CN201479036U - 一种带充电功能的逆变器电路 - Google Patents

一种带充电功能的逆变器电路 Download PDF

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黄正乾
胡良法
刘明
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Guizhou Taiyong Long Technology Co ltd
Shenzhen Taiyong Electric Co ltd
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Abstract

本实用新型涉及一种带充电功能的逆变器电路，其包括由四个场效应管连接组成的全波整流电路；还包括一变压器，变压器的初级线圈连接在全波整流电路的两输入端之间，变压器的次级线圈用于连接负载；四个场效应管的四个栅极分别连接两组交替的正弦波驱动脉冲，用于控制四个场效应管有序的开通和关闭，以将蓄电池的直流电转换为交流电，给负载供电，或将变压器的初级线圈上的交流电转换为直流电，向蓄电池充电。本实用新型通过利用逆变全波整流电路的场效应管及场效应管内部续流二极管的巧妙设计，在一个全桥逆变模块中既实现了DC-AC的正弦波逆变，又实现了AC-DC的蓄电池充电功能，节省了产品电路成本，提高了产品技术的可靠性。

Description

一种带充电功能的逆变器电路
技术领域
本实用新型涉及一种逆变器电路，尤其涉及一种带充电功能的逆变器电路。
背景技术
市场上现有的带充电功能的逆变器产品，一般都由独立的逆变电路系统和独立的充电电路系统组成，逆变电路系统和充电电路系统独立完成其不同的功能。因此使得逆变器的材料成本，和设计成本都较高，而且由于电路复杂，产品的稳定性等也易受影响。
同时，随着电子设计的模块化和高密度化，更加有必要进一步提高电路可靠性和缩小安装体积。
因此，现有技术有待改进和提高。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种采用同一模块完成逆变和充电功能的带充电功能的逆变器电路。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
构造一种带充电功能的逆变器电路，其包括由四个场效应管连接组成的全波整流电路；
还包括一变压器，所述变压器的初级线圈连接在所述全波整流电路的两输出端之间，所述变压器的次级线圈用于连接负载；
所述四个场效应管的四个栅极分别连接两组交替的正弦波驱动脉冲，用于控制所述四个场效应管有序的开通和关闭，以将蓄电池的直流电转换为交流电，给所述负载供电，或将所述变压器的初级线圈上的交流电转换为蓄电池等储能组建补充电能的直流电向所述蓄电池充电，该直流电电压的大小是由充电电流反馈到CPU信号的强弱而改变驱动脉冲宽度大小来调节。
本实用新型所述的逆变器电路，其中，所述四个场效应管包括第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管；
所述第一场效应管的源极接第三场效应管的漏极，所述第二场效应管的源极接所述第四场效应管的漏极；
所述第三场效应管的源极和所述第四场效应管的源极用于接蓄电池的正极，所述第一场效应管的漏极和第二场效应管的漏极接蓄电池的负极。
本实用新型所述的逆变器电路，其中，至少一个场效应管的源极和漏极之间连接有高通滤波电路，用于滤除所述场效应管上的尖峰脉冲。
本实用新型所述的逆变器电路，其中，所述变压器的初级线圈上连接有低通滤波电路，用于获得50Hz的正弦交流电，给负载供电。
本实用新型所述的逆变器电路，其中，所述全波整流电路的两输出端之间连接有纹波抑制电路。
本实用新型所述的逆变器电路，其中，所述四个场效应管的四个栅极分别通过保护电阻接所述正弦波驱动脉冲。
本实用新型所述的逆变器电路，其中，所述蓄电池的正极与所述全波整流电路的输出端之间连接有保险丝。
本实用新型通过利用逆变全波整流电路的场效应管及场效应管内部续流二极管的巧妙设计，在一个全桥逆变模块中既实现了DC-AC的正弦波逆变，又实现了AC-DC的蓄电池充电功能，节省了产品成本，提高了产品技术的可靠性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型实施例的带充电功能的逆变器电路基本原理图；
