CN206559256U - 一种电源逆变器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电源逆变器，包括直流电源，其特征在于：还包括方波波形生成电路、死区控制电路、全桥逆变电路、DC/DC升压电路、滤波电路，所述的方波波形生成电路输出端与死区控制电路的输入端连接，所述死区控制电路的输出端连接全桥逆变电路的输入端，所述直流电源的输出端连接DC/DC升压电路的输入端，DC/DC升压电路的输出端连接全桥逆变电路的输入端，所述全桥逆变电路输出端通过滤波电路输出交流信号。本实用新型的优点是输出的正弦波信号可以适应包括感性、容性、阻性负载在内的各种负载的用电需求，同时具有控制两路互补的方波信号死区控制电路来提高逆变设备的安全性，减少了逆变设备提供电能中的低次谐波分量，提高了电能的质量。
Description
技术领域
本实用新型属于电源领域，特别涉及一种电源逆变器。
背景技术
逆变电源的功能是将直流电转换为交流电，是整流的逆向过程。目前，逆变器已广泛应用于新能源、不间断电源、航空航天等领域。
现有技术中采用方波输出的两路互补的方波信号放大后驱动全桥逆变电路，通过工频变压器升压后为负载所用，但这种逆变器是方波逆变器，如果负载为感性负载，由于方波的电压脉冲上升沿斜率为无穷大，因此凡带有铁磁体的材料磁通都会变大，波形变宽，电机会严重发热，钢结构的涡流增加，所有带有电机的电器都会提前老化；对于容性负载和阻性负载来说，会受到方波电压的不断冲击，电线电缆的发热趋于严重，因此现有的导线将提前老化，甚至出现绝缘破坏的漏电事故。同时，这种逆变器也缺少控制两路互补的方波信号死区效应的装置，如果两路方波死区时间不够长，会导致全桥逆变电路中互补的开关管同时导通，造成电路短路，甚至烧毁；如果死区时间过长，由全桥逆变电路引入的电压信号会产生低次电流谐波，降低电能质量，这些低次谐波会与负载侧阻抗网络发生谐波振荡与交互作用，更有引发系统不稳定的潜在威胁。
发明内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提供一种电源逆变器，目的是解决现有技术中基于方波信号的逆变器输出方波对系统的影响，同时可以通过方波的死区控制电路来控制死区时间，减少死区时间无法控制的缺陷。
为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种电源逆变器，包括直流电源，其特征在于：还包括方波波形生成电路、死区控制电路、全桥逆变电路、DC/DC升压电路、滤波电路，所述的方波波形生成电路输出端与死区控制电路的输入端连接，所述死区控制电路的输出端连接全桥逆变电路的输入端，所述直流电源的输出端连接DC/DC升压电路的输入端，DC/DC升压电路的输出端连接全桥逆变电路的输入端，所述全桥逆变电路输出端通过滤波电路输出交流信号。
所述的滤波电路为低通滤波电路。
所述的方波波形生成电路包括芯片CD4069，所述CD4069内集成反相器U4A、U4B，U4A的输入端分别连接电阻R22的一端、电容C8的一端，电阻R22的另一端通过电阻R21连接U4A的输出端，电容C8的另一端连接U4B的输出端，U4A的输出端与U4B的输入端连接，U4B的输出端输出方波信号。
所述的死区控制电路包括ULN2003A集成芯片U3、NE556N集成芯片U2、LM339集成芯片U1，U3的第1脚和第三脚连接方波波形生成电路输出端，U1的第8脚接地，U1的第二脚和第16脚通过电阻R1连接，电源VCC分别通过电阻R2和电阻R3连接U1的第15脚和第14脚，U1的第15脚分别通过电阻R16连接MOS管VF2的漏极、通过电容C2连接U2的第6脚，U1的第14脚分别通过电阻R6连接MOS管VF1的漏极、通过电容C5连接U2的第8脚，MOS管VF1和VF2的源极接地，MOS管VF1的栅极通过电阻R5连接U2的第5脚，MOS管VF2的栅极通过电阻R15连接U2的第9脚，U2的第14脚和第4脚连接电源VCC，电源VCC通过电阻R4连接U2的第6脚，电源VCC通过可调电阻RP1分别连接U2