CN203554276U - 正弦波车载逆变器的输出滤波电路及正弦波车载逆变器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种正弦波车载逆变器的输出滤波电路及正弦波车载逆变器，包括第一级滤波电路和第二级滤波电路，第一级滤波电路包括第一电感以及滤波电容，第一电感为差模电感，包括第一线圈和第二线圈。第二级滤波电路包括第一Y电容和第二Y电容。实施本实用新型的有益效果是，因逆变电路的两个输出端分别经过第一电感的线圈滤波，可以避免产生较大的输出漏电流，而且第一级滤波电路输出可以接着连接Y电容进行EMI滤波，将逆变输出正弦波滤波和抑制电磁干扰滤波两者紧密结合，电路结构紧凑，使用元件数量较少，从而提高产品的电磁兼容性能并降低产品成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及正弦波车载逆变器技术领域，更具体地说，涉及一种正弦波车载逆变器的输出滤波电路及正弦波车载逆变器。
背景技术
车载逆变器将车内的12V或24V的直流电通过逆变转换成220V/50Hz或110V/60Hz的交流电，从而方便用户在车内使用需要交流供电的电器设备，根据输出波形可分为修正波和正弦波，修正波逆变器输出的是方波波形的交流电，正纹波逆变器输出的是正弦波形的交流电。
现有的正弦波车载逆变器的模块方框图如图1所示，包括直流滤波电路10、DC/DC升压电路20、DC/AC逆变电路30、交流滤波电路40、升压控制电路50以及逆变控制电路60，其中，升压控制电路50用于输出脉宽调制（PWM）波以控制DC/DC升压电路，逆变控制电路60用于输出正弦波脉宽调制（SPWM）波以控制DC/AC逆变电路。直流电压输入后先经直流滤波电路10进行滤波，以减少纹波电流和抑制电磁干扰，再经DC/DC升压电路20将直流电压12V或24V变换到310V左右的中间直流电压，然后经过DC/AC逆变电路30将中间直流电压转换成正弦波脉宽调制（SPWM）的方波，最后经逆变输出滤波电路40输出220V/50Hz或110V/60Hz的正弦波交流电压。
如图2所示，为图1的DC/AC逆变电路30和输出滤波电路40的原理图，由于DC/AC逆变电路30输出的正弦波脉宽调制（SPWM）的方波，必须通过逆变输出滤波电路40才能得到正弦波，交流滤波电路40主要由滤波电感L和滤波电容C组成。DC/AC逆变电路30由场效应管M1、M2、M3和M4组成的H桥，经升压之后的DCP与DCN之间的直流电压E1经过DC/AC逆变电路30之后转换成SPWM脉冲波形，再经过电感L和电容C组成的LC滤波电路之后输出纯正弦波交流电压。由图2可知，DC/AC逆变电路30的输出端A通过电感L连接到输出端AC1，DC/AC逆变电路30的输出端B则直接连接到输出端AC2，即逆变电路的输出端一路经过了滤波电感，另一路没有经过滤波电感。
因此，相对于直流电压公共端DCN，输出端AC1电压与输出端AC2电压是非对称的，且输出端B的脉冲电压直接出现在输出端AC2和用电设备的电源线上，会产生很大的电磁干扰。不仅如此，如果用电设备的电源输入电路中有抑制电磁干扰的Y电容，由于输出端B的电压是未经滤波的脉宽调制方波电压，而逆变的开关频率即载频一般较高，经由用电设备Y电容形成回路的高频阻抗小，逆变器输出就会产生较大的漏电流。
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输出滤波电路可能产生较大漏电流以及产生很大电磁干扰的缺陷，提供一种正弦波车载逆变器的输出滤波电路及正弦波车载逆变器。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种正弦波车载逆变器的输出滤波电路，用于将正弦波车载逆变器中的DC/AC逆变电路输出的正弦波脉宽调制的方波电压转换成正弦波交流电压和抑制电磁干扰滤波，所述DC/AC逆变电路包括两个输出端，所述逆变输出滤波电路包括用于对所述DC/AC逆变电路输出的电压进行滤波的第一级滤波电路，所述第一级滤波电路包括用于将逆变电路输出的正弦波脉宽调制的方波电压滤波成正弦波交流电压的第一电感和滤波电容，所述第一电感为差模电感，包括两个线圈，两个线圈为绕制在同一个磁环上的第一线圈和第二线圈；
所述第一线圈的一端与所述DC/AC逆变电路的一个输出端连接，所述第一电感的第二线圈的一端与所述DC/AC逆变电路的另一个输出端连接，所述滤波电容连接在所述第一线圈的另一端与所述第二线圈的另一端之间。
