CN209731105U - 一种逆变控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种逆变控制装置，包括微控制器和逆变主模块，所述逆变主模块包括第一可控硅和第二可控硅，所述微控制器的输出端接有对第一可控硅进行控制的第一驱动电路和对第二可控硅进行控制的第二驱动电路，所述第一驱动电路和第一驱动电路均包括脉冲变压器。本实用新型结构简单，设计合理，驱动能力高，提高了抗干扰能力，从而使逆变控制模块的稳定性提高，避免逆变器件发热损耗功率，同时提高了逆变控制装置的功率因数，实用性强。

Description

一种逆变控制装置

技术领域

本实用新型属于逆变技术领域，尤其是涉及一种逆变控制装置。

背景技术

中频炉是一种将工频50HZ交流电转变为中频为中频炉供电，这其中就需要用到逆变控制装置，逆变控制装置能够将整流柜输出的直流电源转换为所需的交流电，因此逆变控制装置在中频炉得到了广泛的应用。但是目前的逆变控制装置一般采用光电隔离进行驱动，其驱能力较低，在功率较高的中频炉供电中不稳定，抗干扰能力低，如果丢失触发脉冲，将造成逆变开路，烧坏可控硅元件；另外，目前采用的变压器逆变，其功率可以做到较大，但是变压器本身就是一个发热器件，会损耗功率，因此电路功率因数不高。因此，现如今缺少一种结构简单、设计合理的逆变控制装置，驱动能力高，提高了抗干扰能力，从而使逆变控制模块的稳定性提高，避免逆变器件发热损耗功率，同时提高了逆变控制装置的功率因数。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种逆变控制装置，其结构简单，设计合理，驱动能力高，提高了抗干扰能力，从而使逆变控制模块的稳定性提高，避免逆变器件发热损耗功率，同时提高了逆变控制装置的功率因数，实用性强。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种逆变控制装置，其特征在于：包括微控制器和逆变主模块，所述逆变主模块包括第一可控硅和第二可控硅，所述微控制器的输出端接有对第一可控硅进行控制的第一驱动电路和对第二可控硅进行控制的第二驱动电路，所述第一可控硅为可控硅KK1，所述第二可控硅为可控硅KK2，所述可控硅KK1的阳极分三路，第一路与电感L1的一端相接，第二路与二极管D1的阳极相接，第三路与二极管ZK1的阴极相接；所述可控硅KK1的阴极分六路，第一路与二极管ZK1的阳极相接，第二路与二极管ZK2的阴极相接，第三路与可控硅KK2的阳极相接，第四路与电容C1的一端相接，第五路与电容C2的一端相接，第六路为逆变主模块的中间输出端；所述二极管D1的阴极与二极管D2的阳极相接，所述二极管D2的阴极与电阻R2的一端相接，所述电阻R2的另一端分两路，一路与电容C1的另一端相接，另一路与电阻R1的一端相接；所述电阻R1的另一端与电感L1的另一端的连接端为逆变主模块的第一输出端，所述可控硅KK2的阴极分三路，第一路与二极管ZK2的阳极相接，第二路与电感L2的一端相接，第三路与二极管D4的阴极相接；所述二极管D4的阳极与二极管D3的阴极相接，所述二极管D3的阳极与电阻R3的一端相接，所述电阻R3的另一端分两路，一路与电容C2的另一端相接，另一路与电阻R4的一端相接，所述电阻R4的另一端和电感L2的另一端的连接端为逆变主模块的第二输出端，所述第一驱动电路和第二驱动电路均包括脉冲变压器。

上述的一种逆变控制装置，其特征在于：所述第一驱动电路包括脉冲变压器T1和三极管Q2，所述脉冲变压器T1的初级绕组的一端分两路，一路与电阻R35的一端相接，另一路与24V电源输出端相接；所述脉冲变压器T1的初级绕组的另一端分两路，一路与三极管Q2的集电极相接，另一路与二极管D5的阳极相接；所述二极管D3的阴极与电阻R35的另一端相接，所述三极管Q2的基极与微控制器相接，所述三极管Q2的发射极接地，所述脉冲变压器T1的次级绕组的一端与二极管D10的阳极相接，所述二极管D10的阴极分三路，一路与二极管D13的阴极相接，另一路与电阻R14的一端相接，第三路与可控硅KK1的控制极相接；所述脉冲变压器T1的次级绕组的另一端分三路，一路与二极管D13的阳极相接，另一路与电阻R14的另一端相接，第三路与可控硅KK1的阴极相接。

