CN206894531U - 一种忆阻器逆变电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种忆阻器逆变电源，主要包括输入口、输出口、逆变电源忆阻器控制单元1、高频变压器2、反馈单元3、滤波单元4、忆阻器RM1以及忆阻器RM2；所述逆变电源忆阻器控制单元1包括互补三角波发生器、集成运算放大器U1、集成运算放大器U2、锁存器1、锁存器2、PI控制器1和PI控制器2；所述反馈单元3包括独石电容C1、电解电容C2和电感L1；所述滤波单元4包括电感L2和电解电容C3；所述输入口与所述高频变压器2的初级中心抽头g0相连；所述高频变压器2的g1端与所述忆阻器RM1的a1端相连；所述高频变压器2的g2端与所述忆阻器RM2的a2端相连；所述高频变压器2的g3端与所述滤波单元4的d1端相连；所述高频变压器2的g4端接地；所述高频变压器2的g5端与所述反馈单元3的f2端相连；所述高频变压器2的g6端接地；所述反馈单元3的f1端与所述逆变电源忆阻器控制单元1的k3端相连；所述逆变电源忆阻器控制单元1的k1端与所述忆阻器RM1的s1端相连；所述逆变电源忆阻器控制单元1的k2端与所述忆阻器RM2的s2端相连；所述忆阻器RM1的s1端接地；所述忆阻器RM2的b2端接地；所述滤波单元4的d2端口与输出口相连。本实用新型基于忆阻器进行逆变电源设计，降低了输出信号的谐波分量，减小了输出信号波形的失真度，提高了非线性负载功率因数。

Description

一种忆阻器逆变电源

技术领域

本实用新型涉及电力电子的技术领域，特别涉及一种忆阻器逆变电源。

背景技术

随着电气设备在野外作业的需要，电气设备的工频电压主要是由逆变电源产生，所以电气设备的正常运作非常依赖逆变电源的性能。目前逆变电源存在的主要问题有：非线性负载功率因数较低，常规电力电子器件的突然开启和关断导致逆变电源输出信号的谐波分量较高、波形发生较为明显的畸变。所述忆阻器具有电阻随电流变化的特点，被引入逆变电源，可以有效解决以上问题。

发明内容

本实用新型目的在于公开了一种忆阻器逆变电源，用以解决背景技术中逆变电源存在的问题，技术方案如下：一种忆阻器逆变电源，主要包括输入口、输出口、逆变电源忆阻器控制单元1、高频变压器2、反馈单元3、滤波单元4、忆阻器RM1以及忆阻器RM2；所述逆变电源忆阻器控制单元1包括互补三角波发生器、集成运算放大器U1、集成运算放大器U2、锁存器1、锁存器2、PI控制器1和PI控制器2；所述反馈单元3包括独石电容C1、电解电容C2和电感L1；所述滤波单元4包括电感L2和电解电容C3。

所述逆变电源忆阻器控制单元1的互补三角波发生器的h1端接集成运算放大器U1的正相端；所述逆变电源忆阻器控制单元1的互补三角波发生器的h2端接集成运算放大器U2的正相端；所述集成运算放大器U1的输出端与所述锁存器1的输入端相连；所述锁存器1的输出端与所述PI控制器1的输入端相连；所述PI控制器1的输出端与所述逆变电源忆阻器控制单元1的k1相连；所述集成运算放大器U2的输出端与所述锁存器2的输入端相连；所述锁存器2的输出端与所述PI控制器1的输入端相连；所述PI控制器1的输出端与所述逆变电源忆阻器控制单元1的k2相连。

所述逆变电源忆阻器控制单元1的k1端与所述忆阻器RM1的s1端相连；所述逆变电源忆阻器控制单元1的k2端与所述忆阻器RM2的s2端相连；所述逆变电源忆阻器控制单元1的k3端与所述反馈单元3的f1端相连；所述忆阻器RM1和所述忆阻器RM1构成的电路用于控制高频变压器T1。

所述反馈单元3的独石电容C1和电解电容C2并联后，一端接地，另一端和所述反馈单元3的f1端相连；所述反馈单元3的电感L1一端和所述反馈单元3的f1端相连，另一端和所述反馈单元3的f2端相连；所述反馈单元3实时地反馈了高频变压器2的输出电压信号。

所述高频变压器2的g1端与所述忆阻器RM1的a1端相连；所述高频变压器2的g2端与所述忆阻器RM2的a2端相连；所述高频变压器2的g3端与所述滤波单元4的d1端相连；所述高频变压器2的g4端接地；所述高频变压器2的g5端与所述反馈单元3的f2端相连；所述高频变压器2的g6端接地；所述高频变压器2结合其他单元共同完成了直流电与交流电的转换。

所述滤波单元4的电解电容C3的一端接地，另一端与所述滤波单元4的d2相连；所述滤波单元4的电感L2的一端和所述滤波单元4的d1相连，另一端和所述滤波单元4的d2相连。

