CN210807104U - 一种正弦波逆变器电压电流的控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种正弦波逆变器电压电流的控制电路，其包括依次连接的积分电路、电压电流比较电路以及输出控制电路，所述控制电路还包括有锁存电路，该锁存电路的输入端与所述积分电路连接，锁存电路的输出端与所述输出控制电路连接。本实用新型通过使用电压电流比较电路来做电压和电流闭环，利用模拟电路对SPWM信号进行逐周期比较和关断，使得可利用普通的单片机作为运算单元来生成SPWM波形，无需使用价格昂贵的DSP来作为运算单元，也可使得电路具有较快的负载响应速度,同时又具有成本较低的特点。

Description

一种正弦波逆变器电压电流的控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种控制电路，具体涉及一种正弦波逆变器电压电流的控制电路。

背景技术

现有正弦波逆变器的控制方式通常需要用到双环控制的方式，如通过电压环控制输出电压的稳定，通过电流环改善输出在动态负载条件下减小电流波形失真度并减少功率器件的电流应力。

目前，现有技术中，上述电流环是通过软件算法来控制的，因此电路的性能就取决于运算单元的处理速度。假如用普通32位单片机来作为运算单元，则其受运算速度和PWM分辨率的限制，动态响应很难做得较好。如果用DSP来作为运算单元，则可以达到较快响应应速度，但是由于DSP成本昂贵的特点，使其仅局限于相对高端的应用环境中。

因此，有必要提供一种方案，使得正弦波逆变器的电压电流的控制，可以在有较快的负载响应速度的同时，可以兼顾有较低的成本。

实用新型内容

为克服现有技术的不足及存在的问题，本实用新型提供一种正弦波逆变器电压电流的控制电路，以克服现有技术中存在的至少一个问题。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种正弦波逆变器电压电流的控制电路，其包括依次连接的积分电路、电压电流比较电路以及输出控制电路，所述控制电路还包括有锁存电路，该锁存电路的输入端与所述积分电路连接，锁存电路的输出端与所述输出控制电路连接；

所述积分电路具有一SPWM信号输入端和基准电压输入端，所述PWM信号输入端与正弦波逆变器的SPWM信号输出端连接，所述基准电压输入端用于与基准电压连接；

所述输出控制电路具有一信号输入端，该信号输入端与所述积分电路的SPWM信号输入端连接。

优选地，所述电压电流比较电路包括有同相放大缓冲电路、电压比较电路以及电流比较电路，所述同相放大缓冲电路的输入端与所述积分电路连接，所述同相放大缓冲电路的输出端与所述电压比较电路以及电流比较电路均连接。

优选地，所述锁存电路包括有电压信号锁存电路与电流信号锁存电路，所述电压信号锁存电路与所述电压比较电路以及积分电路均连接；所述电流信号锁存电路与所述电流比较电路以及积分电路均连接。

优选地，所述积分电路包括第一二极管、第二二极管，第一开关管、第二开关管，所述SPWM信号输入端包括有第一SPWM信号输入端和第二SPWM 信号输入端；

所述第一二极管的阳极、第二二极管的阳极分别与第一SPWM信号输入端、第二SPWM信号输入端连接，所述第一二极管的阴极、第二二极管的阴极通过一电阻与所述第一开关管的基极连接，所述第一开关管的集电极通过一电阻与连接端VDDI连接，所述第一开关管的发射极接地；

所述第二开关管的漏极通过一电阻与所述基准电压输入端连接，所述第二开关管的栅极与所述第一开关管的集电极连接，且所述第二开关管的栅极通过一电阻接地；所述第二开关管的漏极和源极之间连接有第一RC串联电路，该第一RC串联电路中的电容并联连接有第二RC串联电路。

优选地，所述输出控制电路包括第一开关电路及第二开关电路，所述第一开关电路具有第三开关管及第三二极管，该第三开关管的集电极与连接端HHDRVA_P连接，该第三开关管的基极依次通过一电阻、第三二极管的阳极、第三二极管的阴极与所述电压电流比较电路的输出端连接，且所述第三二极管的阳极通过一电阻与所述SPWM信号输入端连接，所述第三开关管的发射极接地；

