CN211606396U - 后备式纯正弦波逆变电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种后备式纯正弦波逆变电源，其包括电池、直流输入端、交流输入端、交流输出端、切换电路、控制电路、DC‑DC隔离升压电路和DC‑AC逆变电路，所述控制电路包括单片机和多路采样隔离电路，所述单片机分别与多路所述采样隔离电路相连，多路所述采样隔离电路分别与所述切换电路、DC‑DC隔离升压电路和DC‑AC逆变电路相连以用于采集各路输入输出电压或电流，所述单片机分别输出互补的PWM脉冲信号和互补的SPWM脉冲信号至DC‑DC隔离升压电路和DC‑AC逆变电路，以作为驱动信号分别控制DC‑DC隔离升压电路稳压输出和控制DC‑AC逆变电路稳压输出纯正弦波交流电。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源设备技术领域，具体涉及一种后备式纯正弦波逆变电源。
背景技术
逆变电源是一种在市电停电的情况下，能为用电设备提供持续的稳压稳频的交流电输出的电源装置。逆变电源，根据工作方式，分为后备式、在线互动式及在线式三大类。后备式逆变电源在市电正常时，由市电通过简单滤波输出供给用电设备，蓄电池处于充电状态；当停电时，逆变器工作，将电池提供的直流电转变为稳定的交流电输出给用电设备。因此，平时市电正常时，逆变器不工作，只有在市电停电蓄电池放电时才开始工作。
单片机(Single-Chip Microcomputer)是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路等多种功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。现有的单片机已发展非常成熟，完全可以根据需求设置输出脉宽、控制电流电压的输入输出数值和控制开关等功能。
传统后备式逆变电源是修正正弦波逆变电源，修正正弦波逆变电源是一种介于正弦波和方波之间的一种波形，其输出波形处于正向最大值到负向最大值之间有一个时间间隔，是由折线组成，属于方波范畴。其连续性不好并且存在20％的谐波失真，在正负半波交越的地方有阶梯，存在交越失真，在对精密设备供电时会出现干扰问题，也会对通讯设备造成高频干扰，并且不适合带感性类负载，负载适应性不强，抗负载冲击性差。
实用新型内容
有鉴于此，有必要提供一种可靠、纯净、适用性强的后备式纯正弦波逆变电源，提高抗负载适应性和冲击性。
一种后备式纯正弦波逆变电源，其包括电池、直流输入端、交流输入端、交流输出端、切换电路、控制电路、DC-DC隔离升压电路和DC-AC逆变电路，所述电池与直流输入端相连，所述切换电路、DC-DC隔离升压电路和DC-AC逆变电路分别具有输入端和输出端，所述控制电路包括单片机和多路采样隔离电路，所述单片机与多路所述采样隔离电路分别相连，多路所述采样隔离电路分别与所述切换电路、DC-DC隔离升压电路和DC-AC逆变电路相连以用于采集各路输入输出电压或电流，所述单片机分别输出互补的PWM脉冲信号和互补的SPWM脉冲信号至DC-DC隔离升压电路和DC-AC逆变电路，以作为驱动信号分别控制DC-DC隔离升压电路稳压输出和控制DC-AC逆变电路稳压输出纯正弦波交流电。
优选地，所述直流输入端为DC-DC隔离升压电路的输入端，与电池输出端相连，所述DC-DC隔离升压电路输出端与DC-AC逆变电路的输入端相连，所述交流输入端、DC-AC逆变电路输出端分别与切换电路输入端相连，所述切换电路输出端与交流输出端相连。
优选地，所述采样隔离电路具有多个采样输入端，包括直流输入采样输入端、DC-DC隔离升压输出采样输入端、DC-AC逆变输出采样输入端和交流输入采样输入端；所述直流输入采样输入端连接于直流输入端，用于采集DC-DC隔离升压电路输入电压和输入电流；所述DC-DC隔离升压输出采样输入端连接于DC-DC隔离升压电路输出端，用于采集DC-DC隔离升压的输出电压和输出电流；所述DC-AC逆变输出采样输入端连接于DC-AC逆变电路输出端，用于采集DC-AC逆变电路的输出电压和输出电流；所述交流输入采样输入端连接于交流输入端，用于采集交流输入的电压和相位。
