CN203278688U - 一种利于提高转换效率和使用效能的正弦波逆变器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种利于提高转换效率和使用效能的正弦波逆变器，包括12V电源模块、前级控制板、后级控制板，所述12V电源模块的输出端连接前级控制板，该前级控制板其中一个输入电流信号端与输入电流取样电路连接，所述输入电流取样电路内部设置康铜丝电阻；同时，所述前级控制板与后级控制板之间接有母线电压调整电路，位于后级控制板接有一个关断信号线并且连接到光电耦合器件。本实用新型有益效果为：简化了电路，一个光电耦合器件实现前后两级所有的功能反馈，多重反馈控制，保护功能更完善，过流保护大小和时间都可控，解决了普通等额正弦波逆变器不能带载等额冰箱的难题，采用软开关技术，损耗小，体积小、美观、寿命长。

Description

一种利于提高转换效率和使用效能的正弦波逆变器
技术领域
本实用新型涉及电压转换器技术领域，尤其涉及一种压缩机式冰箱专用的利于提高转换效率和使用效能的正弦波逆变器。
背景技术
逆变器是一种DC toAC的电压转换器，它其实与传统的直流输出开关电源是两种互为相反的电压转换过程。传统的直流输出开关电源是将电网的交流电压转变为稳定的12V(或其它电压)直流输出，而逆变器是将12V(或其它电压)直流电压转变为工频(50Hz或60Hz)的高压交流电，两个部分同样都采用了目前用得比较多的脉宽调制(PWM)技术；因而，通俗地讲，逆变器是把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成交流电，而正弦波逆变器是逆变器中的一种，输出是呈正弦函数的波形，很接近于市电，特指能带载感性负载一马达、电机、变压器等，正弦波逆变器广泛运用于各类微机系统、通信系统、家用、航空、应急、通讯、工业设备、卫星通信设备、军用车载、医疗救护车、警车、船舶、太阳能及风能发电领域等需要应急后备电源的场所，可构成EPS应急电源及UPS不间断电源系统。但是，现有的正弦波逆变器由于内部电路搭配不合理，保护功能不很完善，局部功能电路损坏牵连到其它局部电路损坏，甚至后级损坏导致前级损坏，很多情况下是一坏一大片；同类产品中，较为明显的缺陷是转换效率低下，他们通常的效率为85％，大量的热损耗，增加了故障率；更重要的带载能力低，因冰箱启动瞬间电流巨大，是额定的4-10倍，市场上的逆变器无法带载等额冰箱的，通常需要用大几倍功率的逆变器去带载冰箱，使用效能低，这显得有些浪费。因此，针对以上方面，需要对现有技术进行合理改进。
实用新型内容
针对以上缺陷，本实用新型提供一种简化了电路结构、具备多重保护、运行安全可靠、采用前后级电气隔离、灵敏度较高、可有效减少故障率的利于提高转换效率和使用效能的正弦波逆变器，以解决现有技术的诸多不足。
首先，对所采取的技术进行分析：
(1)主拓扑为推挽升压电路和全桥逆变电路两级结构，具有主板(母板)、前级12V电源模块、前级控制板、后级控制板等功能电路板，两级电压调整：R5、R6分压得出交流输出调整信号接入后级控制板，调整逆变全桥的驱动占空比使得输出交流电压稳定在220V(或者其它设定值)左右，前提是母线电压要在一定的电压范围内，于是R3、R4分压得出高压母线反馈信号通过TL431调整光电耦合器的二极管端电流，从而调整光电耦合器光敏三极管端输出电流的大小，控制前级推挽电路的占空比使得后级高压母线电压稳定在一定的范围或者不超过一个特定的数值，结合这两级电压调整使得整个电路能在一个范围内得到比较稳定的高压交流输出；
(2)五重过流/短路保护，(本设计过流与短路等同概念，过流的极限就是短路)负载电流信号从RS后取出，过流/短路可关闭逆变全桥的隔离驱动信号，同时软件上可以使后级单片机关闭输出驱动信号，继续过流/短路可通过光电耦合器关闭前级的推挽输出，再继续过流/短路，前级RS前可检测到信号可完全关闭推挽驱动信号，当所有保护都失效，最后一道屏障熔断丝可以熔断，彻底停止了对逆变器供电，避免火灾或者其他事故的发生；硬件和软件双重控制过压、欠压、过流保护等，硬件控制反应更加迅速，使得保护非常灵敏可靠，一种保护失效都有另一种保护兼顾。
(3)温度控制风扇启停和过温保护，前级控制板上连接有温度感应探头和散热风扇，单片机智能控制，使得在温度超过40℃，风扇运行工作，低于25℃风扇停止，温度超过75℃，机器停止输出电压报警，既节能又减少了噪音而又有效的散热；软启动功能，机器上电约有1S种后才进入正式工作，确保良好工作条件才能正式开机，避免使用条件不当造成机器烧毁。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种利于提高转换效率和使用效能的正弦波逆变器，包括12V电源模块、前级控制板、后级控制板，所述12V电源模块的输出端连接前级控制板，该前级控制板其中一个输入电流信号端与输入电流取样电路连接，所述输入电流取样电路内部设置康铜丝电阻；同时，所述前级控制板与后级控制板之间接有母线电压调整电路，位于后级控制板接有一个关断信号线并且连接到光电耦合器件。
