端、稳压二极管ZD5的阴极、电阻R13的一端连接，稳压二极管ZD5的阳极和电阻R13的另一端分别与IR2110 MOS管驱动芯片Ⅲ的5脚和7脚连接，同时，MOS管CS6的源极s同时与三相交流输出的W相、MOS管CS7的漏极d连接，MOS管CS7的漏极d与二极管D9的阴极连接，二极管D9的阳极与MOS管CS7的源极s连接，同时，MOS管CS7的漏极d依次通过电容C14、电阻R18与其源极s连接，MOS管CS7的源极s同时与电阻R17的一端和稳压二极管ZD6的阳极连接后接地，MOS管CS6的栅极g同时与电阻R17的另一端、稳压二极管ZD6的阴极、电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与IR2110 MOS管驱动芯片Ⅲ1脚连接；
所述三相交流输出的U相、V相、W相分别与LC滤波电路(4)的三相交流输入的U相、V相、W相连接；
所述MOS-FET驱动电路(3)包括IR2110 MOS管驱动芯片(11)、二极管D10、D11、D12、电容C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23；所述IR2110 MOS管驱动芯片(11)包括IR2110MOS管驱动芯片Ⅰ、IR2110 MOS管驱动芯片Ⅱ、IR2110 MOS管驱动芯片Ⅲ；所述IR2110 MOS管驱动芯片Ⅰ的6脚通过电容C15与其5脚连接，IR2110 MOS管驱动芯片Ⅰ的6脚与二极管D10的阴极连接，二极管D10的阳极同时连接着+12V电源、IR2110 MOS管驱动芯片Ⅰ的3脚、电容C16的一端，电容C16的另一端和IR2110 MOS管驱动芯片Ⅰ的2脚、11脚、13脚同时连接后接地，IR2110 MOS管驱动芯片Ⅰ的9脚与+5V电源端连接后通过电容C17接地，IR2110 MOS管驱动芯片Ⅰ的10脚和12脚分别与IAP单片机Ⅰ(6)的P3.5端、P3.6端连接；所述IR2110 MOS管驱动芯片Ⅱ的6脚通过电容C18与其5脚连接，IR2110 MOS管驱动芯片Ⅱ的6脚与二极管D11的阴极连接，二极管D11的阳极同时连接着+12V电源、IR2110 MOS管驱动芯片Ⅱ的3脚、电容C19的一端，电容C19的另一端和IR2110 MOS管驱动芯片Ⅱ的2脚、11脚、13脚同时连接后接地，IR2110 MOS管驱动芯片Ⅱ的9脚与+5V电源端连接后通过电容C20接地，IR2110 MOS管驱动芯片Ⅱ的10脚和12脚分别与IAP单片机Ⅰ(6)的P3.7端、P2.5端连接；所述IR2110 MOS管驱动芯片Ⅲ的6脚通过电容C21与其5脚连接，IR2110 MOS管驱动芯片Ⅲ的6脚与二极管D12的阴极连接，二极管D12的阳极同时连接着+12V电源、IR2110MOS管驱动芯片Ⅲ的3脚、电容C22的一端，电容C22的另一端和IR2110 MOS管驱动芯片Ⅲ的2脚、11脚、13脚同时连接后接地，IR2110 MOS管驱动芯片Ⅲ的9脚与+5V电源端连接后通过电容C23接地，IR2110 MOS管驱动芯片Ⅲ的10脚和12脚分别与IAP单片机Ⅰ(6)的P2.6端、P2.7端连接；
所述+5V电源端为隔离电源(9)的VCC端，IAP单片机Ⅰ(6)的VCC端与GND端分别与隔离电源(9)的VCC端和GND端连接；
所述LC滤波电路(4)包括电感L1、L2、L3、电容C24、C25、C26；三相交流输入的U相、V相、W相分别与电感L1、L2、L3的一端连接，电感L1的另一端与电感L2的另一端之间并联电容C25后分别作为三相交流输出的U相和V相，电感L2的另一端和电感L3的另一端之间并联电容C26后分别作为三相交流输出的V相和W相，电感L1的另一端和电感L3的另一端之间并联电容C24后分别作为三相交流输出的U相和W相，三相交流输出与负载连接；
所述交流信号采样电路(5)包括CT电流互感器、PT电压互感器、CS5460A电能计量集成电路芯片(12)、电位器RW1、RW2、电阻R20、R21、R22、R23、R24、电容C27、C28、C29、C30、C31、C32、C33、稳压二极管ZD7、ZD8、ZD9、ZD10、晶振Y；所述CT电流互感器的输入端串联接入到LC滤波电路(4)与负载连接的电路中，CT电流互感器的输出端分别与电位器RW1的1脚和3脚连接，电位器RW1的1脚通过电阻R20同时与电容C27的一端、稳压二极管ZD7的阳极、CS5460A电能计量集成电路芯片(12)的16脚连接，电位器RW1的2脚、3脚、稳压二极管ZD8的阳极连接后与隔离电源(9)的GND端连接，稳压二极管ZD7的阴极和稳压二极管ZD8的阴极连接；所述PT电压互感器的输入端通过电阻R19并联在LC滤波电路(4)的线电压端，PT电压互感器的输出端分别与电位器RW2的1脚和3脚连接，电位器RW2的1脚通过电阻R21同时与电容C28的一端、稳压二极管ZD9的阳极、CS5460A电能计量集成电路芯片(12)的9脚连接，电位器RW2的2脚、3脚、稳压二极管ZD10的阳极连接后与隔离电源(9)的GND端连接，稳压二极管ZD9的阴极和稳压二极管ZD10的阴极连接；CS5460A电能计量集成电路芯片(12)的4脚、15脚、10脚、7脚、13脚连接后与隔离电源(9)的GND端连接，CS5460A电能计量集成电路芯片(12)的11脚和12脚连接后通过电容C29与隔离电源(9)的GND端连接；CS5460A电能计量集成电路芯片(12)的14脚、17脚连接后依次通过电容C30、C32与隔离电源(9)的GND端连接，同时，CS5460A电能计量集成电路芯片(12)的14脚依次通过电阻R22、电容C31、C33与隔离电源(9)的GND端连接，电容C32与电容C33并联，隔离电源(9)的VCC端分别通过电阻R22、R23与CS5460A电能计量集成电路芯片(12)的14脚、19脚连接，CS5460A电能计量集成电路芯片(12)的19脚依次通过电阻R23、R24与IAP单片机Ⅱ(6)的P1.3端连接，IAP单片机Ⅱ(6)的P1.4端与CS5460A电能计量集成电路芯片(12)的19脚连接，CS5460A电能计量集成电路芯片(12)的1脚通过晶振Y与其24脚连接。
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