CN209627259U - 具有功率驱动的工频逆变充电一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有功率驱动的工频逆变充电一体机，包括DC‑AC逆变单元/全波整流单元、AC‑AC工频升压单元/工频降压单元、LC滤波单元、外围辅助供电单元、数据采样单元、功率管驱动单元、风扇控制单元、电路保护单元、MCU微处理器单元、LCD显示单元、工作模式指示单元和无线通讯单元，DC‑AC逆变单元/全波整流单元分别与外围辅助供电单元、功率管驱动单元和MCU微处理器单元连接，功率管驱动单元包括第一百七十二电阻、第二三极管、第一百六十四电阻、第一百六十五电阻和第一光电耦合器。本实用新型实现更加简洁的走线方式，外部设备通过无线通讯控制逆变充电一体机工作，并检测逆变充电一体机工作状态。

Description

具有功率驱动的工频逆变充电一体机

技术领域

本实用新型涉及无线通讯与逆变充电领域，特别涉及一种具有功率驱动的工频逆变充电一体机。

背景技术

工频逆变器是一种DC/AC的转换器，采用高频脉宽调制技术和微电脑控制技术设计，将电池组的直流电源转化成输出电压和频率稳定的交流电源。工频逆变器有很多应用领域，比如在航空工业中利用逆变器提供一个到400Hz频率转换等，一般来讲根据实际应用的需要而改变输入电压，这就要用到逆变器了。在传统工频逆变一体机系统内，工频逆变一体机通过RS232或者RS485与外部设备进行通讯，工频逆变一体机与外部设备之间必须通过导线连接，这样会导致系统走线更加繁琐，且容易出现故障。

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缺陷，提供一种实现更加简洁的走线方式，外部设备通过无线通讯控制逆变充电一体机工作，并检测逆变充电一体机工作状态的具有功率驱动的工频逆变充电一体机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种具有功率驱动的工频逆变充电一体机，包括DC-AC逆变单元/全波整流单元、AC-AC工频升压单元/工频降压单元、LC滤波单元、外围辅助供电单元、数据采样单元、功率管驱动单元、风扇控制单元、电路保护单元、MCU微处理器单元、LCD显示单元、工作模式指示单元和无线通讯单元，DC-AC逆变单元/全波整流单元分别与所述AC-AC工频升压单元/工频降压单元、LC滤波单元、外围辅助供电单元、功率管驱动单元和MCU微处理器单元连接，所述数据采样单元、风扇控制单元、电路保护单元、LCD显示单元、工作模式指示单元和无线通讯单元均与所述MCU微处理器单元连接；

所述功率管驱动单元包括第一百七十二电阻、第二三极管、第一百六十四电阻、第一百六十五电阻和第一光电耦合器，所述第二三极管的基极与所述第一百七十二电阻的一端连接，所述第二三极管的集电极分别与所述第一百六十四电阻的一端、第一百六十五电阻的一端和第一光电耦合器的第二引脚连接，所述第二三极管的发射极分别与所述第一百六十四电阻的另一端和第一光电耦合器的第三引脚连接。

在本实用新型所述的具有功率驱动的工频逆变充电一体机中，所述功率管驱动单元还包括第一百七十六电阻、第三三极管、第一百七十三电阻、第一百七十五电阻和第二光电耦合器，所述第三三极管的基极与所述第一百七十六电阻的一端连接，所述第三三极管的集电极分别与所述第一百七十三电阻的一端、第一百七十五电阻的一端和第二光电耦合器的第二引脚连接，所述第三三极管的发射极分别与所述第一百七十三电阻的另一端和第二光电耦合器的第三引脚连接。

在本实用新型所述的具有功率驱动的工频逆变充电一体机中，所述功率管驱动单元还包括第一百六十二电阻、第一百八十二电阻、第七十八电阻、第九集成运算放大器、第八三极管和第九三极管，所述第一百六十二电阻的一端与所述MCU微处理器单元连接，所述第一百六十二电阻的另一端与所述第九集成运算放大器的同相输入端连接，所述第九集成运算放大器的反相输入端分别与所述第一百八十二电阻的一端和第七十八电阻的一端连接，所述第九集成运算放大器的输出端分别与所述第八三极管的基极和第九三极管的基极连接，所述第八三极管的发射极与所述第九三极管的发射极连接。

在本实用新型所述的具有功率驱动的工频逆变充电一体机中，所述功率管驱动单元还包括第七十三电阻、第一百六十六电阻、第七十七电阻、第十集成运算放大器、第三三极管和第五三极管，所述第七十三电阻的一端与所述MCU微处理器单元连接，所述第七十三电阻的另一端与所述第十集成运算放大器的同相输入端连接，所述第十集成运算放大器的反相输入端分别与所述第一百六十六电阻的一端和第七十七电阻的一端连接，所述第十集成运算放大器的输出端分别与所述第三三极管的基极和第五三极管的基极连接，所述第三三极管的发射极与所述第五三极管的发射极连接。