在上述正弦波车载逆变器的输出滤波电路中，还包括与所述第一级滤波电路连接的用于抑制电磁干扰的第二级滤波电路，所述第二级滤波电路包括第一Y电容和第二Y电容，所述第一Y电容与所述第二Y电容串联连接在所述滤波电容的两端之间，所述第一Y电容与所述第二Y电容的公共端接地。
在上述正弦波车载逆变器的输出滤波电路中，所述第二级滤波电路还包括用于抑制电磁干扰的第二电感，所述第二电感为共模电感，包括第三线圈和第四线圈，所述第三线圈的一端与所述第一Y电容和第二Y电容串联连接之后的一端连接，所述第四线圈的一端与所述第一Y电容和第二Y电容串联连接之后的另一端连接。
在上述正弦波车载逆变器的输出滤波电路中，所述第二级滤波电路还包括第三Y电容和第四Y电容，所述第三Y电容和所述第四Y电容串联连接在所述第三线圈的另一端与所述第四线圈的另一端之间，所述第三Y电容和所述第四Y电容的公共端接地。
还提供一种正弦波车载逆变器，包括依次电气连接的用于对输入的直流电压进行滤波的直流滤波电路、用于将经所述直流滤波电路滤波之后的直流电压升压为中间直流电压的DC/DC升压电路、用于将所述中间直流电压转换成正弦波脉宽调制的方波电压的DC/AC逆变电路、以及上述所述的用于将所述正弦波脉宽调制的方波电压转换为正弦波交流电压的逆变输出滤波电路。
在上述正弦波车载逆变器中，还包括与所述DC/DC升压电路电气连接，用于产生脉宽调制波控制所述DC/DC升压电路的升压控制电路以及与所述DC/AC逆变电路电气连接，用于产生正弦波脉宽调制波控制所述DC/AC逆变电路的逆变控制电路。
实施本实用新型的逆变输出滤波电路，具有以下有益效果：因逆变电路的两个输出端分别经过第一电感两个线圈的其中一个线圈滤波，实现对正弦波车载逆变器输出电压的双路对称滤波，在第一级滤波电路的两个输出端基本滤除了高频电压成分，从而可以避免产生较大的输出漏电流。而且第一级输出可以接着连接第一、第二Y电容，抑制了电磁干扰滤波。第二级滤波电路还包括共模电感，并通过第三、第四Y电容，共同抑制共模干扰信号，整个电路结构紧凑，使用元件数量较少，从而提高车载逆变器的电磁兼容性能并降低成本。
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是现有的正弦波车载逆变器的模块方框图；
图2是图1的DC/AC逆变电路和输出滤波电路的电路图；
图3是本实用新型提供的正弦波车载逆变器的输出滤波电路的第一实施例的电路图；
图4是本实用新型提供的正弦波车载逆变器的输出滤波电路的第二实施例的电路图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
图3为本实用新型提供的正弦波车载逆变器的输出滤波电路的第一实施例的电路图，其中，输出滤波电路40包括用于对DC/AC逆变电路30输出的电压滤波的第一级滤波电路401以及与第一级滤波电路电气连接，用于抑制电磁干扰的第二级滤波电路402。第一级滤波电路401包括用于将脉宽调制的方波电压滤波成正弦波交流电压的第一电感L1和滤波电容C1。第二级滤波电路402包括第一Y电容Cy1以及第二Y电容Cy2。其中，第一电感L1为具有两个线圈的差模电感，第一电感L1包括第一线圈L1-1和第二线圈L2-2。
第一线圈L1-1的一端与正弦波车载逆变器的DC/AC逆变电路30的一个输出端连接，第二线圈L1-2的一端与正弦波车载逆变器的DC/AC逆变电路30的另一个输出端连接，相当于第一线圈L1-1的一端和第二线圈L1-2的一端对应地与逆变电路的输出端A和输出端B连接，滤波电容C1连接在第一线圈L1-1的另一端和第二线圈L1-2的另一端之间，第一Y电容Cy1与第二Y电容Cy2串联连接在滤波电容C1的两端之间，并且第一Y电容Cy1与第二Y电容Cy2的公共端接地。其中，第一线圈L1-1和第二线圈L1-2对称的绕制在同一个磁环上，第一线圈L1-1和第二线圈L1-2的同名端异侧，即第一线圈L1-1的输入侧和第二线圈L1-2的输出侧是同名端。因此，第一电感L1虽然类似共模电感，但不是共模电感，实质上是按差模方式绕制的差模电感，只是将原来的一个线圈分成了两个线圈，实现了双路对称滤波，电路中不会出现较大的漏电流。