的第1脚、第2脚，U2的第2脚通过电容C3接地，U2的第3脚接地，电源VCC通过电阻R14连接U2的第8脚，电源VCC通过可调电阻RP2分别连接U2的第12脚、第13脚，U2的12脚通过电容C6接地，U2的11脚通过C7接地，MOS管VF1的漏极通过电阻R7连接U1的第7脚，MOS管VF2的漏极通过电阻R17连接U1的第9脚，U1的第3脚接电源VCC，U1的第12脚接地，U1的第3脚分别通过电阻R9和电阻R19连接第1脚、第14脚，可调电阻RP3的调节端分别通过电阻R8连接U1的第6脚、通过电阻R18连接U1的第18脚，可调电阻RP3的两端分别连接电源VCC和接地，U1的第1脚和第14脚分别连接输出端OUT1、OUT2。
所述的全桥逆变电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4，MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4，死区控制电路输出端OUT1分别连接二极管D1的阳极和二极管D4的阳极，OUT2分别连接二极管D2的阳极和二极管D3的阳极，二极管D1的阴极通过电阻R24连接MOS管Q1的漏极，二极管D1的阳极通过电阻R23连接MOS管Q1的栅极，DC/DC升压电路的输出端分别连接MOS管Q1的源极和MOS管Q3的源极，二极管D4的阴极通过电阻R30连接MOS管Q4的漏极，二极管D4的阳极通过电阻R29连接MOS管Q4的栅极，MOS管Q4的漏极连接MOS管Q3的漏极，二极管D2的阴极通过电阻R28连接MOS管Q3的漏极，二极管D2的阳极通过R27连接MOS管Q3的栅极，二极管D3的阴极通过电阻R26连接MOS管Q2的漏极，二极管D3的阳极通过电阻R25连接MOS管Q2的栅极，MOS管Q2的漏极连接MOS管Q1的漏极，所述MOS管Q2的漏极和MOS管Q4的漏极输出方波信号至滤波电路的输入端。
本实用新型的优点是输出的正弦波信号可以适应包括感性、容性、阻性负载在内的各种负载的用电需求，提高了负载的使用寿命，同时具有控制两路互补的方波信号死区控制电路来提高逆变设备的安全性和使用寿命，减少了逆变设备提供电能中的低次谐波分量，提高了电能的质量。
附图说明
本说明书包括以下附图，所示内容分别是：
图1是本实用新型的结构原理框图；
图2是滤波电路的一种实施方式原理图；
图3是方波波形生成电路的具体原理图；
图4是死区控制电路的原理图；
图5是全桥逆变电路的原理图；
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本实用新型的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
如图1所示，一种电源逆变器，包括直流电源、方波波形生成电路、死区控制电路、全桥逆变电路、DC/DC升压电路、滤波电路，方波波形生成电路输出端与死区控制电路的输入端连接，死区控制电路的输出端连接全桥逆变电路的输入端，直流电源的输出端连接DC/DC升压电路的输入端，DC/DC升压电路的输出端连接全桥逆变电路的输入端，全桥逆变电路输出端通过滤波电路输出交流信号。直流电源输出的电信号经DC/DC升压电路升压后输入到全桥逆变电路的高压直流输入端，方波波形生成电路生成方波信号通过死区控制电路控制方波信号的死区时间，控制调整后的互补的两路方波信号分别通过全桥逆变电路后，经全桥逆变电路输出交流方波电信号，然后通过滤波电路滤除高次谐波分量后输出交流正弦逆变信号供负载使用。
下面将结合附图对各模块具体电路实现做如下进一步说明。
如图2所示，滤波电路为低通滤波电路，其实现方式为LC滤波电路，包括电感L1、电感L2、电容C9，全桥逆变电路输入的方波信号分别经方波输入1和方波输入2两个输入端输入，电感L1一端与方波输入1电连接，一端与电容C9电连接；电感L2一端与方波输入2电连接，一端与电容C9电连接；电容C9一端与正弦输出1电连接，电容C9一端与正弦输出2电连接。正弦输出1和正弦输出2输出正弦信号。
