CN201266892Y - 一种正弦波逆变电源的隔离抗直流偏磁电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种正弦波逆变电源中的隔离抗直流偏磁电路。本实用新型是通过在传统的正弦波逆变电源和不间断电源解决隔离工频变压器直流偏磁电路中增加了2个运算放大器和几个电阻和电容来实现的，本实用新型的优点是该电路元件简单、控制方便、隔离线性度好，可以使用于需要隔离处理工频变压器直流偏磁控制电路。本实用新型可广泛应用于各种电子电路的场合。
Description
技术领域
本实用新型电路涉及一种正弦波逆变电源中的隔离抗直流偏磁电路。
背景技术
在正弦波逆变电源或不间断电源(UPS)中，广泛采用全桥逆变电路，控制方法则采用正弦波与三角波比较的SPWM调制法。由于电路中各种元气件的差异因素的影响，全桥逆变器输出电压中不可避免的含有直流分量。由于这种直流分量的存在，会使逆变桥后所带的工频变压器产生直流偏磁，严重时造成变压器饱和，引起电路工作不稳定甚至烧毁功率器件。所以，抗直流偏磁是正弦波逆变电源或不间断电源UPS的安全工作的关键问题之一。
为了防止偏磁饱和现象的产生，人们在应用全桥电路时常采用如下措施：使用抗偏磁能力强的变压器；在变压器原边串联隔直电容；调整驱动脉冲死区，尽量选用特性一致的开关管。以上措施，只能减弱直流偏磁产生的危害而不能从根本上消除直流偏磁。只有采用一种抗直流偏磁的电路来解决这个问题，才能有效的防止直流偏磁的产生。
传统的解决正弦波逆变电源和不间断电源中工频变压器直流偏磁办法有三种调节方法：电位器手动调整法、变压器原边电流反馈调整法和变压器原边电压调整法调整法，(1)电位器手动调整法，加入正弦信号波中的直流调整量的大小是通过电位器手动调节的。该方法的优点是电路结构简单，缺点是每台设备都需要手动进行调节，调试过程非常麻烦。而且，调整好的设备一旦工作状态改变或电路参数漂移，有可能会产生新的直流偏磁而需要重新进行调整。(2)变压器原边电流反馈法，一旦变压器出现直流偏磁饱和现象，将会在变压器原边中产生很大的直流电流分量，利用此信息可实现变压器直流偏磁的自动调整。将变压器原边电流作为反馈引入控制电路，通过低通滤波器滤去其中的交流成分而取出其中的直流信息。然后，经过PI调节，自动获得所需的调整电压ua。该方法的优点是实现了直流偏磁的自动调节，在各工作点均能很好地起到抗直流偏磁的功能。缺点是控制电路复杂，如果参数选择不合适，容易造成整个控制环的振荡；引入电流传感器，增加了电路的成本。(3)检测变压器原边绕组端的电压，这个电压为高频的SPWM信号，不能直接用来作为控制直流抗偏磁电路的信号，需要经过低通滤波后经过PI调节，获得所需的调整电压，此方法和变压器原边电流反馈法相似，这种方法只要参数设计得恰当控制的效果会更好，不容易产生电路控制环的振荡。
在很多的实际应用中需要将全桥逆变器的两个桥壁的中点的信号和控制信号隔离，即工频变压器的原边的两个输入端，否则设备不能进行正常工作，比如在多台正弦波逆变电源或不间断电源并联工作的时候，就需要将每台全桥逆变器的两个桥壁的中点的信号和控制信号隔离，否则，在两台并联或多台并联工作时，就相当与将两台或多台不间断电源工频变压器的原边连在一起，这样就没法正常并机工作。所以要使在这种情况下能够正常并机工作，就必须将每台不间断电源在进行抗偏磁电路设计时就要采用隔离的方式进行信号采集处理.
传统信号隔离就用光耦直接隔离使用，这样在上述的案例中直接用光耦作为信号隔离使用的效果不是很理想。因为正弦波逆变电源和不间断电源所带工频变压器的原边信号非常弱，光耦的原边发光二极管的线性工作区是在1.5V左右的这个范围内输出电流和输出电流变化成正比，所以直接使用很难能让光耦正常工作在线性工作区，这样经过光耦隔离后的直流偏磁信号就会严重失真，通过这个失真了的直流偏磁信号去解决正弦波逆变电源和不间断电源中工频变压器偏磁，那就肯定效果是很差的，有的就达不到纠正工频变压器偏磁功能。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术中的不足，提出了一种简单、方便的电路改进，实现隔离抗直流偏磁电路的效果。
本实用新型是通过下述技术方案得以实现的：
本实用新型电路是用隔离方式解决工频变压器直流偏磁控制电路，电路包括两个运算放大器U301、U302与几个电阻电容和2个光耦U303、U304，正弦波逆变电源和不间断电源的工频变压器的原边一端连接到S1，另一端接到S2，S1串联电阻R301接到运算放大器U301的反相输入端，S2串联电阻R302接到运算放大器U301的同相输入端，电阻R303和电容C301串联后并接在运算放大器U301的反相输入端和输出端之间，运算放大器U301的输出端接一个电阻R304，电阻R304的另一端接到运算放大器U302的反相输入端；运算放大器U302的同相输入端和S2相连。运算放大器U302的反相输入端连接到光耦U303的发光二极管的阴极和光耦U304的发光二极管的阳极，光耦U303的发光二极管的阳极连接到运算放大器U302的输出端，光耦U304的发光二极管的阴极连接到运算放大器U302的输出端。光耦U303的C极连到光耦U304的E极，再连到电阻R305，电阻R305的另一端连接到电阻R306和S3，电阻R306的另一端接到地线，S3作为隔离直流偏磁控制信号输出端。
本实用新型电路比较简单，只在传统的正弦波逆变电源和不间断电源解决隔离工频变压器直流偏磁电路中增加了2个运算放大器和几个电阻和电容，就可以使隔离工频变压器抗直流偏磁达到明显的效果，从而提高了整个电源的可靠性和效率。
有益效果：本实用新型电路的目的是为正弦波逆变电源和不间断电源用隔离的方式解决工频变压器直流偏磁提供一种更为简单的电路，该电路元件简单、控制方便、隔离线性度好，可以使用于需要隔离处理工频变压器直流偏磁控制电路。
附图说明
图1是带隔离变压器的正弦波逆变电源和不间断电源电路结构图；
图2是正弦波逆变电源和不间断电源抗直流偏磁电路工作原理示意图；
图3是本实用新型正弦波逆变电源和不间断电源隔离抗直流偏磁电路的一种实例。
具体实施方式