具体工作原理是：DCP与DCN之间的直流电压也即经DC/DC升压电路20升压之后的中间直流电压经场效应管M1、M2、M3和M4组成的H桥逆变电路之后转换为SPWM脉冲波形输出，再经过第一电感L1和滤波电容C1组成的LC滤波电路滤波后输出纯正弦波交流电压，由图可知，DC/AC逆变电路30的输出端A通过第一电感L1的第一线圈L1-1连接到输出端AC1，并且DC/AC逆变电路30的输出端B也通过第一电感L1的第二线圈L1-2连接到输出端AC2，相对于中间直流电压E1的公共端DCN，输出端AC1电压与输出端AC2电压是对称的，即采用双路对称滤波，出现在交流输出端AC1、输出端AC2和用电设备两根电源线上的电压都经过了第一电感L1的滤波。其中，第一电感L1为按差模方式绕制的差模电感，将一个线圈分成两个线圈，可以避免产生较大的输出漏电流。同时，第一级输出可以接着连接两个Y电容即第一Y电容Cy1和第二Y电容Cy2，紧密结合了逆变输出正弦波滤波和抑制电磁干扰滤波，从而可以使正弦波车载逆变器具有较好的EMC（ElectroMagnetic Compatibility，电磁兼容）性能。
图4为本实用新型提供的正弦波车载逆变器的输出滤波电路的第二实施例的电路图，本实施例中的输出滤波电路40包括图1中的第一级滤波电路401和第二级滤波电路402，其中，第二级滤波电路402不仅包括图1中的第一Y电容Cy1和第二Y电容Cy2，还包括第二电感L2以及第三Y电容Cy3和第四Y电容Cy4，第二电感L2为共模电感，用于抑制电磁干扰。第二电感L2包括第三线圈L2-1和第四线圈L2-2，共模电感的两个线圈是绕制在同一个磁环上的。第三线圈L2-1的一端与第一Y电容Cy1的一端连接，第四线圈L2-2的一端与第二Y电容Cy2的一端连接，第一Y电容Cy1的另一端与第二Y电容Cy2的另一端连接。第三Y电容Cy3与第四Y电容Cy4串联连接在第三线圈L2-1的另一端和第四线圈L2-2的另一端之间，第二电感L2的同名端同侧，即第三线圈L2-1的输入侧和第四线圈L2-2的输入侧是同名端。其中，第三Y电容Cy3和第四Y电容Cy4的公共端接地。
具体工作原理是：DCP与DCN之间的直流电压也即经DC/DC升压电路20升压之后的中间直流电压经场效应管M1、M2、M3和M4组成的H桥逆变电路之后转换为SPWM脉冲波形输出，经过第一电感L1和滤波电容C1组成的LC滤波器滤波后输出纯正弦波交流电压。第一级输出可以接着连接两个Y电容即第一Y电容Cy1和第二Y电容Cy2，对共模干扰信号进行滤波，降低电磁干扰。然后再经过第二电感L2以及第三Y电容Cy3和第四Y电容Cy4，共同抑制共模干扰信号，进一步降低电磁干扰，以获得更好的电磁干扰滤波效果和达到更高的电磁兼容性能。其中，第二电感L2为典型的共模电感，两个线圈的同名端均在输入侧。通过第一级滤波电路401和第二级滤波电路402，紧密结合了逆变输出正弦波滤波和抑制电磁干扰滤波，可以将不同波段的干扰信号有效抑制，提高了正弦波车载逆变器的EMC性能。
本实用新型还提供一种正弦波车载逆变器（图未示），包括图1中依次电气连接的用于对输入的直流电压进行滤波的直流滤波电路10、用于将经直流滤波电路10滤波之后的直流电压升压为中间直流电压的DC/DC升压电路20、用于将中间直流电压转换成正弦波脉宽调制的方波电压的DC/AC逆变电路30、以及图3或图4中采用的用于将正弦波脉宽调制的方波电压转换为正弦波交流电压的输出滤波电路40。本实用新型中提供的正弦波车载逆变器还包括图1中的与DC/DC升压电路20电气连接，用于产生脉宽调制波控制所述DC/DC升压电路20的升压控制电路50以及与DC/AC逆变电路30电气连接，用于产生正弦波脉宽调制波控制所述DC/AC逆变电路的逆变控制电路60。
因此，本实用新型提供的输出滤波电路采用第一级滤波电路401和第二级滤波电路402结合的两级滤波电路，电路结构紧凑，使用元件数量少，而且可以降低电磁干扰。其中，第一级滤波电路包括第一电感和滤波电容，第二级滤波电路包括第一Y电容和第二Y电容或者第一Y电容和第二Y电容、第二电感以及第三Y电容和第四Y电容。其中，第一电感为具有两个线圈的差模电感，两个线圈绕制在一个磁环上并且其同名端异侧，虽然与共模电感类似但不是共模电感，实质上是按差模方式绕制的差模电感，只是由原来的一个线圈分成了两个线圈，实现了对正弦波车载逆变器的输出电压的双路对称滤波，可以避免产生较大的漏电流。第一级输出接着连接第一、第二Y电容，对共模干扰信号进行滤波，降低了电磁干扰。第二级滤波电路还包括共模电感，结合第三、第四Y电容共同抑制了共模干扰信号，也进一步降低了电磁干扰，获得了更好的电磁干扰滤波效果以及达到了更高的电磁兼容性能。因此，本实用新型提供的正弦波车载逆变器的输出滤波电路改变了普通的正弦波逆变器输出滤波电路的拓扑结构，将差模电感的两个线圈按差模方式绕制在一个磁环上，并且通过两级滤波电路，紧密结合了逆变输出正弦波滤波电路以及电磁干扰滤波电路，从而可以将不同波段的干扰信号有效地抑制，显著地降低了车载逆变器的电磁干扰。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