如图3所示，方波波形生成电路包括芯片CD4069，CD4069芯片内部集成6路反向器，各路反相器可独立使用，这里使用其内部的反相器U4A、U4B，CD4069内集成反相器U4A、U4B，U4A的输入端分别连接电阻R22的一端、电容C8的一端，电阻R22的另一端通过电阻R21连接U4A的输出端，电容C8的另一端连接U4B的输出端，U4A的输出端与U4B的输入端连接，U4B的输出端输出方波信号。电路的振荡是通过电容C8充放电完成的。其震荡频率为f＝1/2.2R21+22C8。电阻R20是补偿电阻，用于改善由于电源电压变化而引起的振荡频率不稳。
如图4所示，死区控制电路包括ULN2003A集成芯片U3、NE556N集成芯片U2、LM339集成芯片U1及各芯片的外围电路。芯片U2是双时基集成电路，内有二个555时基电路，分别为U2A和U2B，每个555时基电路的对应芯片引脚如图所示。芯片LM339是电压比较器芯片，其内部装有四个独立的电压比较器，本电路通过引脚的选择使用其中两个电压比较U1A、U1C。其具体电路如下：
U3的第1脚和第三脚连接方波波形生成电路输出端，U1的第8脚接地，U1的第二脚和第16脚通过电阻R1连接，电源VCC分别通过电阻R2和电阻R3连接U1的第15脚和第14脚，U1的第15脚分别通过电阻R16连接MOS管VF2的漏极、通过电容C2连接U2的第6脚，U1的第14脚分别通过电阻R6连接MOS管VF1的漏极、通过电容C5连接U2的第8脚，MOS管VF1和VF2的源极接地，MOS管VF1的栅极通过电阻R5连接U2的第5脚，MOS管VF2的栅极通过电阻R15连接U2的第9脚，U2的第14脚和第4脚连接电源VCC，电源VCC通过电阻R4连接U2的第6脚，电源VCC通过可调电阻RP1分别连接U2的第1脚、第2脚，U2的第2脚通过电容C3接地，U2的第3脚接地，电源VCC通过电阻R14连接U2的第8脚，电源VCC通过可调电阻RP2分别连接U2的第12脚、第13脚，U2的12脚通过电容C6接地，U2的11脚通过C7接地，MOS管VF1的漏极通过电阻R7连接U1的第7脚，MOS管VF2的漏极通过电阻R17连接U1的第9脚，U1的第3脚接电源VCC，U1的第12脚接地，U1的第3脚分别通过电阻R9和电阻R19连接第1脚、第14脚，可调电阻RP3的调节端分别通过电阻R8连接U1的第6脚、通过电阻R18连接U1的第18脚，可调电阻RP3的两端分别连接电源VCC和接地，U1的第1脚和第14脚分别连接输出端OUT1、OUT2.
全桥逆变电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4，MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4，死区控制电路输出端OUT1分别连接二极管D1的阳极和二极管D4的阳极，OUT2分别连接二极管D2的阳极和二极管D3的阳极，二极管D1的阴极通过电阻R24连接MOS管Q1的漏极，二极管D1的阳极通过电阻R23连接MOS管Q1的栅极，DC/DC升压电路的输出端分别连接MOS管Q1的源极和MOS管Q3的源极，二极管D4的阴极通过电阻R30连接MOS管Q4的漏极，二极管D4的阳极通过电阻R29连接MOS管Q4的栅极，MOS管Q4的漏极连接MOS管Q3的漏极，二极管D2的阴极通过电阻R28连接MOS管Q3的漏极，二极管D2的阳极通过R27连接MOS管Q3的栅极，二极管D3的阴极通过电阻R26连接MOS管Q2的漏极，二极管D3的阳极通过电阻R25连接MOS管Q2的栅极，MOS管Q2的漏极连接MOS管Q1的漏极，所述MOS管Q2的漏极和MOS管Q4的漏极输出方波信号至滤波电路的输入端。两两互补的方波信号输入到由四个MOS管组成的全桥逆变电路，由高压直流输入端输入高压直流电，在一个周期内，信号输入端OUT 1控制Q1和Q4同时导通，信号输入端OUT 2控制Q2和Q3同时导通，从方波输出1、方波输出2输出高压的交流方波信号。