图2是本实用新型实施例的带充电功能的逆变器详细电路图。
具体实施方式
下面结合图示，对本实用新型的优选实施例作详细介绍。
本实用新型实施例的带充电功能的逆变器电路如图1所示，包括由四个场效应管连接组成的全波整流电路，包括第一场效应管G1、第二场效应管G2、第三场效应管G3和第四场效应管G4。其中，第一场效应管G1的源极接第三场效应管G3的漏极，第二场效应管G2的源极接第四场效应管G4的漏极，第三场效应管G3的源极和第四场效应管G4的源极用于接蓄电池BAT的正极，第一场效应管G1的漏极和第二场效应管G2的漏极接蓄电池BAT的负极，按照此方式连接后，各场效应管内部的续流二极管即可形成一全波整流电路。
本实施例的电路还包括一变压器，如图1所示，该变压器的初级线圈T1连接在全波整流电路的两输入端之间，变压器的次级线圈T2可由多组不同匝数的线圈组成，分别输出不同电压大小，用于旁路供电时，改变变压器的变比，使输出电压稳定在一定的电压范围内。
其中，第一场效应管G1和第四场效应管G4、第三场效应管G3和第二场效应管G2的四个栅极分别对应连接两组相位相差180度、等幅值、等频率的正弦波驱动脉冲，由四路正弦脉宽调制(Sinusoidal PWM，SPWM)波形经过数字外围电路的倒相产生，经过光电耦合器件的隔离和放大后输出并加载到四个桥壁上，用于控制四个场效应管有序的开通和关闭，以将蓄电池BAT的直流电转换为交流电，给负载供电，或将变压器的初级线圈T1上的交流电转换为直流电，向蓄电池BAT充电。该直流电电压的大小是由充电电流反馈到CPU信号的强弱而改变驱动脉冲宽度大小来调节。
为保护场效应管，可在至少一个场效应管的源极和漏极之间，连接高通滤波电路，该高通滤波电路可以是如图2所示的，由二极管、电容和电阻组成的高通滤波电路，也可以直接由电容和电阻组成，用于滤除场效应管上的尖峰脉冲。可在四个场效应管的栅极通过保护电阻接所述正弦波驱动脉冲，或在场效应管的栅极和漏极之间连接保护电阻，如图2所示。可在蓄电池的正极与全桥整流电路的输出端之间连接保险丝，如图2所示。
在全波整流电路的两输入端之间还可连接有由第一电解电容C1与第二电容C2并联组成的纹波抑制电路，如图2所示，用于抑制全波整流电路输出端的纹波，以获得稳定的直流电信号。
在变压器的初级线圈T1上连接有低通滤波电路，如图2所示，由第三电容C3和第一电阻R1串联组成，可得到加载在初级线圈T1上的220Vac/50Hz的正弦波交流电，给电器负载提供交流能量。
当负载的控制电路检测到市电电网异常或断电，即发送异常信号给控制核心处理器(Central Processing Unit，CPU)，CPU立即切断市电，启动逆变驱动波形，解锁逆变驱动信号通路，四路正弦脉宽调制(Sinusoidal PWM，SPWM)波形从CPU的I/O口送出，经过数字外围电路的倒相产生两组相位相差180度、等幅值、等频率的正弦波驱动脉冲，经过光电耦合器件的隔离和放大，分别加到全桥逆变电路的四个桥臂，控制四个桥臂上场效应管有序的开通和关闭。蓄电池加在场效应管源极和漏极之间的直流电经过场效应管的高频开关作用，转化成交流电，该交流电有序的叠加到变压器初级线圈上，通过变压器对交流电能的传递和变压，经过变压器上低通滤波电路滤除高次谐波，得到220Vac/50Hz的正弦波，给电器负载提供交流能量。
此时，充电回路处于关闭截止的状态，蓄电池放电，全桥逆变电路四桥臂上场效应管全部工作在开关状态，实现DC-AC的逆变过程。
当负载的检测分析电路检测到市电电网电压、频率、幅值、相位等工作条件都正常后，发送指令到CPU，CPU即刻切断逆变驱动电路，封锁逆变驱动信号通道，使得负载的电量由市电电网旁路供给。同时，发出充电驱动脉冲信号，经充电前级数字电路的优化和处理，通过光电耦合器件的隔离和放大，充电驱动信号加到全波整流电路的两下桥臂，控制第一场效应管G1和第二场效应管G2进行开关作用。此时全波整流电路的两上桥臂的驱动信号为低电平，第三场效应管G3和第四场效应管G4处于截止状态，停止工作。