所述第二开关电路具有第四开关管及第四二极管，该第四开关管的集电极与连接端HHDRVB_P连接，该第四开关管的基极依次通过一电阻、第四二极管的阳极、第四二极管的阴极与所述电压电流比较电路的输出端连接，且所述第四二极管的阳极通过一电阻与所述SPWM信号输入端连接，所述第四开关管的发射极接地。

与现有技术相比，本实用新型提供的正弦波逆变器电压电流的控制电路，其使用电压电流比较电路来做电压和电流闭环，利用模拟电路对SPWM 信号进行逐周期比较和关断，使得可利用普通的单片机作为运算单元来生成SPWM波形，无需使用价格昂贵的DSP来作为运算单元，也可使得电路具有较快的负载响应速度,同时又具有成本较低的特点。

附图说明

图1本实用新型实施例的正弦波逆变器电压电流的控制电路的电路示意框图；

图2是本实用新型实施例的正弦波逆变器电压电流的控制电路(除输出控制电路外)的具体电路结构图；

图3是本实用新型实施例所述输出控制电路的具体电路结构图；

图4是利用所述积分电路对SPWM信号进行转换的波形时序图；

图5是应用所述正弦波逆变器电压电流的控制电路时电流环各关键点的波形时序图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如附图1所示，一种正弦波逆变器电压电流的控制电路，其包括依次连接的积分电路、电压电流比较电路以及输出控制电路，所述控制电路还包括有锁存电路，该锁存电路的输入端与所述积分电路连接，锁存电路的输出端与所述输出控制电路连接；

所述积分电路具有一SPWM信号输入端和基准电压输入端，所述PWM信号输入端与正弦波逆变器的SPWM信号输出端连接，所述基准电压输入端用于与基准电压连接；

所述输出控制电路具有一信号输入端，该信号输入端与所述积分电路的SPWM信号输入端连接。

作为优选的实施例，所述电压电流比较电路包括有同相放大缓冲电路、电压比较电路以及电流比较电路，所述同相放大缓冲电路的输入端与所述积分电路连接，所述同相放大缓冲电路的输出端与所述电压比较电路以及电流比较电路均连接。

作为优选的实施例，所述锁存电路包括有电压信号锁存电路与电流信号锁存电路，所述电压信号锁存电路与所述电压比较电路以及积分电路均连接；所述电流信号锁存电路与所述电流比较电路以及积分电路均连接。

本实用新型中，所述积分电路的SPWM信号输入端，用于接收MCU输出的SPWM信号，其中，SPWM信号输入端具有两个信号输入端：用于接收相位为0-180°SPWM信号的第一SPWM信号输入端，以及用于接收相位为 180-360°SPWM信号的第二SPWM信号输入端。对应地，输出控制电路中的信号输入端也具有两个信号输入端：与所述第一SPWM信号输入端连接的第一信号输入端，与所述第二SPWM信号输入端的第二信号输入端。

另外，所述电压电流比较电路具有电压反馈输入端以及电流反馈输入端；所述电压反馈输入端设置于电压比较电路上，所述电流反馈输入端设置于电流比较电路上。其中，所述电压反馈输入端用于接收正弦波逆变器输出的交流电压，所述电流反馈输入端用于接收正弦波逆变器输出的交流电流。

此外，所述积分电路的基准电压输入端，其用于接收基准电压信号，该基准电压信号由基准电压电路提供。通过设置所述基准电压输入端来接收基准电压信号，可以保证正弦波逆变器的输出精度。所述基准电压电路可以为独立于所述积分电路或独立于所述正弦波逆变器的功能电路。

在其中一个优选的具体实施例中，所述积分电路如附图2所示，所述积分电路10包括第一二极管D21、第二二极管D22，第一开关管Q40、第二开关管Q41，所述SPWM信号输入端包括有第一SPWM信号输入端SPWM1和第二SPWM信号输入端SPWM2；所述第一二极管的阳极、第二二极管的阳极分别与第一SPWM信号输入端、第二SPWM信号输入端连接，所述第一二极管的阴极、第二二极管的阴极通过一电阻与所述第一开关管的基极连接，所述第一开关管的集电极通过一电阻与连接端VDDI连接，所述第一开关管的发射极接地；所述第二开关管的漏极通过一电阻与所述基准电压输入端 VREFB连接，所述第二开关管的栅极与所述第一开关管的集电极连接，且所述第二开关管的栅极通过一电阻接地；所述第二开关管的漏极和源极之间连接有第一RC串联电路(由电阻R168及电容C86组成)，该第一RC串联电路中的电容并联连接有第二RC串联电路(由电阻R169及电容C87组成)。本实施例中，所述连接端VDDI是作为供电连接端，第一开关管Q40的集电极通过电阻R165与供电连接端VDDI连接，该电阻R165相当于上偏电阻。

