CN209030101U - 一种基于Boost反激升压电路的能量回馈装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电源技术，具体涉及一种基于Boost反激升压电路的能量回馈装置，包括DC‑AC逆变电路模块、AD采样电路模块、AC‑DC整流电路模块、反激式Boost升压电路模块、辅助电源模块和FPGA控制模块；DC‑AC逆变电路模块和辅助电源模块接系统直流电压输入端，AD采样电路模块、AC‑DC整流电路模块接DC‑AC逆变电路模块，反激式Boost升压电路模块接AC‑DC整流电路模块，Boost升压电路模块接系统直流电压输入端实现能量反馈，FPGA控制模块接DC‑AC逆变电路模块、AD采样电路模块、反激式Boost升压电路模块，辅助电源模块为FPGA控制模块、AD采样电路模块以及DC‑AC逆变电路模块和反激式Boost升压电路模块供电。该装置能够产生波形稳定、频率可调的正弦交流电压，回馈环使用反激式Boost电路，回馈效率可达70%。

Description

一种基于Boost反激升压电路的能量回馈装置

技术领域

本实用新型属于电源技术领域，尤其涉及一种基于Boost反激升压电路的能量回馈装置。

背景技术

逆变电源是一种把直流电变成交流电的电能变换装置，它能从直流输入电压中获得能量而得到稳定的交流电压输出，供交流负载用电。在现代生产中，逆变电源应用广泛，包括在电力、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、太阳能及风能发电等领域，因此逆变电源的效率，输出电压波形稳定性以及系统的可靠性成为人们关注的重点。目前市场上常见的逆变电源主要有传统逆变电源和数字是逆变电源，传统逆变电源使用普通硅钢片绕制，耗材多、笨重且效率低，电能浪费严重，输出电压不稳定，容易损坏电器；数字式逆变器是将数字控制技术和电源技术相结合的产品，采用开关电源方案，逆变效率高，输出电压较稳定，但是大部分不具有频率可调的功能，且输出交流电的波形还不够稳定，电压调整率还不够好。因此有必要设计一种逆变效率高、输出电压频率可调、波形稳定且电压调整率很低的逆变电源。

在目前的逆变电源生产中，检测其工作稳定性和可靠性是其中很重要的一项；目前使用最多的方法是进行老化测试，即使用逆变电源给阻性负载供电，以其在大功率的情况下的供电时间来评测其工作稳定性。这种方法虽然能够很准确地检测出逆变电源工作的稳定性，但是也造成大量电能以热能的形式散失，能量损耗很严重。目前已有对交流电子负载和能量回馈型交流电子负载的研究，普通交流电子负载仍旧不能解决电能损耗的问题，而能量回馈型交流电子负载将能量仍以交流电压的形式回馈到电网端，由于中间环节多，损耗有所增加，系统效率不高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种输出波形稳定、频率可调、效率高的全桥逆变电源和与其相适用的高效率能量回馈装置，并且在能量回馈时，系统中的电流值可调节。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于Boost反激升压电路的能量回馈装置，包括系统直流电压输入端，还包括DC-AC逆变电路模块 1、AC-DC整流电路模块2、反激式Boost升压电路模块3、辅助电源模块4、 AD采样电路模块5和FPGA控制模块6；DC-AC逆变电路模块1输入端和辅助电源模块4输入端均连接系统直流电压输入端，DC-AC逆变电路模块1输出端连接AC-DC整流电路模块2输入端，AC-DC整流电路模块2输出端连接反激式Boost升压电路模块3输入端，反激式Boost升压电路模块3的输出端接系统直流电压输入端实现能量反馈；FPGA控制模块6的输入端连接AD采样电路模块5输出端，FPGA控制模块6输出端分别连接DC-AC逆变电路模块1输入端和反激式Boost升压电路模块3的输入端，AD采样电路模块5输入端与DC-AC 逆变电路模块1的输出端连接，辅助电源模块4分别为FPGA控制模块6、AD 采样电路模块5以及DC-AC逆变电路模块1和反激式Boost升压电路模块3供电。