上述的一种逆变控制装置，其特征在于：所述第二驱动电路包括脉冲变压器T2和三极管Q4，所述脉冲变压器T2的初级绕组的一端分两路，一路与电阻R6的一端相接，另一路与24V电源输出端相接；所述脉冲变压器T2的初级绕组的另一端分两路，一路与三极管Q4的集电极相接，另一路与二极管D8的阳极相接；所述二极管D8的阴极与电阻R6的另一端相接，所述三极管Q4的基极与微控制器相接，所述三极管Q4的发射极接地，所述脉冲变压器T2的次级绕组的一端与二极管D6的阳极相接，所述二极管D6的阴极分三路，一路与二极管D7的阴极相接，另一路与电阻R8的一端相接，第三路与可控硅KK2的控制极相接；所述脉冲变压器T2的次级绕组的另一端分三路，一路与二极管D7的阳极相接，另一路与电阻R8的另一端相接，第三路与可控硅KK2的阴极相接。

上述的一种逆变控制装置，其特征在于：所述逆变主模块的第一输出端分五路，第一路与电阻R12的一端相接，第二路与电容C22的一端相接，第三路与二极管ZP3的阴极相接，第四路与电阻R23的一端相接，第五路与电容C24的一端相接；所述逆变主模块的第二输出端分五路，第一路与直流电源的负极相接，第二路与电容C22的另一端相接，第三路与电阻R9的一端相接，第四路与电阻R22的一端相接，第五路与电容C23的一端相接；所述二极管ZP3的阳极与直流电源的正极相接，所述电阻R12的另一端经串联的电阻R11和电阻R10与电阻R9的另一端相接，所述逆变主模块的中间输出端分两路，一路与电阻R23的另一端相接，另一路与电阻R22的另一端相接；所述电容C24的另一端与电容C23的另一端相接。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型设置逆变主模块采用第一可控硅和第二可控硅进行逆变，所需的主电路元件少，无需匹配变压器，可控硅器件发热量小，减少损耗功率，效率和功率因数相应提高。

2、本实用新型设置第一驱动电路、第二驱动电路分别对第一可控硅、第二可控硅进行驱动，提高了驱动能力，且提高了抗干扰能力，而使逆变控制装置的稳定性提高。

3、本实用新型逆变主模块中设置电阻R2、电容C1、电阻R1、二极管D1和二极管D2组成可控硅KK1的阻容吸收电路，设置电阻R3、电容C2、电阻R4、二极管D3和二极管D4组成可控硅KK2的阻容吸收电路，限制电压上升率，避免过电压和过电流损坏可控硅。

综上所述，本实用新型结构简单，设计合理，驱动能力高，提高了抗干扰能力，从而使逆变控制模块的稳定性提高，避免逆变器件发热损耗功率，同时提高了逆变控制装置的功率因数，实用性强。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型的电路原图。

图3为本实用新型逆变主模块的电路原理图。

图4为本实用新型第一驱动电路的电路原理图。

图5为本实用新型第二驱动电路的电路原理图。

附图标记说明:

1—第一可控硅； 2—第一驱动电路； 3—第二可控硅；

4—第二驱动电路； 5—逆变主模块； 6—微控制器。

具体实施方式

如图1和图3所示，本实用新型包括微控制器6和逆变主模块5，所述逆变主模块5包括第一可控硅1和第二可控硅3，所述微控制器6的输出端接有对第一可控硅1进行控制的第一驱动电路2和对第二可控硅3进行控制的第二驱动电路4，所述第一可控硅1为可控硅KK1，所述第二可控硅3为可控硅KK2，所述可控硅KK1的阳极分三路，第一路与电感L1的一端相接，第二路与二极管D1的阳极相接，第三路与二极管ZK1的阴极相接；所述可控硅KK1的阴极分六路，第一路与二极管ZK1的阳极相接，第二路与二极管ZK2的阴极相接，第三路与可控硅KK2的阳极相接，第四路与电容C1的一端相接，第五路与电容C2的一端相接，第六路为逆变主模块5的中间输出端；所述二极管D1的阴极与二极管D2的阳极相接，所述二极管D2的阴极与电阻R2的一端相接，所述电阻R2的另一端分两路，一路与电容C1的另一端相接，另一路与电阻R1的一端相接；所述电阻R1的另一端与电感L1的另一端的连接端为逆变主模块5的第一输出端，所述可控硅KK2的阴极分三路，第一路与二极管ZK2的阳极相接，第二路与电感L2的一端相接，第三路与二极管D4的阴极相接；所述二极管D4的阳极与二极管D3的阴极相接，所述二极管D3的阳极与电阻R3的一端相接，所述电阻R3的另一端分两路，一路与电容C2的另一端相接，另一路与电阻R4的一端相接，所述电阻R4的另一端和电感L2的另一端的连接端为逆变主模块5的第二输出端，所述第一驱动电路2和第二驱动电路4均包括脉冲变压器。