如附图4所示，利用所述积分电路对对SPWM信号进行转换的波形时序图。

在其中一个优选的具体实施例中，所述同相放大缓冲电路20的具体电路结构如附图2所示，其包括有比较器U6-A，电阻R170、R156、R173、R1、 R12，电容C1、C2。所述同相放大缓冲电路20用于对积分电路10输出的电压进行放大并缓冲后再输送至电压比较电路以及电流比较电路。

在其中一个优选的具体实施例中，如附图2所示，所述电压比较电路包括比较器U11-A、电阻R160、R161、R162。所述电流比较电路包括比较器U11-B、电阻R157、R171、R158、R159,电容C83。其中，本实施例中电压比较电路与电流比较电路中的比较器的型号为LM393。

在电压比较电路中的比较器U11-A中，其同相输入端接参考电压 ACV_REF，比较器U11-A的反相端通过电阻R162接来自于正弦波逆变器输出的交流电压；在电流比较电路中的比较器U11-B中，其同相输入端通过电阻R171接参考电压ACI_REF，比较器U11-B的反相端通过电阻R158接来自于正弦波逆变器输出的交流电流经I/V转换电路转换后的电压信号。其中，I/V转换电路可以为电流互感器电路、霍尔电流检测电路、高压隔离差分转换电路等等。

其中，参考电压ACV_REF是电压环的参考电压，它是由SPWM积分后和参考电压合成的一个基准电压(参考电压)；参考电压ACI_REF是电流环的参考电压，它是由SPWM积分后和参考电压合成的一个基准电压(参考电压)。这两个参考电压分别送入两个比较器U11A/U11B,作为电压环和电流环的参考电压。从而实现硬件的恒压和恒流功能。

在其中一个优选的具体实施例中，如附图2所示，所述电压信号锁存电路由三极管Q39和电容C85组成；所述电流信号锁存电路由三极管Q38和电容C84组成。当过压或过流到来时，来自正弦波逆变器输出电压/电流信号在电容C85/C84上保持，当正弦波逆变器的SPWM信号输出端接收到信号是低电平时，可以通过三极管Q38/Q39对电容放电解除锁存，实现逐周期比较。

在其中一个优选的具体实施例中，所述输出控制电路如附图3所示，所述输出控制电路包括第一开关电路及第二开关电路，所述第一开关电路具有第三开关管Q17及第三二极管D18，该第三开关管的集电极与连接端 HHDRVA_P连接，该第三开关管的基极依次通过一电阻R146、第三二极管的阳极、第三二极管的阴极与所述电压电流比较电路的输出端PWM_OFF连接，且所述第三二极管的阳极通过一电阻R147与所述SPWM信号输入端中的第一SPWM信号输入端SPWM1连接，所述第三开关管的发射极接地；所述第二开关电路具有第四开关管Q18及第四二极管D17，该第四开关管的集电极与连接端HHDRVB_P连接，该第四开关管的基极依次通过一电阻R149、第四二极管的阳极、第四二极管的阴极与所述电压电流比较电路的输出端PWM_OFF 连接，且所述第四二极管的阳极通过一电阻R150与所述SPWM信号输入端中的第二SPWM信号输入端SPWM2连接，所述第四开关管的发射极接地。另外，第三开关管Q17的基极与发射极之间连接有电阻R148，第四开关管Q18 的基极与发射极之间连接有电阻R151。当电压电流比较电路的输出端 PWM_OFF输出的信号是高电平，来自MCU的SPWM信号直接驱动Q17/Q18以集电极开路方式输出；当电压电流比较电路的输出端PWM_OFF输出的是低电平，SPWM信号经二极管D18/D19短路到地，实现关断SPWM输出功能。其中，所述连接端HHDRVB_P是输出控制电路的信号输出端，用于输出经处理后的SPWM信号。