在上述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置中，辅助电源模块4包括 +12V辅助电源、+5V辅助电源、-5V辅助电源电路；+12V辅助电源电路选用大电压差降压芯片LT8631，其输入端接到系统直流电压输入端，输出端连接DC-AC逆变电路模块1和反激式Boost升压电路模块3为其供电；+5V辅助电源电路选用Buck型降压芯片TPS5430，其输入端接到+12V辅助电源的输出端，其输出端为FPGA控制模块6和AD采样电路模块5供电；-5V辅助电源选用负电压产生芯片LM2662，其输入端接到+5V辅助电源输出端，其输出端为AD采样电路模块5供电。

在上述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置中，FPGA控制模块6包括由MSP430F6638单片机和以cycloneⅡ为核心芯片的FPGA开发板，LCD液晶显示屏JCX-12864和4×4矩阵扫描键盘；其中，LCD液晶显示屏通过SPI 接口与MSP430F6638单片机相连接，4×4矩阵扫描键盘与FPGA开发板上8 个IO口相连接；FPGA开发板上的IO口与AD采样电路模块5输入以及控制波形的输出相连接；FPGA开发板采用双极性SPWM调制方式产生驱动波形。

在上述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置中，DC-AC逆变电路模块1包括全桥逆变电路11和LC滤波电路12；全桥逆变电路11输入端连接在系统直流电压输入端，全桥逆变电路11输出端连接在LC滤波电路12输入端；其中系统直流电压输入端使用39V的直流稳压源供电。

在上述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置中，全桥逆变电路11采用第一、第二、第三、第四高功率开关管CSD19536组成全桥电路的桥臂，采用第一、第二半桥驱动芯片IRS21867分别控制第一、第二高功率开关管 CSD19536和第三、第四高功率开关管CSD19536，第一、第二半桥驱动芯片 IRS21867的HI和LI端分别与FPGA控制模块产生的双极性SPWM波的输出端相连，第一、第二半桥驱动芯片IRS21867输入端与+12V辅助电源电路输出端连接；LC滤波电路12包括EE55磁芯绕制的电感和CBB电容串联。

在上述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置中，AD采样电路模块5 包括电压互感器电路31、电流互感器电路32和模数转换电路；电流互感器电路 32串联到DC-AC逆变电路模块1的输出端，电压互感器电路31并联到DC-AC 逆变电路模块1的输出端，电压互感器电路31、电流互感器电路32的输出端接入模数转换电路，模数转换电路的输出端接入FPGA控制模块6。

在上述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置中，电流互感器电路32 包括TA1015-2型互感器，TA1015-2型互感器之后连接的电流反向运算放大器电路，串联到TA1015-2型互感器输出端的电流滤波电路，电压互感器电路31 包括TV1013-1H型互感器，TV1013-1H型互感器之后连接的电压反向运算放大器电路，串联到TV1013-1H型互感器输出端的电压滤波电路，其中，电流、电压反向运算放大器电路中的放大器均选用运算放大器OPA2227，电压滤波电路、电流滤波电路均采用三阶巴特沃斯低通滤波器；模数转换电路采用14位、8通道、高精度串行模数转换芯片TLC357833，模数转换电路所需基准电压由REF5040基准电压芯片34和LM1117线性稳压源35提供，模数转换芯片 TLC357833连接+5V辅助电源电路输出端；运算放大器OPA2227分别连接到 +5V、-5V辅助电源电路输出端。

在上述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置中，反激式Boost升压电路模块3包括反激式升压电路、开关管驱动电路和隔离器电路；反激式升压电路和+12V辅助电源电路的输入端接到AC-DC整流电路模块2的输出端，开关管驱动电路驱动反激式升压电路中的开关管，FPGA开发板产生的控制信号经过隔离器电路后接入到开关管驱动电路中，+12V辅助电源电路为开关管驱动电路和隔离器电路供电。

在上述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置中，反激式升压电路包括反向变压器52、高功率开关管53以及续流二极管D2和滤波电容C4；反向变压器使用型号为A125-399的环形磁芯绕制成反向变压器，匝数比为1:1，高功率开关管53采用型号为CSD19536的高功率开关管，续流二极管D2选用型号为 MBR10100CT的肖特基二极管，滤波电容C4选用大容值电容；开关管驱动电路采用半桥驱动芯片UCC2721151；隔离器电路采用ISO7240m隔离器，反激式 Boost升压电路模块3的输出端电压接到系统直流电压输入端实现能量回馈。