优选地，所述DC-DC隔离升压电路为全桥拓扑电路，包括多个MOS管、高频变压器、整流二极管和电容，所述MOS管、高频变压器、整流二极管、电容依次耦合相连。
优选地，所述DC-AC逆变电路为逆变全桥拓扑电路，包括MOS管、电感和电容，所述MOS管、电感和电容依次耦合相接。
优选地，所述切换电路包括继电器驱动电路和与所述继电器驱动电路相连的两个继电器，两个所述继电器为第一继电器和第二继电器，所述第一继电器的常开端与交流输入端相连，所述第一继电器的公共端与第二继电器的常闭端相连，所述第二继电器的常开端与所述DC-AC逆变电路的输出端相连，所述第二继电器的公共端与交流输出端相连。
优选地，所述继电器驱动电路具有驱动信号输入端，所述驱动信号输入端与交流输入采样输入端相连，用于接收控制电路发出的切换驱动信号。
上述后备式纯正弦波逆变电源，采用单片机，利用单片机本身集成度高，编程灵活，功能强大的优点控制整个电路，工作可靠稳定；单片机输出的2路互补PWM脉冲信号，给DC-DC隔离升压电路提供驱动信号，可以控制DC-DC稳压输出直流，稳压精度高，动态响应速度快；输出的2路互补SPWM脉冲信号，作为DC-AC逆变电路的驱动信号，可以使DC-AC逆变输出纯正弦波，输出波形质量高，谐波小。
附图说明
图1是本实用新型实施例的后备式纯正弦波逆变电源的原理框图示意图。
图2是本实用新型实施例的后备式纯正弦波逆变电源的切换电路原理示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例和附图对本实用新型进行详细说明。
请参阅图1，示出本实用新型实施例的一种后备式纯正弦波逆变电源，其包括电池、直流输入端、交流输入端、交流输出端、切换电路3、控制电路4、DC-DC隔离升压电路1和DC-AC逆变电路2，所述切换电路3、DC-DC隔离升压电路1和DC-AC逆变电路2分别具有输入端和输出端。所述控制电路4包括单片机和多路采样隔离电路，所述单片机与多路所述采样隔离电路分别相连。优选地，多路所述采样隔离电路分别与所述切换电路3、DC-DC隔离升压电路1和DC-AC逆变电路2相连以用于采集各路输入输出电压或电流，所述单片机分别输出互补的PWM脉冲信号和互补的SPWM脉冲信号至DC-DC隔离升压电路1和DC-AC逆变电路2，以作为驱动信号分别控制DC-DC隔离升压电路1稳压输出和控制DC-AC逆变电路2稳压输出纯正弦波交流电。
优选地，所述电池与直流输入端相连，所述直流输入端为DC-DC隔离升压电路1的输入端，电池输出端输出的直流电压、直流电流通过直流输入端输入至DC-DC隔离升压电路1，所述DC-DC隔离升压电路1输出端与DC-AC逆变电路2的输入端相连，所述交流输入端、DC-AC逆变电路2输出端分别与切换电路3输入端相连，所述切换电路3输出端与交流输出端相连。进一步地，所述交流输入端用于输入市电。
优选地，所述采样隔离电路具有多个采样输入端，包括直流输入采样输入端41、DC-DC隔离升压输出采样输入端42、DC-AC逆变输出采样输入端43和交流输入采样输入端44；所述直流输入采样输入端41连接于直流输入端，用于采集DC-DC隔离升压电路1的输入电压和输入电流；所述DC-DC隔离升压输出采样输入端42连接于DC-DC隔离升压电路1的输出端，用于采集DC-DC隔离升压电路1的输出电压和输出电流；所述DC-AC逆变输出采样输入端43连接于DC-AC逆变电路2的输出端，用于采集DC-AC逆变电路2的输出电压和输出电流；所述交流输入采样输入端44连接于交流输入端，用于采集交流输入的电压和相位。