参照图3，本实用新型电路是正弦波逆变电源和不间断电源隔离抗直流偏磁控制方案电路中的一种，正弦波逆变电源和不间断电源的工频变压器的原边一端连接到S1，另一端接到S2，S1串联电阻R301接到运算放大器U301的反相输入端，S2串联电阻R302接到运算放大器U301的同相输入端，电阻R303和电容C301串联后并接在运算放大器U301的反相输入端和输出端之间，运算放大器U301的输出端接一个电阻R304，电阻R304的另一端接到运算放大器U302的反相输入端；运算放大器U302的同相输入端和S2相连。运算放大器U302的反相输入端连接到光耦U303的发光二极管的阴极和光耦U304的发光二极管的阳极，光耦U303的发光二极管的阳极连接到运算放大器U302的输出端，光耦U304的发光二极管的阴极连接到运算放大器U302的输出端。光耦U303的C极连到光耦U304的E极，再连到电阻R305，电阻R305的另一端连接到电阻R306和S3，电阻R306的另一端接到地线，S3端输出到控制电路与基准正弦波信号叠加后去作为最终的SPWM控制信号，以起到抗直流偏磁的作用。
该电路工作原理如下：当正弦波逆变电源和不间断电源的工频变压器由于某种原因使工频变压器原边绕组上有直流信号，现假设S1点的点位比S2点高，这个信号经过由运算放大器U301和电阻R301、R302、R303电容C301组成的PI调节后输出的信号为负，这样加在运算放大器U302的同相输入端的电位高于反相输入端的电位，因此，运算放大器U302的输出端为正，这样光耦U303工作，光耦U304不工作，输出电流在电阻R305和R306上产生一个正的电压信号。否则假设S1点的点位比S2点低，这个信号经过由运算放大器U301和电阻R301、R302、R303电容C301组成的PI调节后输出的信号为正，这样加在运算放大器U302的同相输入端的电位低于反相输入端的电位，因此，运算放大器U302的输出端为负，这样光耦U304工作，光耦U303不工作，输出电流在电阻R305和R306上产生一个负的电压信号。这样最终在光耦的输出一个和正弦波逆变电源和不间断电源的工频变压器原边绕组两端完全相同的信号，通过这个信号去控制基准正弦波信号的点位来解决工频变压器的直流偏磁问题。
Claims (1)
1、一种正弦波逆变电源的隔离抗直流偏磁电路，其特征在于，正弦波逆变电源的工频变压器的原边一端S1通过串联电阻R301接到运算放大器U301的反相输入端，所述工频变压器的原边另一端S2通过串联电阻R302接到运算放大器U301的同相输入端，电阻R303和电容C301串联后并接在运算放大器U301的反相输入端和输出端之间，运算放大器U301的输出端接一个电阻R304，电阻R304的另一端接到运算放大器U302的反相输入端；运算放大器U302的同相输入端和所述的工频变压器原边另一端S2相连，运算放大器U302的反相输入端连接到光耦U303的发光二极管的阴极和光耦U304的发光二极管的阳极，光耦U303的发光二极管的阳极连接到运算放大器U302的输出端，光耦U304的发光二极管的阴极连接到运算放大器U302的输出端，光耦U303的C极连到光耦U304的E极，光耦U303的C极与电路输出端S3之间串联电阻R305，电阻R306串联在输出端S3与地线之间。
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Legal Events
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Owner name: HANGZHOU AONENG ELECTRIC EQUIPMENT CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: HANGZHOU AONENG POWER SOURCE EQUIPMENT CO., LTD. |
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Address after: Hangzhou City, Zhejiang Province, Lu Zhenzhong 310031 West Lake economy science and Technology Park Xihu District No. 202 Building No. 1 Patentee after: Hangzhou Aoneng Electric Equipment Co., Ltd. Address before: The three District of Hangzhou City, Zhejiang province 310012 Xihu District Cuiyuan No. 35 1 floor Patentee before: Hangzhou Only Power Supply Co., Ltd. |
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Denomination of utility model: Isolation anti-DC magnetic biasing circuit of sine wave inversion power supply Effective date of registration: 20141205 Granted publication date: 20090701 Pledgee: Bank of Hangzhou Limited by Share Ltd science and Technology Branch Pledgor: Hangzhou Aoneng Electric Equipment Co., Ltd. Registration number: 2014330000057 |
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| CP03 | Change of name, title or address |
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