在本实用新型所述的具有功率驱动的工频逆变充电一体机中，所述第一光电耦合器和第二光电耦合器的型号均为ICTLP250。

实施本实用新型的具有功率驱动的工频逆变充电一体机，具有以下有益效果：由于设有DC-AC逆变单元/全波整流单元、AC-AC工频升压单元/工频降压单元、LC滤波单元、外围辅助供电单元、数据采样单元、功率管驱动单元、风扇控制单元、电路保护单元、MCU微处理器单元、LCD显示单元、工作模式指示单元和无线通讯单元，通过无线通讯单元，使得该具有功率驱动的工频逆变充电一体机具有无线通讯功能，可实现与外部设备及手机之间进行无线通讯，优化了具有功率驱动的工频逆变充电一体机与外部设备之间的通讯，实现更加简洁的走线方式，外部设备通过无线通讯控制逆变充电一体机工作，并检测逆变充电一体机工作状态。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型具有功率驱动的工频逆变充电一体机一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中功率管驱动单元的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型具有功率驱动的工频逆变充电一体机实施例中，该具有功率驱动的工频逆变充电一体机的结构示意图如图1所示。图1中，该具有功率驱动的工频逆变充电一体机包括DC-AC逆变单元1/全波整流单元1'、AC-AC工频升压单元2/工频降压单元2'、LC滤波单元3、外围辅助供电单元4、数据采样单元5、功率管驱动单元6、风扇控制单元7、电路保护单元8、MCU微处理器单元9、LCD显示单元10、工作模式指示单元11和无线通讯单元12，其中，DC-AC逆变单元1/全波整流单元1'分别与AC-AC工频升压单元2/工频降压单元2'、LC滤波单元3、外围辅助供电单元4、功率管驱动单元6和MCU微处理器单元9连接，数据采样单元5、风扇控制单元7、电路保护单元8、LCD显示单元10、工作模式指示单元11和无线通讯单元12均与MCU微处理器单元9连接。

本实施例中，DC-AC逆变单元1将输入直流电平转变为基波为50/60Hz的脉冲能量，该脉冲能量通过AC-AC工频升压单元2以及LC滤波单元3转变为可供交流负载使用的50/60Hz交流电。外围辅助供电单元4为其他工作单元提供供电电源。数据采样单元5采集该具有功率驱动的工频逆变充电一体机的工作状态，包括具有功率驱动的工频逆变充电一体机的工作模式、逆变输出电压、逆变输出电流、直流输入电压、散热器温度、风扇工作状态和蓄电池充电电流等，数据采样单元5将采集数据经过放大滤波处理后，送入MCU微处理器单元9。

功率管驱动单元6驱动全桥功率MOS管实现全桥逆变，将直流电平转变为脉冲能量；风扇控制单元7控制风扇的运行，并实时检测风扇的运行情况，当风扇出现异常时，将异常情况送入MCU微处理器单元9；电路保护单元8具有输入过压保护功能和输出过流保护功能，当输入电压或者输出电流超过设定值时，电路保护单元8立即关闭一体机系统，防止一体机系统电路损坏。

MCU微处理器单元9将数据采样单元5、风扇控制单元7和无线通讯单元12的信号进行处理，并发出相应的控制信号，控制信号通过功率管驱动单元6控制功率MOS管，实现能量的传输。

LCD显示单元10显示当前一体机系统运行数据，包括逆变输出电压、输出功率、输入电压和故障信息等数据；工作模式指示单元11通过LED指示灯指示当前工作状态；无线通讯单元12与外部设备进行通讯，发送当前一体机状态信息，并接受外部设备所发命令，该命令传送到MCU微处理器单元9，MCU微处理器单元9根据相关算法做相关处理。

全波整流单元1'将50/60Hz交流电整流后，为蓄电池进行充电；工频降压单元2'将交流市电降压，为全波整流单元1'提供能量输入，全波整流单元1'和工频降压单元2'共同实现蓄电池充电功率传输电路。

该具有功率驱动的工频逆变充电一体机的具体工作过程如下：当输入侧接入直流电平后，外围辅助供电单元4开始工作，为该具有功率驱动的工频逆变充电一体机的各单元提供电源，数据采样单元5将采集到的信息经过放大滤波处理后，送入MCU微处理器单元9，无线通讯单元12与外部设备通讯，将外部设备命令传送给无线通讯单元12，MCU微处理器单元9对采样信息根据相关算法进行运算处理，若外部环境一切正常，则发出PWM控制信号，PWM控制信号通过功率管驱动单元6控制全桥MOS管，根据当前模式进行逆变斩波或充电管理。