如图4所示，本实施例中，所述第一驱动电路2包括脉冲变压器T1和三极管Q2，所述脉冲变压器T1的初级绕组的一端分两路，一路与电阻R35的一端相接，另一路与24V电源输出端相接；所述脉冲变压器T1的初级绕组的另一端分两路，一路与三极管Q2的集电极相接，另一路与二极管D5的阳极相接；所述二极管D3的阴极与电阻R35的另一端相接，所述三极管Q2的基极与微控制器6相接，所述三极管Q2的发射极接地，所述脉冲变压器T1的次级绕组的一端与二极管D10的阳极相接，所述二极管D10的阴极分三路，一路与二极管D13的阴极相接，另一路与电阻R14的一端相接，第三路与可控硅KK1的控制极相接；所述脉冲变压器T1的次级绕组的另一端分三路，一路与二极管D13的阳极相接，另一路与电阻R14的另一端相接，第三路与可控硅KK1的阴极相接。

如图5所示，本实施例中，所述第二驱动电路4包括脉冲变压器T2和三极管Q4，所述脉冲变压器T2的初级绕组的一端分两路，一路与电阻R6的一端相接，另一路与24V电源输出端相接；所述脉冲变压器T2的初级绕组的另一端分两路，一路与三极管Q4的集电极相接，另一路与二极管D8的阳极相接；所述二极管D8的阴极与电阻R6的另一端相接，所述三极管Q4的基极与微控制器6相接，所述三极管Q4的发射极接地，所述脉冲变压器T2的次级绕组的一端与二极管D6的阳极相接，所述二极管D6的阴极分三路，一路与二极管D7的阴极相接，另一路与电阻R8的一端相接，第三路与可控硅KK2的控制极相接；所述脉冲变压器T2的次级绕组的另一端分三路，一路与二极管D7的阳极相接，另一路与电阻R8的另一端相接，第三路与可控硅KK2的阴极相接。

如图2所示，本实施例中，所述逆变主模块5的第一输出端分五路，第一路与电阻R12的一端相接，第二路与电容C22的一端相接，第三路与二极管ZP3的阴极相接，第四路与电阻R23的一端相接，第五路与电容C24的一端相接；所述逆变主模块5的第二输出端分五路，第一路与直流电源的负极相接，第二路与电容C22的另一端相接，第三路与电阻R9的一端相接，第四路与电阻R22的一端相接，第五路与电容C23的一端相接；所述二极管ZP3的阳极与直流电源的正极相接，所述电阻R12的另一端经串联的电阻R11和电阻R10与电阻R9的另一端相接，所述逆变主模块5的中间输出端分两路，一路与电阻R23的另一端相接，另一路与电阻R22的另一端相接；所述电容C24的另一端与电容C23的另一端相接。

本实施例中，设置第一驱动电路2、第二驱动电路4分别对第一可控硅1、第二可控硅3进行驱动，提高了驱动能力，且提高了抗干扰能力，提高了逆变控制装置的稳定性。

本实施例中，电阻R35、电阻R6、电阻R14和电阻R8的电阻值均为2K欧姆。

本实施例中，第一驱动电路2和第二驱动电路4具体工作为：微控制器6输出高电平信号，三极管Q2和三极管Q4导通，脉冲变压器T1和脉冲变压器T2的次级绕组得到24V的尖峰脉冲，以作用于可控硅KK1和可控硅KK2的控制极，给可控硅KK1和可控硅KK2触发脉冲使其导通，提高了触发的可靠性。

本实施例中，设置二极管D10和二极管D6，是为了提高可控硅KK1和可控硅KK2的开关速度，设置二极管D13和电阻R14以及二极管D7和电阻R8，是为了限制加载在可控硅的控制极和可控硅的阴极上的电压，保护可控硅。

