CN204858628U - 一种正弦波逆变便携移动电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种正弦波逆变便携移动电源，包括：蓄电池、高频升压逆变电路、整流电路、采样电路、控制电路、保护电路、逆变桥逆变电路、和输出滤波电路；所述蓄电池的输出端连接高频升压逆变电路，所述高频升压逆变电路的输出端连接整流电路，所述整流电路的输出端连接逆变桥逆变电路和采样电路，所述采样电路的输出端通过PI调节器与控制电路的输入端连接，所述控制电路的输出端连接保护电路，所述保护电路与所述蓄电池连接，所述逆变桥逆变电路的输出端连接输出滤波电路，所述输出滤波电路的输出端连接负载。本实用新型系统效率高，性能稳定，采用了实时反馈控制技术，使逆变电源的性能得到提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种移动电源，具体涉及一种正弦波逆变便携移动电源。
背景技术
逆变器是将12V或24V的直流电转换成230V、50Hz交流电或其它类型的交流电。它输出的交流电可用于各类设备最大限度地满足移动供电场所或无电地区用户对交流电源的需要。可应用于无市电区域，移动场所，太阳能风能等新能源领域。
在一些交通运载、野外测控、可移动武器装备、工程修理车等设备中都配有不同规格的电源。通常这些设备工作空间狭小，环境恶劣，干扰大。因此对电源的设计要求也很高，除了具有良好的电气性能外，还必须具备体积小、重量轻、成本低、可靠性高、抗干扰强等特点。
针对某种移动设备的特定要求，研制了一种简单实用的车载正弦波逆变电源，采用SPWM工作模式，以最简单的硬件配置和最通用的器件构成整个电路。实验证明，该电源具有电路简单、成本低、可靠性高等特点，满足了实际要求。
实用新型内容
本实用新型针对上述现有技术的不足，提供一种正弦波逆变便携移动电源。本系统是根据有源逆变原理，采用单相全桥逆变电路工作方式，实现把锂电池(蓄电池便携式)直流电源5v转换成交流电源110V，50HZ或者220V—110V自适应，50HZ，并对负载进行供电。达到的性能要求就是转换出稳定的工频电源，供给野外无交流的一些电器如车灯，音像，笔记本电池，焊接，应急续航等等使用。
本实用新型采用的技术方案是：一种正弦波逆变便携移动电源，包括：蓄电池、高频升压逆变电路、整流电路、采样电路、控制电路、保护电路、逆变桥逆变电路、和输出滤波电路；所述蓄电池的输出端连接高频升压逆变电路，所述高频升压逆变电路的输出端连接整流电路，所述整流电路的输出端连接逆变桥逆变电路和采样电路，所述采样电路的输出端通过PI调节器与控制电路的输入端连接，所述控制电路的输出端连接保护电路，所述保护电路与所述蓄电池连接，所述逆变桥逆变电路的输出端连接输出滤波电路，所述输出滤波电路的输出端连接负载。
进一步地，所述高频升压逆变电路包括：DC/DC转换电路和DC/AC逆变电路，所述DC/DC转换电路包括推挽式驱动电路TW1、整流滤波电路、变压器T、开关管S1和开关管S2，所述变压器T的原边中间抽头与蓄电池BT1连接，所述变压器T的原边的两端分别与开关管S1和开关管S2连接，所述变压器T的次边通过整流滤波电路与采样电路连接，所述采样电路的输出端连接控制电路，所述控制电路的输出端连接推挽式驱动电路TW1，所述推挽式驱动电路TW1的输出端连接开关管S1和开关管S2。
进一步地，所述DC/AC逆变电路包括半桥驱动器、桥式逆变电路、LC滤波电路，所述半桥驱动器的输入端与控制电路的输出端连接，所述半桥驱动器的输出端连接桥式逆变电路，所述桥式逆变电路的输出端连接LC滤波电路。
进一步地，所述半桥驱动器采用两个IR2110集成驱动电路，所述桥式逆变电路采用四个型号为IRF740的开关管S3～S6。
进一步地，所述保护电路包括欠压保护电路和过流保护电路；所述欠压保护电路包括：由电阻R3和电阻R4组成的分压电阻、运算放大器LM2、稳压管D5和三极管Q1；所述分压电路的输出端连接运算放大器LM2的正极输入端，所述运算放大器LM2的反向输入端通过稳压管D5提供电压，所述运算放大器LM2的输出端通过二极管D6和电阻R7与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的集电极输出驱动信号SD。