所述滤波单元4的d2端和所述输出口相连；所述滤波单元4平滑了输出波形。

所述忆阻器RM1的b1端接地；所述忆阻器RM2的b2端接地。

本实用新型有益效果在于：相比于一般逆变电源，本实用新型引入忆阻器RM1和忆阻器RM2，配合逆变电源忆阻器控制单元1、高频变压器2、反馈单元3、滤波单元4，提高了非线性负载功率因数，解决了传统逆变电源由于采用常规电力电子器件导致输出信号的谐波分量较高、波形发生较为明显的畸变的问题。

附图说明

图1为忆阻器逆变电源电路图。

图1中：1-逆变电源忆阻器控制单元1；2-高频变压器2；3-反馈单元3；4-滤波单元4。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的优势，下面结合附图1，进一步说明忆阻器逆变电源的实施方式，并非对本实用新型保护范围的限制。

本实施例中，一种忆阻器逆变电源，主要包括输入口、输出口、逆变电源忆阻器控制单元1、高频变压器2、反馈单元3、滤波单元4、忆阻器RM1以及忆阻器RM2；所述逆变电源忆阻器控制单元1包括互补三角波发生器、集成运算放大器U1、集成运算放大器U2、锁存器1、锁存器2、PI控制器1和PI控制器2；所述反馈单元3包括独石电容C1、电解电容C2和电感L1；所述滤波单元4包括电感L2和电解电容C3。

本实施例中，所述逆变电源忆阻器控制单元1的互补三角波发生器的h1端接集成运算放大器U1的正相端；所述逆变电源忆阻器控制单元1的互补三角波发生器的h2端接集成运算放大器U2的正相端；所述集成运算放大器U1的输出端与所述锁存器1的输入端相连；所述锁存器1的输出端与所述PI控制器1的输入端相连；所述PI控制器1的输出端与所述逆变电源忆阻器控制单元1的k1相连；所述集成运算放大器U2的输出端与所述锁存器2的输入端相连；所述锁存器2的输出端与所述PI控制器1的输入端相连；所述PI控制器1的输出端与所述逆变电源忆阻器控制单元1的k2相连；所述逆变电源忆阻器控制单元1用于产生忆阻器控制信号。

本实施例中，所述逆变电源忆阻器控制单元1的k1端与所述忆阻器RM1的s1端相连；所述逆变电源忆阻器控制单元1的k2端与所述忆阻器RM2的s2端相连；所述逆变电源忆阻器控制单元1的k3端与所述反馈单元3的f1端相连；所述忆阻器RM1和所述忆阻器RM1构成的电路用于控制高频变压器T1。

本实施例中，所述高频变压器2的g1端与所述忆阻器RM1的a1端相连；所述高频变压器2的g2端与所述忆阻器RM2的a2端相连；所述高频变压器2的g3端与所述滤波单元4的d1端相连；所述高频变压器2的g4端接地；所述高频变压器2的g5端与所述反馈单元3的f2端相连；所述高频变压器2的g6端接地。

本实施例中，所述反馈单元3的独石电容C1和电解电容C2并联后，一端接地，另一端和所述反馈单元3的f1端相连；所述反馈单元3的电感L1一端和所述反馈单元3的f1端相连，另一端和所述反馈单元3的f2端相连。

本实施例中，所述滤波单元4的电解电容C3的一端接地，另一端与所述滤波单元4的d2相连；所述滤波单元4的电感L2的一端和所述滤波单元4的d1相连，另一端和所述滤波单元4的d2相连。

本实施例中，所述滤波单元4的d2端和所述输出口相连。

本实施例中，所述忆阻器RM1的b1端接地；所述忆阻器RM2的b2端接地。

本实施例的工作原理如下。

进一步实施例中，所述输入口的直流电源接入所述高频变压器2的中心抽头g0为逆变电源提供直流信号；所述高频变压器2配合其他单元，如逆变电源忆阻器控制单元1、高频变压器2、反馈单元3、滤波单元4，共同完成直流电到交流电的转换。

进一步实施例中，所述反馈单元3将高频变压器2的次级N22端正弦电压信号经过平滑处理后，反馈到所述逆变电源忆阻器控制单元1，调节SPWM的占空比。

进一步实施例中，所述逆变器忆阻器控制单元1的k3端接收到反馈单元3反馈回来的正弦信号与互补三角波发生器产生的三角波信号进行对比，产生控制忆阻器的SPWM脉冲信号；为防止外界电信号的干扰，将SPWM脉冲信号加入锁存器进行锁存；随后将SPWM脉冲信息送入PI控制器，由所述PI控制器产生控制忆阻器的控制信号。