本实施例中，设置脉冲变压器T1和脉冲变压器T2起到触发功率放大的作用，同时起到隔离高压的作用，避免可控硅KK1和可控硅KK2和微控制器6电路损坏。

本实施例中，所述三极管Q2和三极管Q4的作用是相当于导通开关的作用，同时加载24V的电源，放大触发信号的作用，提高了触发能力和稳定性。

本实施例中，所述微控制器6为STM32F103VET6微控制器，功耗低，成本低。

本实施例中，具体连接时，所述三极管Q2的基极与微控制器6的PA1引脚相接，所述三极管Q2的基极与微控制器6的PA2引脚相接

本实施例中，具体实施时，电阻R9、电阻R10、电阻R11和电阻R12的电阻值均为20kΩ，电阻R22和电阻R23的电阻值均为20kΩ，电容C22的电容值为20800μF/1600V，所述电容C23和电容C24的容量为6000KVA/4500V。

本实施例中，设置电阻R3、电容C2、电阻R4、二极管D3和二极管D4组成可控硅KK2的阻容吸收电路，限制电压上升率，避免过电压损坏可控硅，同时避免电容C2通过可控硅放电电流过大，造成过电流而损坏可控硅。利用电容C2的两端电压不能突变储存电能而吸收电路中瞬间的浪涌能量，限制了毛刺过电压；设置电阻R3，是为了限制电容C2的放电电流，降低可控硅在导通瞬间电容放电电流引起的正向电流上升太高，避免电容C2和电感L2产生振荡。

本实施例中，设置电阻R2、电容C1、电阻R1、二极管D1和二极管D2组成可控硅KK1的阻容吸收电路，限制电压上升率，避免过电压损坏可控硅，同时避免电容C1通过可控硅放电电流过大，造成过电流而损坏可控硅。利用电容C1的两端电压不能突变储存电能而吸收电路中瞬间的浪涌能量，限制了毛刺过电压；设置电阻R2，是为了限制电容C1的放电电流，降低可控硅在导通瞬间电容放电电流引起的正向电流上升太高，避免电容C1和电感L1产生振荡。

本实施例中，设置二极管ZK1和二极管ZK2，是为了防止反向电动势冲击可控硅KK1和可控硅KK2，避免单向可控硅损坏。

本实施例中，具体实施时，电容C1和电容C2的电容值为1.5μF,电感L1和电感L2的电感值为12μH，电阻R1和电阻R4的电阻值为20Ω/500W，电阻R2和电阻R3的电阻值为1.5Ω/500W。

本实施例中，设置电感L1和电感L2，是为了抑制电流上升率，保护可控硅KK1和可控硅KK2。

本实施例中，设置第一可控硅1和第二可控硅3采用可控硅进行逆变，可控硅器件发热量小，减少损耗功率，从而可提高电路的功率因数。

本实施例中，设置二极管ZP3，是为了起到单向导通作用，避免直流电流逆流；设置电阻R9、电阻R10、电阻R11和电阻R12，是为了起到放电作用，以使电源关断时对电容C22上电压进行放电；设置电容C22为直流滤波电容器，是为了将整流器输出的直流电压中的波动成分尽可能地减小而成为恒稳的直流电；设置电阻R22和电阻R23，是为了均衡可控硅的电压，确保可控硅正常稳定工作；设置电容C24和电容C23，是为了和电炉的感应线圈组成谐振回路，由电容器向感应线圈提供无功能量而使功率因素提高。