进一步地，所述过流保护电路包括：采样电路、运算放大器、触发电路和三极管驱动电路，所述采样电路的输出端连接运算放大器，所述运算放大器的输出端连接触发电路，所述触发电路的输出端连接三极管驱动电路，所述三极管驱动电路的输出端与半桥驱动器连接。
进一步地，所述蓄电池采用磷酸铁锂电池。
本实用新型的有益效果为：本实用新型实施例提出的一种正弦波逆变便携移动电源将直流电作为输入电压，通过升压电路和全桥逆变电路构成系统主电路，利用闭环反馈调节控制输出电压，在控制电路上，以SG3524控制驱动电路，驱动DC/DC变换电路以及DC/AC变换电路，在保护上，电路具有欠压、过压、过流保护、输出短路自恢复和频率可调，以及输出电压可调等功能，其系统效率高，性能稳定，采用了实时反馈控制技术，使逆变电源的性能得到提高。采用带电流内环的电压瞬时值反馈控制，逆变电源动态性能优越和对负载的适应性强。
附图说明
图1是本实用新型提出的一种正弦波逆变便携移动电源结构图；
图2是本实用新型提出的所述高频升压逆变电路中的DC/DC转换电路结构图；
图3是本实用新型提出的所述高频升压逆变电路中的DC/AC转换电路图；
图4是本实用新型提出的所述的欠压保护电路结构图；
图5是本实用新型提出的所述过流保护电路结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行进一步的说明。
参见图1，是本实用新型提出的一种正弦波逆变便携移动电源结构图。
如图1所示，一种正弦波逆变便携移动电源，包括：蓄电池、高频升压逆变电路、整流电路、采样电路、控制电路、保护电路、逆变桥逆变电路、和输出滤波电路；所述蓄电池的输出端连接高频升压逆变电路，所述高频升压逆变电路的输出端连接整流电路，所述整流电路的输出端连接逆变桥逆变电路和采样电路，所述采样电路的输出端通过PI调节器与控制电路的输入端连接，所述控制电路的输出端连接保护电路，所述保护电路与所述蓄电池连接，所述逆变桥逆变电路的输出端连接输出滤波电路，所述输出滤波电路的输出端连接负载。
本实用新型实施例中，逆变电源输入端为蓄电池+12V，容量90A·h，输出端为工频方波电压50Hz，220V。
本实用新型实施例中，正弦波逆变便携移动电源采用DC/DC变换和DC/AC逆变，首先由DC/DC变换将DC12V电压逆变为高频方波，经高频升压变压器升压，再整流滤波得到一个稳定的约320V直流电压；然后再由DC/AC变换以方波逆变的方式，将稳定的直流电压逆变成有效值稍大于220V的方波电压；再经LC工频滤波得到有效值为220V的50Hz交流电压，以驱动负载，功能完整，结构紧凑。
参见图2，是本实用新型提出的所述高频升压逆变电路中的DC/DC转换电路结构图。
如图2所示，所述高频升压逆变电路包括：DC/DC转换电路和DC/AC逆变电路，所述DC/DC转换电路包括推挽式驱动电路TW1、整流滤波电路、变压器T、开关管S1和开关管S2，所述变压器T的原边中间抽头与蓄电池BT1连接，所述变压器T的原边的两端分别与开关管S1和开关管S2连接，所述变压器T的次边通过整流滤波电路与采样电路连接，所述采样电路的输出端连接控制电路，所述控制电路的输出端连接推挽式驱动电路TW1，所述推挽式驱动电路TW1的输出端连接开关管S1和开关管S2。
本实用新型实施例中，由于变压器原边电压比较低，为了提高变压器的利用率，降低成本，采用推挽式电路，原边中心抽头接蓄电池，两端用开关管控制，交替工作，可以提高转换效率。而推挽式电路用的开关器件少，双端工作的变压器的体积比较小，可提高占空比，增大输出功率。
本实用新型实施例中，开关管S1和S2各采用IRF32055只并联，之所以并联，主要是因为在逆变电源接入负载时，变压器原边的电流相对较大，并联可以分流，可有效地减少开关管的功耗，不至于造成损坏。