在上述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置中，AC-DC整流电路模块2包括整流电路和滤波电路，整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管 D3、二极管D4组成的二极管整流桥41，二极管D1、D2、D3、D4均采用肖特基二极管MBR10100CT，其中，二极管D1的阴极与二极管D2的阳极相连作为交流电压的一个输入端，二极管D3的阴极与二极管D4的阳极相连作为交流电压的另一个输入端，二极管D1的阳极与二极管D3管的阳极相连作为输出直流电压的负极输出端，二极管D2的阴极与二极管D4管的阴极相连作为输出直流电压的正极输出端；滤波电路为电容C1和电容C2串联，且C1远大于C2；电容C1的正极端接二极管整流桥41的正极输出端，电容C2的负极端接二极管整流桥41的负极输出端；二极管整流桥41的两个交流电压输入端接DC-AC逆变电路模块1的输出端。

本实用新型的有益效果：该能量回馈装置实现了电能DC-AC-DC的转化过程，并将最终转换的直流电能回馈到系统输入端。全桥逆变模块输出正弦交流电压稳定，在25±0.25V范围内波动，频率在20～100Hz范围内可调，谐波失真度THD小于1％；能量回馈装置能够实现AC-DC的转换，并能够通过调节输出电压的大小来调节整个系统中电流的大小，升压后的直流电压输入到系统直流电压输入端实现能量回馈，能量回馈效率达到70％。

附图说明

图1为本实用新型的一个实施例总体结构示意图；

图2为本实用新型的一个实施例DC-AC逆变电路模块电路图；

图3(a)为本实用新型的一个实施例AD采样电路模块的电流、电压互感器电路图，图3(b)为本实用新型的一个实施例AD采样电路模块的模数转换电路图；

图4为本实用新型的一个实施例AC-DC整流电路模块电路图；

图5(a)为本实用新型的一个实施例开关管驱动电路图，图5(b)为本实用新型的一个实施例反激式升压电路图；

图6(a)为本实用新型一个实施例+12V辅助电源电路图，图6(b)为本实用新型一个实施例+5V辅助电源电路图，图6(c)为本实用新型一个实施例-5V辅助电源电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细描述。

本实施例提供一种高效率、将输出能量以直流电压形式回馈到系统输入端，针对DC-AC逆变电源使用的交流电子负载。

本实施例通过以下技术方案实现：一种基于Boost反激升压电路的能量回馈装置，包括系统直流电压输入端，还包括DC-AC逆变电路模块、AD采样电路模块、AC-DC整流电路模块、反激式Boost升压电路模块、辅助电源模块和FPGA 控制模块；能量回馈装置使用直流电压供电，DC-AC逆变电路模块和辅助电源模块连接系统直流电压输入端，AD采样电路模块接DC-AC逆变电路模块的输出端，AC-DC整流电路模块连接DC-AC逆变电路模块的输出端，反激式Boost 升压电路模块连接AC-DC整流电路模块的输出端，反激式Boost升压电路模块的输出端接系统直流电压输入端实现能量反馈，FPGA控制模块接DC-AC逆变电路模块、AD采样电路模块、反激式Boost升压电路模块，辅助电源模块为FPGA 控制模块、AD采样电路模块以及DC-AC逆变电路模块和反激式Boost升压电路模块供电。

而且，DC-AC逆变电路模块包括全桥逆变电路和LC滤波电路；全桥逆变电路输入端连接在系统直流电压输入端，全桥逆变电路的输出端连接在LC滤波电路输入端。

并且，全桥逆变电路包括第一、第二半桥驱动芯片ISR21867和第一、第二、第三、第四高功率开关管CSD19536，FPGA控制模块产生的控制波形采用双极性SPWM调制方式；LC滤波电路由EE55磁芯绕制的E形电感和CBB电容组成低通滤波器。

而且，AD采样电路模块包括电流互感器电路，电压互感器电路和模数转换电路；电流互感器电路串联到DC-AC逆变电路模块的输出端，电压互感器电路并联到DC-AC逆变电路模块的输出端，电流、电压互感器电路的输出端接入到模数转换电路，模数转换电路的输出端接入到FPGA控制模块。