若当前模式为逆变模式，PWM控制信号通过功率管驱动单元6完成DC-AC逆变单元1全桥斩波，斩波后高频脉冲能量经过AC-AC工频升压单元2以及LC滤波单元3实现交流电平输出；若当前模式为充电模式，PWM控制信号通过功率管驱动单元6完成全波整流单元1'整流功能，整流后直流电平为蓄电池进行充电，工频降压单元2'为全波整流单元1'提供能量输入；同时MCU微处理器单元9根据当前运行情况，发出控制信号，控制工作模式指示单元11点亮相关LED指示灯，指示当前工作状态。

MCU微处理器单元9实时与无线通讯单元12进行通讯，将当前工作状态传输到无线通讯单元12，无线通讯单元12与外部设备进行无线通讯，将当前一体机状态信息发送到外部设备，外部设备将一体机运行参数传送到LCD显示单元10，LCD显示单元10显示当前一体机各运行参数。当MCU微处理器单元9检测到数据采样单元5的信息超出正常值范围时，根据相关算法做判断，并发出控制信号，关闭PWM，停止逆变或者充电。

该具有功率驱动的工频逆变充电一体机正常运行过程中，当温度达到一定值或者输出功率到达一定值后，MCU微处理器单元9发出控制信号，控制风扇控制单元7开始工作，开启风扇，为一体机散热。

该具有功率驱动的工频逆变充电一体机与外部设备采用无线通讯，简化了线路布局。该具有功率驱动的工频逆变充电一体机可与多台外部设备进行通讯，提高了系统灵活性，方便系统维护。该具有功率驱动的工频逆变充电一体机系统更加简洁，提高了系统的稳定性。

图2为本实施例中功率管驱动单元的电路原理图，图2中，该功率管驱动单元6包括第一百七十二电阻R172、第二三极管Q2、第一百六十四电阻R164、第一百六十五电阻R165和第一光电耦合器U1，第二三极管Q2的基极与第一百七十二电阻R172的一端连接，第二三极管Q2的集电极分别与第一百六十四电阻R164的一端、第一百六十五电阻R165的一端和第一光电耦合器U1的第二引脚连接，第二三极管Q2的发射极分别与第一百六十四电阻R164的另一端和第一光电耦合器U1的第三引脚连接。该功率管驱动单元6的电路结构较为简单，这样可以降低硬件成本。

本实施例中，该功率管驱动单元6还包括第一百七十六电阻R176、第三三极管Q3、第一百七十三电阻R173、第一百七十五电阻R175和第二光电耦合器U2，第三三极管Q3的基极与第一百七十六电阻R176的一端连接，第三三极管Q3的集电极分别与第一百七十三电阻R173的一端、第一百七十五电阻R175的一端和第二光电耦合器U2的第二引脚连接，第三三极管Q3的发射极分别与第一百七十三电阻R173的另一端和第二光电耦合器U2的第三引脚连接。

值得一提的是，本实施例中，第一光电耦合器U1和第二光电耦合器U2的型号均为ICTLP250。当然，在实际应用中，第一光电耦合器U1和第二光电耦合器U2也可以将采用其他型号具有类似功能的光电耦合器。

本实施例中，该功率管驱动单元6还包括第一百六十二电阻R162、第一百八十二电阻R182、第七十八电阻R78、第九集成运算放大器U09:C、第八三极管Q08和第九三极管Q09，其中，第一百六十二电阻R162的一端与MCU微处理器单元9连接，第一百六十二电阻R162的另一端与第九集成运算放大器U09:C的同相输入端连接，第九集成运算放大器U09:C的反相输入端分别与第一百八十二电阻R182的一端和第七十八电阻R78的一端连接，第九集成运算放大器U09:C的输出端分别与第八三极管Q08的基极和第九三极管Q09的基极连接，第八三极管Q08的发射极与第九三极管Q09的发射极连接。

本实施例中，该功率管驱动单元6还包括第七十三电阻R73、第一百六十六电阻R166、第七十七电阻R77、第十集成运算放大器U09:D、第三三极管Q03和第五三极管Q05，其中，第七十三电阻R73的一端与MCU微处理器单元9连接，第七十三电阻R73的另一端与第十集成运算放大器U09:D的同相输入端连接，第十集成运算放大器U09:D的反相输入端分别与第一百六十六电阻R166的一端和第七十七电阻R77的一端连接，第十集成运算放大器U09:D的输出端分别与第三三极管Q03的基极和第五三极管Q05的基极连接，第三三极管Q03的发射极与第五三极管Q05的发射极连接。

本实施例中，DC-AC逆变单元1/全波整流单元1'、AC-AC工频升压单元2/工频降压单元2'、LC滤波单元3、外围辅助供电单元4、数据采样单元5、风扇控制单元7、电路保护单元8、MCU微处理器单元9、LCD显示单元10、工作模式指示单元11和无线通讯单元12均采用现有技术中能够实现其功能的任意结构的电路，此处不再敖述。