以上结合附图对本实用新型进行了示例性描述。显然，本实用新型具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本实用新型的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种电源逆变器，包括直流电源，其特征在于：还包括方波波形生成电路、死区控制电路、全桥逆变电路、DC/DC升压电路、滤波电路，所述的方波波形生成电路输出端与死区控制电路的输入端连接，所述死区控制电路的输出端连接全桥逆变电路的输入端，所述直流电源的输出端连接DC/DC升压电路的输入端，DC/DC升压电路的输出端连接全桥逆变电路的输入端，所述全桥逆变电路输出端通过滤波电路输出交流信号。
2.如权利要求1所述的电源逆变器，其特征在于：所述的滤波电路为低通滤波电路。
3.如权利要求1所述的电源逆变器，其特征在于：所述的方波波形生成电路包括芯片CD4069，所述CD4069内集成反相器U4A、U4B，U4A的输入端分别连接电阻R22的一端、电容C8的一端，电阻R22的另一端通过电阻R21连接U4A的输出端，电容C8的另一端连接U4B的输出端，U4A的输出端与U4B的输入端连接，U4B的输出端输出方波信号。
4.如权利要求1所述的电源逆变器，其特征在于：所述的死区控制电路包括ULN2003A集成芯片U3、NE556N集成芯片U2、LM339集成芯片U1，U3的第1脚和第三脚连接方波波形生成电路输出端，U1的第8脚接地，U1的第二脚和第16脚通过电阻R1连接，电源VCC分别通过电阻R2和电阻R3连接U1的第15脚和第14脚，U1的第15脚分别通过电阻R16连接MOS管VF2的漏极、通过电容C2连接U2的第6脚，U1的第14脚分别通过电阻R6连接MOS管VF1的漏极、通过电容C5连接U2的第8脚，MOS管VF1和VF2的源极接地，MOS管VF1的栅极通过电阻R5连接U2的第5脚，MOS管VF2的栅极通过电阻R15连接U2的第9脚，U2的第14脚和第4脚连接电源VCC，电源VCC通过电阻R4连接U2的第6脚，电源VCC通过可调电阻RP1分别连接U2的第1脚、第2脚，U2的第2脚通过电容C3接地，U2的第3脚接地，电源VCC通过电阻R14连接U2的第8脚，电源VCC通过可调电阻RP2分别连接U2的第12脚、第13脚，U2的12脚通过电容C6接地，U2的11脚通过C7接地，MOS管VF1的漏极通过电阻R7连接U1的第7脚，MOS管VF2的漏极通过电阻R17连接U1的第9脚，U1的第3脚接电源VCC，U1的第12脚接地，U1的第3脚分别通过电阻R9和电阻R19连接第1脚、第14脚，可调电阻RP3的调节端分别通过电阻R8连接U1的第6脚、通过电阻R18连接U1的第18脚，可调电阻RP3的两端分别连接电源VCC和接地，U1的第1脚和第14脚分别连接输出端OUT1、OUT2。
5.如权利要求4所述的电源逆变器，其特征在于：所述的全桥逆变电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4，MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4，死区控制电路输出端OUT1分别连接二极管D1的阳极和二极管D4的阳极，OUT2分别连接二极管D2的阳极和二极管D3的阳极，二极管D1的阴极通过电阻R24连接MOS管Q1的漏极，二极管D1的阳极通过电阻R23连接MOS管Q1的栅极，DC/DC升压电路的输出端分别连接MOS管Q1的源极和MOS管Q3的源极，二极管D4的阴极通过电阻R30连接MOS管Q4的漏极，二极管D4的阳极通过电阻R29连接MOS管Q4的栅极，MOS管Q4的漏极连接MOS管Q3的漏极，二极管D2的阴极通过电阻R28连接MOS管Q3的漏极，二极管D2的阳极通过R27连接MOS管Q3的栅极，二极管D3的阴极通过电阻R26连接MOS管Q2的漏极，二极管D3的阳极通过电阻R25连接MOS管Q2的栅极，MOS管Q2的漏极连接MOS管Q1的漏极，所述MOS管Q2的漏极和MOS管Q4的漏极输出方波信号至滤波电路的输入端。
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