并且，电流互感器电路包括TA1015-2型互感器，TA1015-2型互感器之后连接的电流反向运算放大器电路，串联到TA1015-2型互感器输出端的电流滤波电路；电压互感器电路包括TV1013-1H型互感器，TV1013-1H型互感器之后连接的电压反向运算放大器电路，串联到TV1013-1H型互感器输出端的电压滤波电路；其中，电流、电压反向运算放大器电路中的放大器均选用运算放大器 OPA2227，电压滤波电路、电流滤波电路均采用三阶巴特沃斯低通滤波器；模数转换电路使用14位、8通道、高精度串行模数转换芯片TLC3578，模数转换电路所需基准电压由REF5040基准电压芯片和LM1117线性稳压源提供。

而且，AC-DC整流电路模块包括整流电路和滤波电路；整流电路由二极管 D1、D2、D3、D4组成，二极管D1、D2、D3、D4均采用肖特基二极管 MBR10100CT，滤波电路由两个不同容值的电容第一、第二电容并联组成； AC-DC整流电路模块的输入端接DC-AC逆变电路模块的输出端。

而且，反激式Boost升压电路模块包括反激式升压电路，开关管驱动电路和隔离器电路；反激式升压电路和+12V辅助电源电路的输入端接到AC-DC整流电路模块的输出端，开关管驱动电路驱动反激式升压电路中的开关管，由FPGA 产生的控制信号经过隔离器电路后接入到开关管驱动电路中，+12V辅助电源电路给开关管驱动电路和隔离器电路供电。

并且，反激式升压电路包括反向变压器、高功率开关管以及续流二极管和滤波电容；反向变压器使用型号为A125-399的环形磁芯绕制成反向变压器，匝数比为1:1，高功率开关管采用型号为CSD19536的高功率开关管，续流二极管选用型号为MBR10100CT的肖特基二极管，滤波电容选用大容值电容；开关管驱动电路采用半桥驱动芯片UCC27211；隔离器电路采用ISO7240m隔离器，反激式Boost升压电路模块的输出端电压接到系统直流电压输入端实现能量回馈。

而且，辅助电源模块包括+12V辅助电源、+5V辅助电源、-5V辅助电源电路，+12V辅助电源电路由LT8631芯片产生，其输入端接系统直流供电输入端，输出端给第一、第二半桥驱动芯片ISR21867供电；+5V辅助电源电路由TPS5430 芯片产生，其输入端接+12V辅助电源电路的输出端，其输出端给FPGA控制模块和AD采样电路模块供电；-5V辅助电源电路由LM2662芯片产生，其输入端接+5V辅助电源电路的输出端，其输出端给AD采样电路模块供电。

而且，FPGA控制模块包括由MSP430F6638单片机和以cycloneⅡ为核心芯片的FPGA开发板，LCD液晶显示屏JCX-12864和4×4矩阵扫描键盘；其中 LCD液晶显示屏通过SPI接口与MSP430F6638单片机相连接，4×4矩阵扫描键盘与FPGA开发板上8个IO口相连接；AD采样电路模块的输入以及控制波形的输出与FPGA开发板上的IO口相连接。

本实施例基于Boost反激式升压电路的能量回馈装置的工作流程为：以全桥逆变电路，二极管整流电路和反激式Boost升压电路为核心，分别完成DC-AC 变换、AC-DC变换和DC-DC变换，并将输出直流电压回馈到系统输出端，实现能量回馈；使用FPGA开发板产生SPWM波控制全桥逆变电路产生正弦交流电压，并通过闭环的反馈控制使输出交流电压稳定，使用FPGA开发板产生PWM 波控制Boost升压电路，调节系统内环流的电流和输出电压，实现能量回馈。

具体实施时，如图1所示：一种基于Boost反激升压电路的能量回馈装置，包括系统直流电压输入端，还包括DC-AC逆变电路模块1、AC-DC整流电路模块2、反激式Boost升压电路模块3、辅助电源模块4、AD采样电路模块5和 FPGA控制模块6；能量回馈装置使用直流39V电压供电，DC-AC逆变电路模块1和辅助电源模块4连接系统直流电压输入端，AD采样电路模块5接DC-AC 逆变电路模块1的输出端，AC-DC整流电路模块2连接DC-AC逆变电路模块1 的输出端，反激式Boost升压电路模块3的输入端连接AC-DC整流电路模块2 的输出端，反激式Boost升压电路模块3的输出端接系统直流电压输入端实现能量反馈，FPGA控制模块6连接DC-AC逆变电路模块1、AD采样电路模块5、反激式Boost升压电路模块3；辅助电源模块4为FPGA控制模块6、AD采样电路模块5以及DC-AC逆变电路模块1和反激式Boost升压电路模块3供电。