相应地，位于12V电源模块与前级控制板之间安装一个散热风扇，所述前级控制板外部配置一个感温探头；所述后级控制板端口连接全桥逆变电路，位于全桥逆变电路与输入电流取样电路之间的线路上设置推挽升压电路，所述推挽升压电路内部带有一个串联谐振电容。
与现有技术相比，本实用新型所述的利于提高转换效率和使用效能的正弦波逆变器的有益效果为：
(1)简化了传统复杂的电路，所有的控制部分都集中在前、后级两块控制电路板上，由一个光电耦合器承启了前后级的联系，实现所有功能，即过压、过流、过温、短路、欠压等告警及保护并且更完善，改变了传统利用多个光电耦合器件反馈信号等繁杂的电路，无须复杂设计，不重复多余、不浪费、成本低、易生产、易控制、易维修，稳定更可靠；
(2)具备多重反馈控制及软硬件双重控制，任何部位出现问题都不会给其它部位带来较大的故障，具有多重保护，一种保护失效有另一种保护兼顾，确保万无一失，可靠性大大提高，具有流畅的散热设计、良好的电磁兼容环境、合理的元器件布局及良好的PCB布线；
(3)采用串联谐振软开关技术，使前级开关管工作在零电压开通和零电流关断的开关状态，最大特点便是转换效率较高，不同功率等级及输入电压等级下最高可以达95％，最低有85％，普遍高于90％，因此本产品损耗最小，无需把过多的热量浪费在散热上面，体积最小、精致美观、寿命长；
(4)前级电流取样采用康铜丝，比传统的电流互感器灵敏度更高、更精准，并且通过控制阻容的充放电的时间(比如1秒)来调整需要过流保护发生的有效时间，因此可有效的区分短暂过流和长期过流的情况，结合内部比较器电路实现过流大小和时间都可控的功能，因此可以启动冰箱等启动初期1秒内电流特别巨大的负载，解决了普通等额正弦波逆变器不能带载等额冰箱的难题，达到了既能带载冰箱又具备过流/短路保护的完善保护功能。
附图说明
下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本实用新型实施例所述利于提高转换效率和使用效能的正弦波逆变器的结构组成原理示意图。
图中：
1、12V电源模块；2、散热风扇；3、前级控制板；4、后级控制板；5、光电耦合器件；6、感温探头；7、输入电流取样电路；8、推挽升压电路；9、母线电压调整电路；10、全桥逆变电路；11、串联谐振电容；12、后级整流滤波电路；13、后级副电源模块；14、关断信号线。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型实施例所述的利于提高转换效率和使用效能的正弦波逆变器，包括12V电源模块1、前级控制板3、后级控制板4，所述12V电源模块1的输出端连接前级控制板3并且位于12V电源模块1与前级控制板3之间安装一个散热风扇2，该前级控制板3其中一个输入端(电流信号输入端)与输入电流取样电路7连接，所述输入电流取样电路7内部设置由康铜丝组成的电阻并且通过阻容滤波连接到前级控制板3的输入电流信号端，其中的前级控制板3外部配置一个感温探头6；同时，所述前级控制板3与后级控制板4之间接有母线电压调整电路9，此母线电压调整电路9与前级控制板3之间的线路上安装光电耦合器件5；所述后级控制板4的接线端连接全桥逆变电路10，位于全桥逆变电路10与输入电流取样电路7之间的线路上设置推挽升压电路8，位于此推挽升压电路8后级带有一个串联谐振电容11；此外，位于后级控制板4上接有一个关断信号线14并且连接到光电耦合器件5，在后级发生严重短路情况下可关闭前级工作。
以上本实用新型实施例所述的利于提高转换效率和使用效能的正弦波逆变器，其工作原理是：其中的12V电源模块1用于提供给前级控制板3工作电源，后级副电源模块13提供后级控制板4工作电源，光电耦合器件5用于把后级整流滤波电路12的电压信号通过母线电压调整电路9反馈给前级控制板3，前级控制板3驱动推挽升压电路8，全桥逆变电路10在后级控制板4的驱动下完成正弦波输出；该前级控制板3接有输入电流取样电路7和输入电压信号，并且接有一个感温探头6，通过内部控制驱使散热风扇2的工作与否，同时点亮LED显示机器的工作状态以及在非正常工作状态下驱动蜂鸣器报警；通过安规电容连接前后两级实现电气安规要求。
以上本实用新型实施例所述的利于提高转换效率和使用效能的正弦波逆变器，其中的前后级电气隔离采用软开关技术，前级电流取样采用康铜丝，比传统的电流互感器灵敏度更高、更精准，速度反应快、控制及时，可有效减少故障率。