具体地，所述控制电路4的采样隔离电路采集DC-DC隔离升压电路1的输入电压、输出电压(即母线调压)和输出电流，单片机输出2路互补的PWM脉冲信号、开关机信号至DC-DC隔离升压电路1，控制DC-DC隔离升压电路1稳压输出DC360V直流；控制电路4的采样隔离电路采集DC-AC逆变电路2的输出电压和电流，单片机输出2路互补的SPWM脉冲信号，控制DC-AC逆变电路2稳压输出AC220V/50HZ纯正弦波交流电。
优选地，所述DC-DC隔离升压电路1为全桥拓扑电路，包括多个MOS管、高频变压器、整流二极管和电容，所述MOS管、高频变压器、整流二极管和电容依次耦合相连。进一步地，本实用新型实施例中，所述DC-DC隔离升压电路1由四个MOS管Q1-Q4、高频变压器T1、整流二极管D1和滤波大电解电容C1组成。更进一步地，高频变压器T1的次级绕组的匝数和初级绕组的匝数决定电压升压或降压，本实用新型实施例中，高频变压器T1的次级绕组的匝数多于初级绕组的匝数，DC/DC升降压电路工作在DC-DC升压状态，在单片机的控制下，DC-DC隔离升压电路1将直流输入端输入的直流电压隔离升压到稳定的DC360V直流，供后级DC-AC逆变使用。
优选地，所述DC-AC逆变电路2为逆变全桥拓扑电路，包括MOS管、电感和电容，所述MOS管、电感和电容依次耦合相接。进一步地，本实用新型实施例中，所述DC-AC逆变电路2由四个MOS管Q5-Q8、滤波电感L1、滤波电容C2组成，逆变全桥将DC-DC隔离升压电路输出的直流电DC360V逆变成高频SPWM交流电，经过滤波电感L1、滤波电容C2组成的LC滤波后输出纯正弦波。
请参阅图2，所述切换电路3包括继电器驱动电路和与所述继电器驱动电路相连的两个继电器，两个所述继电器为第一继电器RLY1和第二继电器RLY2，所述第一继电器RLY1的常开端与交流输入端相连，所述第一继电器RLY1的公共端与第二继电器RLY2的常闭端相连，所述第二继电器RLY2的常开端与所述DC-AC逆变电路2的输出端相连，所述第二继电器RLY2的公共端与交流输出端相连。
优选地，所述继电器驱动电路具有驱动信号输入端，所述驱动信号输入端与交流输入采样输入端相连，用于接收控制电路4发出的切换驱动信号。
进一步地，所述后备式纯正弦波逆变电源工作过程如下：当控制电路4检测到直流接入端的电压正常且交流输入端没有输入或输入不正常时，进入逆变模式：控制电路4向DC-DC隔离升压电路的4个MOS管Q1-Q4输出两组互补的PWM脉冲驱动信号，4个MOS管Q1-Q4处在间歇开关的工作状态，DC-DC隔离升压电路1将直流输入端的直流电转变为高频交流电，接入高频变压器T1的初级绕组，经变压器T1耦合到次级绕组；高频变压器T1的次级绕组接全桥整流电路，将次级绕组耦合的高频交流电整流成直流电，DC-AC逆变电路2将DC-DC隔离升压电路1整流后得到的直流电逆变成220V/50HZ稳频稳压的纯正弦波交流电。
更进一步地，当控制电路4检测到交流输入端输入正常时，进入旁路模式：关闭DC-DC隔离升压电路的1两路PWM脉冲驱动信号和DC-AC逆变电路2的两路SPWM脉冲驱动信号，控制第一继电器RLY1闭合、第二继电器RLY2不闭合，输出切换电路3连接交流输入端与交流输出端，即交流输入经过切换电路3的继电器触点后直接对负载供电，后备式纯正弦波逆变电源工作在市电旁路输出状态。
上述后备式纯正弦波逆变电源，DC-DC隔离升压电路1的稳压精度高，动态响应速度快；DC-AC逆变电路2输出波形质量高，谐波小，当市电正常时，逆变电源优先市电供给给负载；当市电停电或不正常时，后备式纯正弦波逆变电源立即将储存在蓄电池组中的直流电逆变成纯正弦波交流电供给负载，确保负载不间断供电。可以达到通信系统、铁路系统、电力系统的要求，满足通信、铁路、电力各个应用环境对供电电源高品质和高可靠性的要求，并适用于一切对电源干扰敏感，需要可靠、净化的不间断正弦波交流输出系统。