本实用新型实施例中，PWM控制电路采用SG3524芯片，该芯片是一种电压型开关电源集成控制器，具有输出限流，开关频率可调，误差放大，脉宽调制比较器和关断电路，其产生PWM方波所需的外围线路很简单。当脚11与脚14并联使用时，输出脉冲的占空比为0～95％，脉冲频率等于振荡器频率的1/2。当脚10(关断端)加高电平时，可实现对输出脉冲的封锁，与外电路适当连接，则可以实现欠压、过流保护功能。利用SG3524内部自带的运算放大器调节其输出的驱动波形的占空比D，使D>50％，然后经过CD4011反向后，得到对管的驱动波形的D<50％，这样可以保证两组开关管驱动时，有共同的死区时间。
参见图3，是本实用新型提出的所述高频升压逆变电路中的DC/AC转换电路图；
如图3所示，所述DC/AC逆变电路包括半桥驱动器、桥式逆变电路、LC滤波电路，所述半桥驱动器的输入端与控制电路的输出端连接，所述半桥驱动器的输出端连接桥式逆变电路，所述桥式逆变电路的输出端连接LC滤波电路。
进一步地，所述半桥驱动器采用两个IR2110集成驱动电路，所述桥式逆变电路采用四个型号为IRF740的开关管S3～S6。
本实用新型实施例中，DC/AC变换采用单相输出，全桥逆变形式，为减小逆变电源的体积，降低成本，输出使用工频LC滤波。由4个IRF740构成桥式逆变电路，IRF740最高耐压400V，电流10A，功耗125W，利用半桥驱动器IR2110提供驱动信号，其输入波形由SG3524提供，同理可调节该SG3524的输出驱动波形的D<50％，保证逆变的驱动方波有共同的死区时间。
本实用新型实施例中，半桥驱动器采用两个IR2110集成驱动芯片，可以实现对MOSFET和IGBT的最优驱动，同时还具有快速完整的保护功能，因而它可以提高控制系统的可靠性，减少电路的复杂程度。
为了减少输出谐波，逆变器DC/AC部分一般都采用双极性调制，即逆变桥的对管是高频互补通和关断的。
参见图4和图5，其中图4是本实用新型提出的所述的欠压保护电路结构图；图5是本实用新型提出的所述过流保护电路结构图。
如图4所示，所述保护电路包括欠压保护电路和过流保护电路；所述欠压保护电路包括：由电阻R3和电阻R4组成的分压电阻、运算放大器LM2、稳压管D5和三极管Q1；所述分压电路的输出端连接运算放大器LM2的正极输入端，所述运算放大器LM2的反向输入端通过稳压管D5提供电压，所述运算放大器LM2的输出端通过二极管D6和电阻R7与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的集电极输出驱动信号SD。
本实用新型实施例中，欠压保护电路用于监测蓄电池的电压状况，如果蓄电池电压低于预设的10.8V，保护电路开始工作，使控制器SG3524的脚10关断端输出高电平，停止驱动信号输出。
本实用新型实施例中，运算放大器LM2的正向输入端的电压由R3和R4分压得到，而反向输入端的电压由稳压管D5箝位在+7.5V，正常工作的时候，由三极管Q1导通，IR2110输出驱动信号，驱动桥式逆变电路正常工作，实现逆变电源的设计。当蓄电池的电压下降超过预定值后，运算放大器LM2开始工作，输出跳转为负，LED1灯亮，同时三级管Q1截止，向控制电路中SG3524的SD端输出高电平，封锁IR2110的输出驱动信号。此时没有逆变电压的输出。
如图5所示，所述过流保护电路包括：采样电路、运算放大器、触发电路和三极管驱动电路，所述采样电路的输出端连接运算放大器，所述运算放大器的输出端连接触发电路，所述触发电路的输出端连接三极管驱动电路，所述三极管驱动电路的输出端与半桥驱动器连接。
本实用新型实施例中，过流保护电路用于监测输出电流状况，预设为1.5A。方波逆变器的输出电流经过采样进入运算放大器LM3的反向输入端，当输出电流大于1.5A后，运算放大器LM3的输出端跳转为负，经过CD4011组成的RS触发器后，使三级管Q2基级的信号为低电平，三级管Q2截止，向IR2011的SD1端输出高电平，达到保护的目的。
本实用新型实施例中，采用了实时反馈控制技术，使逆变电源的性能得到提高。
进一步地，所述蓄电池采用磷酸铁锂电池。
本实用新型实施例提出的一种正弦波逆变便携移动电源将直流电作为输入电压，通过升压电路和全桥逆变电路构成系统主电路，利用闭环反馈调节控制输出电压。在控制电路上，以SG3524控制驱动电路，驱动DC/DC变换电路以及DC/AC变换电路，在保护上，电路具有欠压、过压、过流保护、输出短路自恢复和频率可调，以及输出电压可调等功能。其系统效率高，性能稳定。