本实施例中，具体实施时，逆变主模块5的中间输出端与中频炉感应线圈的一端相接，电容C24的另一端与电容C23的另一端的连接端与中频炉感应线圈的另一端相接。

本实用新型具体使用时，微控制器6通过第一驱动电路2控制可控硅KK1导通，微控制器6通过第二驱动电路4控制可控硅KK2关断，整流后的直流电通过可控硅KK1为中频炉的感应线圈提供正半周逆变电压；微控制器6通过第二驱动电路4控制可控硅KK2导通，微控制器6通过第一驱动电路2控制可控硅KK1关断，整流后的直流电通过可控硅KK2为中频炉的感应线圈提供负半周逆变电压，实现了直流电到交流电的逆变，使用过程中，通过改变可控硅KK1和可控硅KK2的切换频率，从而可改变输出交流电的频率，以为满足中频炉的感应线圈供电需求。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种逆变控制装置，其特征在于：包括微控制器(6)和逆变主模块(5)，所述逆变主模块(5)包括第一可控硅(1)和第二可控硅(3)，所述微控制器(6)的输出端接有对第一可控硅(1)进行控制的第一驱动电路(2)和对第二可控硅(3)进行控制的第二驱动电路(4)，所述第一可控硅(1)为可控硅KK1，所述第二可控硅(3)为可控硅KK2，所述可控硅KK1的阳极分三路，第一路与电感L1的一端相接，第二路与二极管D1的阳极相接，第三路与二极管ZK1的阴极相接；所述可控硅KK1的阴极分六路，第一路与二极管ZK1的阳极相接，第二路与二极管ZK2的阴极相接，第三路与可控硅KK2的阳极相接，第四路与电容C1的一端相接，第五路与电容C2的一端相接，第六路为逆变主模块(5)的中间输出端；所述二极管D1的阴极与二极管D2的阳极相接，所述二极管D2的阴极与电阻R2的一端相接，所述电阻R2的另一端分两路，一路与电容C1的另一端相接，另一路与电阻R1的一端相接；所述电阻R1的另一端与电感L1的另一端的连接端为逆变主模块(5)的第一输出端，所述可控硅KK2的阴极分三路，第一路与二极管ZK2的阳极相接，第二路与电感L2的一端相接，第三路与二极管D4的阴极相接；所述二极管D4的阳极与二极管D3的阴极相接，所述二极管D3的阳极与电阻R3的一端相接，所述电阻R3的另一端分两路，一路与电容C2的另一端相接，另一路与电阻R4的一端相接，所述电阻R4的另一端和电感L2的另一端的连接端为逆变主模块(5)的第二输出端，所述第一驱动电路(2)和第二驱动电路(4)均包括脉冲变压器。

2.按照权利要求1所述的一种逆变控制装置，其特征在于：所述第一驱动电路(2)包括脉冲变压器T1和三极管Q2，所述脉冲变压器T1的初级绕组的一端分两路，一路与电阻R35的一端相接，另一路与24V电源输出端相接；所述脉冲变压器T1的初级绕组的另一端分两路，一路与三极管Q2的集电极相接，另一路与二极管D5的阳极相接；所述二极管D3的阴极与电阻R35的另一端相接，所述三极管Q2的基极与微控制器(6)相接，所述三极管Q2的发射极接地，所述脉冲变压器T1的次级绕组的一端与二极管D10的阳极相接，所述二极管D10的阴极分三路，一路与二极管D13的阴极相接，另一路与电阻R14的一端相接，第三路与可控硅KK1的控制极相接；所述脉冲变压器T1的次级绕组的另一端分三路，一路与二极管D13的阳极相接，另一路与电阻R14的另一端相接，第三路与可控硅KK1的阴极相接。

3.按照权利要求1所述的一种逆变控制装置，其特征在于：所述第二驱动电路(4)包括脉冲变压器T2和三极管Q4，所述脉冲变压器T2的初级绕组的一端分两路，一路与电阻R6的一端相接，另一路与24V电源输出端相接；所述脉冲变压器T2的初级绕组的另一端分两路，一路与三极管Q4的集电极相接，另一路与二极管D8的阳极相接；所述二极管D8的阴极与电阻R6的另一端相接，所述三极管Q4的基极与微控制器(6)相接，所述三极管Q4的发射极接地，所述脉冲变压器T2的次级绕组的一端与二极管D6的阳极相接，所述二极管D6的阴极分三路，一路与二极管D7的阴极相接，另一路与电阻R8的一端相接，第三路与可控硅KK2的控制极相接；所述脉冲变压器T2的次级绕组的另一端分三路，一路与二极管D7的阳极相接，另一路与电阻R8的另一端相接，第三路与可控硅KK2的阴极相接。

4.按照权利要求1所述的一种逆变控制装置，其特征在于：所述逆变主模块(5)的第一输出端分五路，第一路与电阻R12的一端相接，第二路与电容C22的一端相接，第三路与二极管ZP3的阴极相接，第四路与电阻R23的一端相接，第五路与电容C24的一端相接；所述逆变主模块(5)的第二输出端分五路，第一路与直流电源的负极相接，第二路与电容C22的另一端相接，第三路与电阻R9的一端相接，第四路与电阻R22的一端相接，第五路与电容C23的一端相接；所述二极管ZP3的阳极与直流电源的正极相接，所述电阻R12的另一端经串联的电阻R11和电阻R10与电阻R9的另一端相接，所述逆变主模块(5)的中间输出端分两路，一路与电阻R23的另一端相接，另一路与电阻R22的另一端相接；所述电容C24的另一端与电容C23的另一端相接。