总之，本实施例中，该具有功率驱动的工频逆变充电一体机具有无线通讯功能，可实现与外部设备及手机之间进行无线通讯，可安全可靠为交流负载供电，当蓄电池电量亏空后，对蓄电池进行充电。其优化了具有功率驱动的工频逆变充电一体机与外部设备之间的通讯，实现更加简洁的走线方式，外部设备通过无线通讯控制逆变充电一体机工作，并检测逆变充电一体机工作状态。

本实用新型采用无线通讯技术，使得该具有功率驱动的工频逆变充电一体机可与多台外部设备进行通讯。该具有功率驱动的工频逆变充电一体机通过无线通讯发送当前运行状态信息，外部设备实时检测一体机工作情况，并根据当前一体机运行情况，控制一体机为负载提供交流电能。该具有功率驱动的工频逆变充电一体机与外部设备之间为主从关系，且主从关系可互相转换；当该具有功率驱动的工频逆变充电一体机发送数据，则该具有功率驱动的工频逆变充电一体机为主机，当外部设备发送控制信号控制该具有功率驱动的工频逆变充电一体机工作时，则该具有功率驱动的工频逆变充电一体机为从机。本实用新型所采用无线通讯技术及控制算法可以填补目前国内市场逆变充电一体机技术的空白。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有功率驱动的工频逆变充电一体机，其特征在于，包括DC-AC逆变单元/全波整流单元、AC-AC工频升压单元/工频降压单元、LC滤波单元、外围辅助供电单元、数据采样单元、功率管驱动单元、风扇控制单元、电路保护单元、MCU微处理器单元、LCD显示单元、工作模式指示单元和无线通讯单元，DC-AC逆变单元/全波整流单元分别与所述AC-AC工频升压单元/工频降压单元、LC滤波单元、外围辅助供电单元、功率管驱动单元和MCU微处理器单元连接，所述数据采样单元、风扇控制单元、电路保护单元、LCD显示单元、工作模式指示单元和无线通讯单元均与所述MCU微处理器单元连接；

所述功率管驱动单元包括第一百七十二电阻、第二三极管、第一百六十四电阻、第一百六十五电阻和第一光电耦合器，所述第二三极管的基极与所述第一百七十二电阻的一端连接，所述第二三极管的集电极分别与所述第一百六十四电阻的一端、第一百六十五电阻的一端和第一光电耦合器的第二引脚连接，所述第二三极管的发射极分别与所述第一百六十四电阻的另一端和第一光电耦合器的第三引脚连接。

2.根据权利要求1所述的具有功率驱动的工频逆变充电一体机，其特征在于，所述功率管驱动单元还包括第一百七十六电阻、第三三极管、第一百七十三电阻、第一百七十五电阻和第二光电耦合器，所述第三三极管的基极与所述第一百七十六电阻的一端连接，所述第三三极管的集电极分别与所述第一百七十三电阻的一端、第一百七十五电阻的一端和第二光电耦合器的第二引脚连接，所述第三三极管的发射极分别与所述第一百七十三电阻的另一端和第二光电耦合器的第三引脚连接。

3.根据权利要求2所述的具有功率驱动的工频逆变充电一体机，其特征在于，所述功率管驱动单元还包括第一百六十二电阻、第一百八十二电阻、第七十八电阻、第九集成运算放大器、第八三极管和第九三极管，所述第一百六十二电阻的一端与所述MCU微处理器单元连接，所述第一百六十二电阻的另一端与所述第九集成运算放大器的同相输入端连接，所述第九集成运算放大器的反相输入端分别与所述第一百八十二电阻的一端和第七十八电阻的一端连接，所述第九集成运算放大器的输出端分别与所述第八三极管的基极和第九三极管的基极连接，所述第八三极管的发射极与所述第九三极管的发射极连接。

4.根据权利要求3所述的具有功率驱动的工频逆变充电一体机，其特征在于，所述功率管驱动单元还包括第七十三电阻、第一百六十六电阻、第七十七电阻、第十集成运算放大器、第三三极管和第五三极管，所述第七十三电阻的一端与所述MCU微处理器单元连接，所述第七十三电阻的另一端与所述第十集成运算放大器的同相输入端连接，所述第十集成运算放大器的反相输入端分别与所述第一百六十六电阻的一端和第七十七电阻的一端连接，所述第十集成运算放大器的输出端分别与所述第三三极管的基极和第五三极管的基极连接，所述第三三极管的发射极与所述第五三极管的发射极连接。

5.根据权利要求2至4任意一项所述的具有功率驱动的工频逆变充电一体机，其特征在于，所述第一光电耦合器和第二光电耦合器的型号均为ICTLP250。