本实用新型实施例中，采用了实时反馈控制技术，使逆变电源的性能得到提高。采用带电流内环的电压瞬时值反馈控制，逆变电源动态性能优越和对负载的适应性强。将直流低电压转换为交流电输出，为用电设备。
本实用新型提供的一种正弦波逆变便携移动电源还可以设置智能接口，可以作为车载应急启动电源，可以交互采用并网联机形式，给缺电地区并入太阳能板或者其他储能转换后发电，给汽车轮船等体系可以结合汽车动力补偿部分，接入动力转换电能，电能转换为动力的循环能源环保体系，可以给别墅、独立楼、小区公寓等，补偿式储能安防不断电智能安防体系接入。
上面结合附图对本实用新型优选实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。不脱离本实用新型的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本实用新型不限于特定的实施方式，本实用新型的范围由所附权利要求限定。
Claims (7)
1.一种正弦波逆变便携移动电源，其特征在于，包括：蓄电池、高频升压逆变电路、整流电路、采样电路、控制电路、保护电路、逆变桥逆变电路、和输出滤波电路；所述蓄电池的输出端连接高频升压逆变电路，所述高频升压逆变电路的输出端连接整流电路，所述整流电路的输出端连接逆变桥逆变电路和采样电路，所述采样电路的输出端通过PI调节器与控制电路的输入端连接，所述控制电路的输出端连接保护电路，所述保护电路与所述蓄电池连接，所述逆变桥逆变电路的输出端连接输出滤波电路，所述输出滤波电路的输出端连接负载。
2.根据权利要求1所述的一种正弦波逆变便携移动电源，其特征在于，所述高频升压逆变电路包括：DC/DC转换电路和DC/AC逆变电路，所述DC/DC转换电路包括推挽式驱动电路TW1、整流滤波电路、变压器T、开关管S1和开关管S2，所述变压器T的原边中间抽头与蓄电池BT1连接，所述变压器T的原边的两端分别与开关管S1和开关管S2连接，所述变压器T的次边通过整流滤波电路与采样电路连接，所述采样电路的输出端连接控制电路，所述控制电路的输出端连接推挽式驱动电路TW1，所述推挽式驱动电路TW1的输出端连接开关管S1和开关管S2。
3.根据权利要求2所述的一种正弦波逆变便携移动电源，其特征在于，所述DC/AC逆变电路包括半桥驱动器、桥式逆变电路、LC滤波电路，所述半桥驱动器的输入端与控制电路的输出端连接，所述半桥驱动器的输出端连接桥式逆变电路，所述桥式逆变电路的输出端连接LC滤波电路。
4.根据权利要求3所述的一种正弦波逆变便携移动电源，其特征在于，所述半桥驱动器采用两个IR2110集成驱动电路，所述桥式逆变电路采用四个型号为IRF740的开关管S3～S6。
5.根据权利要求1所述的一种正弦波逆变便携移动电源，其特征在于，所述保护电路包括欠压保护电路和过流保护电路；所述欠压保护电路包括：由电阻R3和电阻R4组成的分压电阻、运算放大器LM2、稳压管D5和三极管Q1；所述分压电路的输出端连接运算放大器LM2的正极输入端，所述运算放大器LM2的反向输入端通过稳压管D5提供电压，所述运算放大器LM2的输出端通过二极管D6和电阻R7与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的集电极输出驱动信号SD。
6.根据权利要求5所述的一种正弦波逆变便携移动电源，其特征在于，所述过流保护电路包括：采样电路、运算放大器、触发电路和三极管驱动电路，所述采样电路的输出端连接运算放大器，所述运算放大器的输出端连接触发电路，所述触发电路的输出端连接三极管驱动电路，所述三极管驱动电路的输出端与半桥驱动器连接。
7.根据权利要求1所述的一种正弦波逆变便携移动电源，其特征在于，所述蓄电池采用磷酸铁锂电池。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN106385195A (zh) * | 2016-12-03 | 2017-02-08 | 河池学院 | 一种高频逆变器及其短路保护电路 |
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