进一步实施例中，所述逆变电源忆阻器控制单元1的k1端和所述逆变电源忆阻器控制单元1的k2端产生的是一对互补的控制忆阻器的信号；当所述忆阻器RM1接收到控制信号表现为低阻态时，所述忆阻器RM2被设置为高阻态，接入直流电源的电流经过高频变压器2的初级N11端和所述忆阻器RM1后与地连接，此时高频变压器2输出为正半周的电压；当所述忆阻器RM1接收到控制信号表现为高阻态时，所述忆阻器RM2被设置为低阻态，接入直流电源的电流经过高频变压器2的初级N12端和所述忆阻器RM2后与地连接，此时高频变压器2输出为负半周的电压；这样，通过对所述忆阻器RM1和所述忆阻器RM2的交互导通控制，所述高频变压器2的g3端为交流电。

进一步实施例中，当所述高频变压器2的次级N22端正弦电压信号增大时，逆变电源所述忆阻器控制单元1调节所述忆阻器RM1和所述忆阻器RM2的SPWM占空比减小，使得高频变压器2的输出电压下降，当高频变压器2的次级N22端正弦电压信号下降时，逆变电源所述忆阻器控制单元1调节控制所述忆阻器的SPWM占空比增大，使得高频变压器2的输出电压上升，这样相当于搭建了一个负反馈环节，进一步稳定了输出电压，减小了输出电压失真度。

进一步实施例中，所述忆阻器RM1和所述忆阻器RM2在低阻态和高阻态相互转换过程中，由于忆阻器的电阻值是由流经忆阻器的电荷总量决定，在低阻态和高阻态相互转换过程中存在一个过渡期，从而避免了开关管的导通和关断带来的谐波，减小了输出电压失真度。

进一步实施例中，所述滤波单元4的电解电容C3和所述电感L2配合，将高频变压器T1输出的脉冲电压转换成连续的工频正弦电压信号。

进一步实施例中，当负载为电机等非线性用电设备时，电压波形和电流波形都会发生畸变；发生畸变的电压通过反馈单元3被送入所述逆变电源忆阻器控制单元1，进而利用所述忆阻器RM1和所述忆阻器RM2的电阻随电流变化的特性，控制输出电压波形，提高了非线性负载功率因数。

Claims (8)

1.一种所述忆阻器逆变电源，主要包括输入口、输出口、逆变电源忆阻器控制单元1、高频变压器2、反馈单元3、滤波单元4、忆阻器RM1以及忆阻器RM2；所述逆变电源忆阻器控制单元1包括互补三角波发生器、集成运算放大器U1、集成运算放大器U2、锁存器1、锁存器2、PI控制器1和PI控制器2；所述反馈单元3包括独石电容C1、电解电容C2和电感L1；所述滤波单元4包括电感L2和电解电容C3。

2.根据权利要求1所述的一种所述忆阻器逆变电源，其特征在于，所述逆变电源忆阻器控制单元1的互补三角波发生器的h1端接集成运算放大器U1的正相端；所述逆变电源忆阻器控制单元1的互补三角波发生器的h2端接集成运算放大器U2的正相端；所述集成运算放大器U1的输出端与所述锁存器1的输入端相连；所述锁存器1的输出端与所述PI控制器1的输入端相连；所述PI控制器1的输出端与所述逆变电源忆阻器控制单元1的k1相连；所述集成运算放大器U2的输出端与所述锁存器2的输入端相连；所述锁存器2的输出端与所述PI控制器1的输入端相连；所述PI控制器1的输出端与所述逆变电源忆阻器控制单元1的k2相连。

3.根据权利要求1所述的一种所述忆阻器逆变电源，其特征在于，所述逆变电源忆阻器控制单元1的k1端与所述忆阻器RM1的s1端相连；所述逆变电源忆阻器控制单元1的k2端与所述忆阻器RM2的s2端相连；所述逆变电源忆阻器控制单元1的k3端与所述反馈单元3的f1端相连。

4.根据权利要求1所述的一种所述忆阻器逆变电源，其特征在于，所述反馈单元3的独石电容C1和电解电容C2并联后，一端接地，另一端和所述反馈单元3的f1端相连；所述反馈单元3的电感L1一端和所述反馈单元3的f1端相连，另一端和所述反馈单元3的f2端相连。

5.根据权利要求1所述的一种所述忆阻器逆变电源，其特征在于，所述高频变压器2的g1端与所述忆阻器RM1的a1端相连；所述高频变压器2的g2端与所述忆阻器RM2的a2端相连；所述高频变压器2的g3端与所述滤波单元4的d1端相连；所述高频变压器2的g4端接地；所述高频变压器2的g5端与所述反馈单元3的f2端相连；所述高频变压器2的g6端接地。

6.根据权利要求1所述的一种所述忆阻器逆变电源，其特征在于，所述滤波单元4的电解电容C3的一端接地，另一端与所述滤波单元4的d2相连；所述滤波单元4的电感L2的一端和所述滤波单元4的d1相连，另一端和所述滤波单元4的d2相连。

7.根据权利要求1所述的一种所述忆阻器逆变电源，其特征在于，所述滤波单元4的d2端和所述输出口相连。

8.根据权利要求1所述的一种所述忆阻器逆变电源，其特征在于，所述忆阻器RM1的b1端接地；所述忆阻器RM2的b2端接地。