如图2所示，DC-AC逆变电路模块1包括全桥逆变电路11，LC滤波电路 12。全桥逆变电路11包括第一半桥驱动芯片IRS21867 1101、第二半桥驱动芯片IRS21867 1102以及第一高功率开关管CSD19536 1103、第二高功率开关管 CSD19536 1104、第三高功率开关管CSD19536 1105、第四高功率开关管 CSD19536 1106；第一半桥芯片IRS21867 1101、第二半桥芯片IRS21867 1102 的VCC端与辅助电源模块4的输出端连接，COM端接地，VB端分别通过一个 470nF的电容于VS端相连接，通过一个二极管与VCC端相连，第一半桥芯片 IRS218671101的HI、LI分别于第二半桥芯片IRS21867 1102的LI、HI相连，并分别于FPGA控制模块6的两个输出端相连，第一半桥芯片IRS21867 1101、第二半桥芯片IRS21867 1102的HO端分别通过第一、第二驱动电阻R11、R21 与第一高功率开关管CSD19536 1103、第三高功率开关管CSD19536 1105的栅极相连，LO端分别通过第三、第四驱动电阻R12、R22与第二高功率开关管 CSD19536 1104、第四高功率开关管CSD19536 1106的栅极相连；第一高功率开关管CSD19536 1103、第三高功率开关管CSD19536 1105的源极分别与第二高功率开关管CSD19536 1104、第四高功率开关管CSD19536 1106的漏极相连，并分别与第一半桥芯片IRS21867 1101、第二半桥芯片IRS218671102的VS端相连，第一高功率开关管CSD195361103、第三高功率开关管CSD19536 1105的栅极分别通过第五、第六保护电阻R13、R23与第一高功率开关管CSD19536 1103、第三高功率开关管CSD19536 1105的源极相连，第二高功率开关管CSD19536 1104、第四高功率开关管CSD19536 1106的栅极分别通过第七、第八保护电阻R14、R24与第二高功率开关管CSD19536 1104、第四高功率开关管 CSD19536 1106的源极相连，第一高功率开关管CSD19536 1103、第三高功率开关管CSD19536 1105的漏极与系统直流电压输入端相连，第二高功率开关管 CSD19536 1104、第四高功率开关管CSD19536 1106的源极接地；第一高功率开关管CSD19536 1103的源极和第二高功率开关管CSD19536 1104的漏极连接处作为全桥逆变电路的第一输出端VOUT1，第三高功率开关管CSD19536 1105的源极和第四高功率开关管CSD19536 1106的漏极连接处作为全桥逆变电路的第二输出端VOUT2，LC滤波电路12的输入端与全桥逆变电路11的两个输出端 VOUT1、VOUT2相连接；LC滤波电路12包括E形电感1201和CBB电容1202 串联，E形电感1201的左端连接全桥逆变电路11的第一输出端VOUT1，CBB 电容1202的右端连接全桥逆变电路11的第二输出端VOUT2，CBB电容1202 的两端作为LC滤波电路12的输出端，也是DC-AC逆变电路模块1的输出端；全桥逆变电路11的输出端电压为双极性、脉宽呈正弦规律变化的SPWM波电压，通过LC滤波电路12后，滤除输出电压中含有的高次谐波，得到低频正弦交流电压。

如图3(a)、图3(b)所示，AD采样电路模块5包括电压互感器电路31、电流互感器电路32和模数转换电路；电流互感器电路32串联到DC-AC逆变电路模块1的输出端，电压互感器电路31并联到DC-AC逆变电路模块1的输出端，电压互感器电路31、电流互感器电路32的输出端接入模数转换电路，模数转换电路的输出端接入FPGA控制模块6。