Claims (6)
1.一种正弦波车载逆变器的输出滤波电路，用于将正弦波车载逆变器中的DC/AC逆变电路输出的正弦波脉宽调制的方波电压转换成正弦波交流电压和抑制电磁干扰滤波，所述DC/AC逆变电路包括两个输出端，其特征在于，所述逆变输出滤波电路包括用于对所述DC/AC逆变电路输出的电压进行滤波的第一级滤波电路（401），所述第一级滤波电路（401）包括用于将逆变电路输出的正弦波脉宽调制的方波电压滤波成正弦波交流电压的第一电感（L1）和滤波电容（C1），所述第一电感（L1）为差模电感，包括两个线圈，两个线圈为绕制在同一个磁环上的第一线圈（L1-1）和第二线圈（L1-2）；
所述第一线圈（L1-1）的一端与所述DC/AC逆变电路的一个输出端连接，所述第一电感（L1）的第二线圈（L1-2）的一端与所述DC/AC逆变电路的另一个输出端连接，所述滤波电容（C1）连接在所述第一线圈（L1-1）的另一端与所述第二线圈（L1-2）的另一端之间。
2.根据权利要求1所述的正弦波车载逆变器的输出滤波电路，其特征在于，还包括与所述第一级滤波电路（401）连接的用于抑制电磁干扰的第二级滤波电路（402），所述第二级滤波电路（402）包括第一Y电容（Cy1）和第二Y电容（Cy2），所述第一Y电容（Cy1）与所述第二Y电容（Cy2）串联连接在所述滤波电容（C1）的两端之间，所述第一Y电容（Cy1）与所述第二Y电容（Cy2）的公共端接地。
3.根据权利要求2所述的正弦波车载逆变器的输出滤波电路，其特征在于，所述第二级滤波电路（402）还包括用于抑制电磁干扰的第二电感（L2），所述第二电感（L2）为共模电感，包括第三线圈（L2-1）和第四线圈（L2-2），所述第三线圈（L2-1）的一端与所述第一Y电容（Cy1）和第二Y电容（Cy2）串联连接之后的一端连接，所述第四线圈（L2-2）的一端与所述第一Y电容（Cy1）和第二Y电容（Cy2）串联连接之后的另一端连接。
4.根据权利要求3所述的正弦波车载逆变器的输出滤波电路，其特征在于，所述第二级滤波电路（402）还包括第三Y电容（Cy3）和第四Y电容（Cy4），所述第三Y电容（Cy3）和所述第四Y电容（Cy4）串联连接在所述第三线圈（L2-1）的另一端与所述第四线圈（L2-2）的另一端之间，所述第三Y电容（Cy3）和所述第四Y电容（Cy4）的公共端接地。
5.一种正弦波车载逆变器，其特征在于，包括依次电气连接的用于对输入的直流电压进行滤波的直流滤波电路（10）、用于将经所述直流滤波电路（10）滤波之后的直流电压升压为中间直流电压的DC/DC升压电路（20）、用于将所述中间直流电压转换成正弦波脉宽调制的方波电压的DC/AC逆变电路（30）、以及如权利要求1-4中任意一项所述的用于将所述正弦波脉宽调制的方波电压转换为正弦波交流电压的正弦波车载逆变器的输出滤波电路（40）。
6.根据权利要求5所述的正弦波车载逆变器，其特征在于，还包括与所述DC/DC升压电路电气连接，用于产生脉宽调制波控制所述DC/DC升压电路（20）的升压控制电路（50）以及与所述DC/AC逆变电路电气连接，用于产生正弦波脉宽调制波控制所述DC/AC逆变电路（30）的逆变控制电路（60）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 518111 No. 39 Fangkeng Road, Pinghu Community, Pinghu Street, Longgang District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee after: DOMEDA (Shenzhen) Electrical Appliances Co.,Ltd. Address before: 518033 Room 1402-1404, 1D Building, Excellence Building, Fuhua Road, Futian District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee before: Mobicool Electronic (Shenzhen) Co.,Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20140416 |
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| CX01 | Expiry of patent term |