Claims (5)

1.一种利于提高转换效率和使用效能的正弦波逆变器，包括12V电源模块(1)、前级控制板(3)、后级控制板(4)，其特征在于： 
所述12V电源模块(1)的输出端连接前级控制板(3)，该前级控制板(3)其中一个输入电流信号端与输入电流取样电路(7)连接，所述输入电流取样电路(7)内部设置康铜丝电阻； 
同时，所述前级控制板(3)与后级控制板(4)之间接有母线电压调整电路(9)，位于后级控制板(4)接有一个关断信号线(14)并且连接到光电耦合器件(5)。 
2.根据权利要求1所述的利于提高转换效率和使用效能的正弦波逆变器，其特征在于：位于12V电源模块(1)与前级控制板(3)之间安装一个散热风扇(2)。 
3.根据权利要求1所述的利于提高转换效率和使用效能的正弦波逆变器，其特征在于：所述前级控制板(3)外部配置一个感温探头(6)。 
4.根据权利要求1所述的利于提高转换效率和使用效能的正弦波逆变器，其特征在于：所述后级控制板(4)端口连接全桥逆变电路(10)，位于全桥逆变电路(10)与输入电流取样电路(7)之间的线路上设置推挽升压电路(8)。 
5.根据权利要求4所述的利于提高转换效率和使用效能的正弦波逆变器，其特征在于：所述推挽升压电路(8)内部带有一个串联谐振电容(11)。 
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CN105790593A (zh) * 2014-12-25 2016-07-20 广东太阳库新能源科技有限公司 一种采用单片机控制的推挽升压电路
CN106300277A (zh) * 2016-08-31 2017-01-04 苏州迈力电器有限公司 高频逆变器短路保护控制电路
CN108075677A (zh) * 2017-12-05 2018-05-25 北京福田戴姆勒汽车有限公司 电源逆变器及具有其的车辆

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