电流互感器电路32包括TA1015-2型互感器3201，TA1015-2型互感器3201 之后连接的电流反向运算放大器电路，串联到TA1015-2型互感器3201输出端的电流滤波电路，电压互感器电路31包括TV1013-1H型互感器3101，TV1013-1H 型互感器3101之后连接的电压反向运算放大器电路，串联到TV1013-1H型互感器3101输出端的电压滤波电路，其中，电流、电压反向运算放大器电路中的放大器均选用运算放大器OPA2227，电压滤波电路、电流滤波电路均采用三阶巴特沃斯低通滤波器；模数转换电路采用14位、8通道、高精度串行模数转换芯片TLC357833，模数转换电路所需基准电压由REF5040基准电压芯片34和 LM1117线性稳压源35提供，模数转换芯片TLC357833连接+5V辅助电源电路输出端；运算放大器OPA2227分别连接到+5V、-5V辅助电源电路输出端。电压互感器电路31和电流互感器电路32用于测DC-AC逆变电路模块1的输出电压和输出电流。

如图3(a)所示，将电压互感器TV1013-1H型互感器3101的原边侧与一个保护电阻串联后并联接入到DC-AC逆变电路模块1的输出端，电流互感器 TA1015-2型互感器3201的原边侧直接串联到DC-AC逆变电路模块1的输出端；电压互感器TV1013-1H型互感器3101和电流互感器TA1015-2型互感器3201 的另一侧分别接入到一个反向运算放大器电路，将互感器副边感应到的电流量转换为电压量；在电压、电流互感器的反向运算放大器电路后分别接入一个有源三阶巴特沃斯滤波器，把采样信号中存在的高频噪声滤除，使采样结果准确；电压互感器电路31和电流互感器电路32中的运算放大器OPA2227均采用±5V 供电，即运算放大器OPA2227的正电源端和负电源端分别与辅助电源模块4中的+5V辅助电源电路和-5V辅助电源电路相连。

如图3(b)所示，AD采样芯片TLC3578 33的SCLK、SDI、EOC、SDO、CS 端分别于FPGA开发板中的五个IO口相连接，FS、DVDD、端连接到线性稳压源芯片LM1117 35的输出端，REFP端与基准电压芯片REF5040 34的输出端相连接。AD采样芯片TLC3578 33中AVDD端、线性稳压源芯片LM1117 35的输入端以及基准电压芯片REF5040 34的输入端均连接到辅助电源模块4 中+5V辅助电源电路的输出端。

如图4所示，AC-DC整流电路模块2包括整流电路和滤波电路，整流电路包括四个二极管D1、D2、D3、D4组成的二极管整流桥41和两个电容C1、 C2并联组成的滤波电路42。二极管整流桥41中的四个二极管均使用肖特基二极管MBR10100CT，其中二极管D1的阴极与二极管D2的阳极相连作为交流电压的一个输入端，二极管D3的阴极与二极管D4的阳极相连作为交流电压的另一个输入端，二极管D1的阳极与二极管D3的阳极相连作为输出直流电压的负极输出端，二极管D2的阴极与二极管D4的阴极相连作为输出直流电压的正极输出端；滤波电路使用两个电容值相差较大的电容并联组成，电容C1的正极端接到二极管整流桥41的正极输出端，电容C2的负极端接到二极管整流桥41的负极输出端。

如图5(a)、图5(b)所示，反激式Boost升压电路模块3包括反激式升压电路、开关管驱动电路和隔离器电路；反激式升压电路和+12V辅助电源电路的输入端接到AC-DC整流电路模块2的输出端，开关管驱动电路驱动反激式升压电路中的开关管，FPGA产生的控制信号经过隔离器电路后接入到开关管驱动电路中， +12V辅助电源电路为开关管驱动电路和隔离器电路供电。如图5(b)所示，反激式升压电路包括反向变压器52、高功率开关管53以及续流二极管D2和滤波电容C4；反向变压器使用型号为A125-399的环形磁芯绕制成反向变压器，匝数比为1:1，高功率开关管53采用型号为CSD19536的高功率开关管，续流二极管D2选用型号为MBR10100CT的肖特基二极管，滤波电容C4选用大容值电容。

开关管驱动电路采用半桥驱动芯片UCC2721151；隔离器电路采用 ISO7240m隔离器，反激式升压电路的输出端电压接到系统直流电压输入端实现能量回馈。

如图5(a)所示，开关管驱动芯片UCC27211 51，使用+12V直流电压供电， LI输入端接FPGA开发板的一个IO口，使其受FPGA开发板产生的驱动波形控制，LO输出端通过驱动电阻和保护电阻接到反激式升压电路中高功率开关管 CSD19536 53的栅极。