由于负载处于市电电网供电状态，故在变压器初级线圈上有一个大小和幅值合适的正弦波交流电存在，控制电路产生的充电脉冲驱动信号加到全波整流电路的两下桥臂，通过下桥壁的第一场效应管G1和第二场效应管G2的开关作用，把50Hz的交流电斩波成一个与正弦波驱动脉冲同频率的高频交流电，该高频交流电叠加在50Hz的正弦波交流电中，经由全桥逆变电路的四桥臂上的场效应管内部续流二极管组成的全桥整流电路整流，把高频交流电变成直流电，此直流电经过滤波电路的处理，直接给蓄电池补充电能。以备下次停电时有充足的电量来维持负载的工作。
使用本实施例的充电-逆变一体化电路，可通过实时对电网的异常进行监控，在电网异常时，及时改变本实施例逆变器电路的工作状态，把蓄电池直流电能通过逆变器和变压器装置，转化成可供交流电器使用的交流电。在电网正常时期，切断逆变器的逆变动作，控制电路控制电网旁路供电给电器负载，同时，切断逆变器工作，启动充电器电路，通过全桥逆变电路的下桥臂场效应管和四桥臂上的续流二极管把交流电转化成电压可自动调节的直流电给蓄电池补充电能。
因此，本实用新型的逆变器电路不仅实现了逆变器的DC-AC功能，又可作为蓄电池能量补充的充电器AC-DC功能，可以应用到逆变器产品，也可以延伸到其他不间断电源场合组成一个完整的电源系统。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种带充电功能的逆变器电路，其特征在于，包括由四个场效应管连接组成的全波整流电路；
还包括一变压器，所述变压器的初级线圈连接在所述全波整流电路的两输入端之间，所述变压器的次级线圈用于连接负载；
所述四个场效应管的四个栅极分别连接两组交替的正弦波驱动脉冲，用于控制所述四个场效应管有序的开通和关闭，以将蓄电池的直流电转换为交流电，给所述负载供电，或将所述变压器的初级线圈上的交流电转换为直流电，给所述蓄电池充电。
2.根据权利要求1所述的逆变器电路，其特征在于，所述四个场效应管包括第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管；
所述第一场效应管的源极接第三场效应管的漏极，所述第二场效应管的源极接所述第四场效应管的漏极；
所述第三场效应管的源极和所述第四场效应管的源极用于接蓄电池的正极，所述第一场效应管的漏极和第二场效应管的漏极接蓄电池的负极。
3.根据权利要求1所述的逆变器电路，其特征在于，至少一个场效应管的源极和漏极之间连接有高通滤波电路，用于滤除所述场效应管上的尖峰脉冲。
4.根据权利要求1所述的逆变器电路，其特征在于，所述变压器的初级线圈上连接有低通滤波电路，用于获得50Hz的正弦交流电，给负载供电。
5.根据权利要求1所述的逆变器电路，其特征在于，所述全波整流电路的两输出端之间连接有纹波抑制电路。
6.根据权利要求1所述的逆变器电路，其特征在于，所述四个场效应管的四个栅极分别通过保护电阻接所述正弦波驱动脉冲。
7.根据权利要求1所述的逆变器电路，其特征在于，所述蓄电池的正极与所述全波整流电路的输出端之间连接有保险丝。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105162229A (zh) * 2015-08-25 2015-12-16 北京普罗斯托国际电气有限公司 逆变器及其控制方法
CN109831017A (zh) * 2019-02-27 2019-05-31 北京汇能精电科技股份有限公司 供电装置及系统
CN116505788A (zh) * 2023-06-02 2023-07-28 广东泰琪丰电子有限公司 逆变器、储能逆变系统、控制方法、设备及存储介质

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Assignor: SHENZHEN TAIYONG TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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Denomination of utility model: Rechargeable inverter circuit

Granted publication date: 20100519

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