需要说明的是，本实用新型并不局限于上述实施方式，根据本实用新型的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本实用新型的创造精神所做的变化，都应包含在本实用新型所要求保护的范围之内。
Claims (7)
1.一种后备式纯正弦波逆变电源，包括电池、直流输入端、交流输入端、交流输出端、切换电路、控制电路、DC-DC隔离升压电路和DC-AC逆变电路，所述电池与直流输入端相连，所述切换电路、DC-DC隔离升压电路和DC-AC逆变电路分别具有输入端和输出端，其特征在于，所述控制电路包括单片机和多路采样隔离电路，所述单片机与多路所述采样隔离电路分别相连，多路所述采样隔离电路分别与所述切换电路、DC-DC隔离升压电路和DC-AC逆变电路相连以用于采集各路输入输出电压或电流，所述单片机分别输出互补的PWM脉冲信号和互补的SPWM脉冲信号至DC-DC隔离升压电路和DC-AC逆变电路，以作为驱动信号分别控制DC-DC隔离升压电路稳压输出和控制DC-AC逆变电路稳压输出纯正弦波交流电。
2.如权利要求1所述的后备式纯正弦波逆变电源，其特征在于，所述直流输入端为DC-DC隔离升压电路的输入端，与电池输出端相连，所述DC-DC隔离升压电路输出端与DC-AC逆变电路的输入端相连，所述交流输入端、DC-AC逆变电路输出端分别与切换电路输入端相连，所述切换电路输出端与交流输出端相连。
3.如权利要求2所述的后备式纯正弦波逆变电源，其特征在于，所述采样隔离电路具有多个采样输入端，包括直流输入采样输入端、DC-DC隔离升压输出采样输入端、DC-AC逆变输出采样输入端和交流输入采样输入端；所述直流输入采样输入端连接于直流输入端，用于采集DC-DC隔离升压电路输入电压和输入电流；所述DC-DC隔离升压输出采样输入端连接于DC-DC隔离升压电路输出端，用于采集DC-DC隔离升压的输出电压和输出电流；所述DC-AC逆变输出采样输入端连接于DC-AC逆变电路输出端，用于采集DC-AC逆变电路的输出电压和输出电流；所述交流输入采样输入端连接于交流输入端，用于采集交流输入的电压和相位。
4.如权利要求1所述的后备式纯正弦波逆变电源，其特征在于，所述DC-DC隔离升压电路为全桥拓扑电路，包括多个MOS管、高频变压器、整流二极管和电容，所述MOS管、高频变压器、整流二极管、电容依次耦合相连。
5.如权利要求1所述的后备式纯正弦波逆变电源，其特征在于，所述DC-AC逆变电路为逆变全桥拓扑电路，包括MOS管、电感和电容，所述MOS管、电感和电容依次耦合相接。
6.如权利要求1所述的后备式纯正弦波逆变电源，其特征在于，所述切换电路包括继电器驱动电路和与所述继电器驱动电路相连的两个继电器，两个所述继电器为第一继电器和第二继电器，所述第一继电器的常开端与交流输入端相连，所述第一继电器的公共端与第二继电器的常闭端相连，所述第二继电器的常开端与所述DC-AC逆变电路的输出端相连，所述第二继电器的公共端与交流输出端相连。
7.如权利要求6所述的后备式纯正弦波逆变电源，其特征在于，所述继电器驱动电路具有驱动信号输入端，所述驱动信号输入端与交流输入采样输入端相连，用于接收控制电路发出的切换驱动信号。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116208001A (zh) * | 2023-02-17 | 2023-06-02 | 深圳市比尔达科技有限公司 | 恒功率纯正弦波输出电路、装置及供电系统 |
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- 2020-04-15 CN CN202020564892.9U patent/CN211606396U/zh active Active
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