如图5(b)所示，前级AC-DC整流电路模块2的输出电压作为反激式升压电路的输入电压，输入电压接到反向变压器52输入侧的同名端，输入侧的异名端接到高功率开关管CSD19536 53的漏极，高功率开关管CSD19536 53的源极接地；反向变压器52输出侧的异名端连接续流二极管D2的阳极，续流二极管 D2的阴极和滤波电容C4的正极连接作为反激式升压电路的正极输出端，反向变压器52输出侧同名端和滤波电容C4的负极连接作为反激式升压电路的负极输出端。将反激式升压电路的输出端接入到系统直流电压输入端实现能量回馈。

如图6(a)、图6(b)、图6(c)所示，辅助电源模块4包括+12V辅助电源、+5V 辅助电源、-5V辅助电源电路。如图5(a)所示，+12V辅助电源电路使用大电压差降压芯片LT8631，其输入端接到系统直流电压输入端，输出端为全桥逆变电路中的开关管控制芯片IRS21867供电；如图5(b)所示，+5V辅助电源电路使用 Buck型降压芯片TPS5430，其输入端接到+12V辅助电源的输出端，其输出端为FPGA控制模块6、AD采样电路模块5中的AD转换芯片TLC3578、运算放大器芯片OPA2227以及反激式Boost升压电路模块3中的隔离器ISO7240m供电； -5V辅助电源使用负电压产生芯片LM2662，其输入端接到+5V辅助电源输出端，其输出端为AD采样电路模块5中的运算放大器芯片OPA2227供电。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

虽然以上结合附图描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域普通技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变形或修改，而不背离本实用新型的原理和实质。本实用新型的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种基于Boost反激升压电路的能量回馈装置，包括系统直流电压输入端，其特征是，还包括DC-AC逆变电路模块(1)、AC-DC整流电路模块(2)、反激式Boost升压电路模块(3)、辅助电源模块(4)、AD采样电路模块(5)和FPGA控制模块(6)；DC-AC逆变电路模块(1)输入端和辅助电源模块(4)输入端均连接系统直流电压输入端，DC-AC逆变电路模块(1)输出端连接AC-DC整流电路模块(2)输入端，AC-DC整流电路模块(2)输出端连接反激式Boost升压电路模块(3)输入端，反激式Boost升压电路模块(3)的输出端接系统直流电压输入端实现能量反馈；FPGA控制模块(6)的输入端连接AD采样电路模块(5)输出端，FPGA控制模块(6)输出端分别连接DC-AC逆变电路模块(1)输入端和反激式Boost升压电路模块(3)的输入端，AD采样电路模块(5)输入端与DC-AC逆变电路模块(1)的输出端连接，辅助电源模块(4)分别为FPGA控制模块(6)、AD采样电路模块(5)以及DC-AC逆变电路模块(1)和反激式Boost升压电路模块(3)供电。

2.如权利要求1所述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置，其特征是，辅助电源模块(4)包括+12V辅助电源、+5V辅助电源、-5V辅助电源电路；+12V辅助电源电路选用大电压差降压芯片LT8631，其输入端接到系统直流电压输入端，输出端连接DC-AC逆变电路模块(1)和反激式Boost升压电路模块(3)为其供电；+5V辅助电源电路选用Buck型降压芯片TPS5430，其输入端接到+12V辅助电源的输出端，其输出端为FPGA控制模块(6)和AD采样电路模块(5)供电；-5V辅助电源选用负电压产生芯片LM2662，其输入端接到+5V辅助电源输出端，其输出端为AD采样电路模块(5)供电。

3.如权利要求2所述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置，其特征是，FPGA控制模块(6)包括由MSP430F6638单片机和以cycloneⅡ为核心芯片的FPGA开发板，LCD液晶显示屏JCX-12864和4×4矩阵扫描键盘；其中，LCD液晶显示屏通过SPI接口与MSP430F6638单片机相连接，4×4矩阵扫描键盘与FPGA开发板上8个IO口相连接；FPGA开发板上的IO口与AD采样电路模块(5)输入以及控制波形的输出相连接；FPGA开发板采用双极性SPWM调制方式产生驱动波形。

4.如权利要求3所述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置，其特征是，DC-AC逆变电路模块(1)包括全桥逆变电路(11)和LC滤波电路(12)；全桥逆变电路(11)输入端连接在系统直流电压输入端，全桥逆变电路(11)输出端连接在LC滤波电路(12)输入端；其中系统直流电压输入端使用39V的直流稳压源供电。