如附图5所示，附图5是所述正弦波逆变器电压电流的控制电路时电流环各关键点的波形时序图。假设在T1时刻出现一个过流事件，电压电流比较电路中的电流比较器(U11-A\U11-B)响应过流信号，立刻输出关断SPWM 信号，输出控制电路与锁存电路在收到关断信号后立刻锁死输出信号为低电平；在T2时刻，SPWM信号输入端输入的是低电平，此时输出控制电路开锁，保持输出低电平，并为下个周期输入做准备；在T3时刻，SPWM信号输入端输入的是高电平，输出控制电路因为没有关断信号输入也输出高电平。

另外，电压环的工作时序和电流环相同，电压环同样也控制SPWM信号的输出；不同的是电压环的反馈信号是电压信号，而电流环反馈的信号实际上是电流信号。

本实用新型实施例提供的正弦波逆变器电压电流的控制电路，其具有以下有益效果：其通过使用电压电流比较电路来做电压和电流闭环，利用模拟电路对SPWM信号进行逐周期比较和关断，使得可利用普通的单片机作为运算单元来生成SPWM波形，无需使用价格昂贵的DSP来作为运算单元，也可使得电路具有较快的负载响应速度,同时又具有成本较低的特点。

上述实施例为本实用新型的较佳的实现方式，并非是对本实用新型的限定，在不脱离本实用新型的发明构思的前提下，任何显而易见的替换均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种正弦波逆变器电压电流的控制电路，其特征在于：包括依次连接的积分电路、电压电流比较电路以及输出控制电路，所述控制电路还包括有锁存电路，该锁存电路的输入端与所述积分电路连接，锁存电路的输出端与所述输出控制电路连接；

所述积分电路具有一SPWM信号输入端和基准电压输入端，所述PWM信号输入端与正弦波逆变器的SPWM信号输出端连接，所述基准电压输入端用于与基准电压连接；

所述输出控制电路具有一信号输入端，该信号输入端与所述积分电路的SPWM信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的正弦波逆变器电压电流的控制电路，其特征在于：所述电压电流比较电路包括有同相放大缓冲电路、电压比较电路以及电流比较电路，所述同相放大缓冲电路的输入端与所述积分电路连接，所述同相放大缓冲电路的输出端与所述电压比较电路以及电流比较电路均连接。

3.根据权利要求2所述的正弦波逆变器电压电流的控制电路，其特征在于：所述锁存电路包括有电压信号锁存电路与电流信号锁存电路，所述电压信号锁存电路与所述电压比较电路以及积分电路均连接；所述电流信号锁存电路与所述电流比较电路以及积分电路均连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的正弦波逆变器电压电流的控制电路，其特征在于：所述积分电路包括第一二极管、第二二极管，第一开关管、第二开关管，所述SPWM信号输入端包括有第一SPWM信号输入端和第二SPWM信号输入端；

所述第一二极管的阳极、第二二极管的阳极分别与第一SPWM信号输入端、第二SPWM信号输入端连接，所述第一二极管的阴极、第二二极管的阴极通过一电阻与所述第一开关管的基极连接，所述第一开关管的集电极通过一电阻与连接端VDDI连接，所述第一开关管的发射极接地；

所述第二开关管的漏极通过一电阻与所述基准电压输入端连接，所述第二开关管的栅极与所述第一开关管的集电极连接，且所述第二开关管的栅极通过一电阻接地；所述第二开关管的漏极和源极之间连接有第一RC串联电路，该第一RC串联电路中的电容并联连接有第二RC串联电路。

5.根据权利要求1或2或3所述的正弦波逆变器电压电流的控制电路，其特征在于：所述输出控制电路包括第一开关电路及第二开关电路，所述第一开关电路具有第三开关管及第三二极管，该第三开关管的集电极与连接端HHDRVA_P连接，该第三开关管的基极依次通过一电阻、第三二极管的阳极、第三二极管的阴极与所述电压电流比较电路的输出端连接，且所述第三二极管的阳极通过一电阻与所述SPWM信号输入端连接，所述第三开关管的发射极接地；

所述第二开关电路具有第四开关管及第四二极管，该第四开关管的集电极与连接端HHDRVB_P连接，该第四开关管的基极依次通过一电阻、第四二极管的阳极、第四二极管的阴极与所述电压电流比较电路的输出端连接，且所述第四二极管的阳极通过一电阻与所述SPWM信号输入端连接，所述第四开关管的发射极接地。

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