5.如权利要求4所述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置，其特征在于，全桥逆变电路(11)采用第一、第二、第三、第四高功率开关管CSD19536组成全桥电路的桥臂，采用第一、第二半桥驱动芯片IRS21867分别控制第一、第二高功率开关管CSD19536和第三、第四高功率开关管CSD19536，第一、第二半桥驱动芯片IRS21867的HI和LI端分别与FPGA控制模块产生的双极性SPWM波的输出端相连，第一、第二半桥驱动芯片IRS21867输入端与+12V辅助电源电路输出端连接；LC滤波电路(12)包括EE55磁芯绕制的电感和CBB电容串联。

6.如权利要求3所述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置，其特征是，AD采样电路模块(5)包括电压互感器电路(31)、电流互感器电路(32)和模数转换电路；电流互感器电路(32)串联到DC-AC逆变电路模块(1)的输出端，电压互感器电路(31)并联到DC-AC逆变电路模块(1)的输出端，电压互感器电路(31)、电流互感器电路(32)的输出端接入模数转换电路，模数转换电路的输出端接入FPGA控制模块(6)。

7.如权利要求6所述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置，其特征是，电流互感器电路(32)包括TA1015-2型互感器，TA1015-2型互感器之后连接的电流反向运算放大器电路，串联到TA1015-2型互感器输出端的电流滤波电路，电压互感器电路(31)包括TV1013-1H型互感器，TV1013-1H型互感器之后连接的电压反向运算放大器电路，串联到TV1013-1H型互感器输出端的电压滤波电路，其中，电流、电压反向运算放大器电路中的放大器均选用运算放大器OPA2227，电压滤波电路、电流滤波电路均采用三阶巴特沃斯低通滤波器；模数转换电路采用14位、8通道、高精度串行模数转换芯片TLC3578(33)，模数转换电路所需基准电压由REF5040基准电压芯片(34)和LM1117线性稳压源(35)提供，模数转换芯片TLC3578(33)连接+5V辅助电源电路输出端；运算放大器OPA2227分别连接到+5V、-5V辅助电源电路输出端。

8.如权利要求3所述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置，其特征是，反激式Boost升压电路模块(3)包括反激式升压电路、开关管驱动电路和隔离器电路；反激式升压电路和+12V辅助电源电路的输入端接到AC-DC整流电路模块(2)的输出端，开关管驱动电路驱动反激式升压电路中的开关管，FPGA开发板产生的控制信号经过隔离器电路后接入到开关管驱动电路中，+12V辅助电源电路为开关管驱动电路和隔离器电路供电。

9.如权利要求8所述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置，其特征是，反激式升压电路包括反向变压器(52)、高功率开关管(53)以及续流二极管D2和滤波电容C4；反向变压器使用型号为A125-399的环形磁芯绕制成反向变压器，匝数比为1:1，高功率开关管(53)采用型号为CSD19536的高功率开关管，续流二极管D2选用型号为MBR10100CT的肖特基二极管，滤波电容C4选用大容值电容；开关管驱动电路采用半桥驱动芯片UCC27211(51)；隔离器电路采用ISO7240m隔离器，反激式Boost升压电路模块(3)的输出端电压接到系统直流电压输入端实现能量回馈。

10.如权利要求1所述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置，其特征是，AC-DC整流电路模块(2)包括整流电路和滤波电路，整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4组成的二极管整流桥(41)，二极管D1、D2、D3、D4均采用肖特基二极管MBR10100CT，其中，二极管D1的阴极与二极管D2的阳极相连作为交流电压的一个输入端，二极管D3的阴极与二极管D4的阳极相连作为交流电压的另一个输入端，二极管D1的阳极与二极管D3管的阳极相连作为输出直流电压的负极输出端，二极管D2的阴极与二极管D4管的阴极相连作为输出直流电压的正极输出端；滤波电路为电容C1和电容C2串联，且C1远大于C2；电容C1的正极端接二极管整流桥(41)的正极输出端，电容C2的负极端接二极管整流桥(41)的负极输出端；二极管整流桥(41)的两个交流电压输入端接DC-AC逆变电路模块(1)的输出端。