CN212969457U - 一种3000w高频型逆变器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种3000W高频型逆变器，通过设置第一变压器、第二变压器和开关电路，从两个方面降低系统的损耗，一方面四组结构相同的开关电路并联分流，每个开关管上的负载电流变小，工作温度降低，电路产生的热量较小，使开关电路的损耗降低，另一方面，变压器匝比减为原先单个变压器时的一半，副边电压减为原先的一半，副边串联后得到的电压等于原先的电压，由于匝比减小，较好解决了原、副边的耦合问题，使变压器损耗降低，最终使整个系统的损耗降低；通过设置并联电容器，利用电容电压滞后于电流的特性，抵消第一变压器和第二变压器工作产生的损耗，补偿电路中的无功损耗，进一步提高系统的功率转化效率。

Description

一种3000W高频型逆变器

技术领域

本实用新型涉及逆变器技术领域，尤其涉及一种3000W高频型逆变器。

背景技术

现有3000W高频型逆变器，在两级结构的纯正弦波输出逆变电源中，DC/DC 变换器用来作前一级的升压电路，推挽升压电路具有开关管开关损耗小，效率高等优点，由于要输出3000W高功率的电压，两个方面造成整个系统的损耗较大，一方面电路要输入的电流也随之变大，导致电路的温度升高，开关管的损耗增加；另一方面是因为电路的输入电压低，输出电压高，变压器存在原、副边的耦合问题，导致变压器损耗增加。

因此，为了解决上述问题，本实用新型提出了一种3000W高频型逆变器，从两个方面来降低系统的损耗，一方面通过降低开关管的温度，使得开关管的损耗降低；另一方面通过减小变压器的匝比，较好解决了初、次级的耦合问题，使变压器的损耗降低；最终3000W高频型逆变器整个系统的损耗降低，有效提高了系统的功率转换效率。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种3000W高频型逆变器，从两个方面来降低系统的损耗，一方面通过降低开关管的温度，使得开关管的损耗降低；另一方面通过减小变压器的匝比，较好解决了初、次级的耦合问题，使变压器的损耗降低；最终3000W高频型逆变器整个系统的损耗降低，有效提高了系统的功率转换效率。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种3000W高频型逆变器，其包括CPU芯片、整流模块和直流电源，还包括第一变压器、第二变压器、第一扩流电路、第二扩流电路、第三扩流电路和第四扩流电路；

第一扩流电路包括四组结构相同的开关电路；

CPU芯片的PWM1输出端口与第一扩流电路中四组开关电路的输入端电性连接，CPU芯片的PWM2输出端口与第三扩流电路中四组开关电路的输入端电性连接，第一扩流电路中四组开关电路的输出端均与第一变压器原边的一端电性连接，第三扩流电路中四组开关电路的输出端均与第一变压器原边的另一端电性连接，第一变压器副边的一端与整流模块的第一输入端电性连接，第一变压器副边的另一端与第二变压器副边的一端电性连接，直流电源与第一变压器的中心抽头电性连接；

CPU芯片的PWM1输出端口与第二扩流电路中四组开关电路的输入端电性连接，CPU芯片的PWM2输出端口与第四扩流电路中四组开关电路的输入端电性连接，第二扩流电路中四组开关电路的输出端均与第二变压器原边的一端电性连接，第四扩流电路中四组开关电路的输出端均与第二变压器原边的另一端电性连接，第二变压器副边的一端与第一变压器副边的另一端电性连接，第二变压器副边的另一端与整流模块的第二输入端电性连接，整流模块的输出端输出高压直流信号，直流电源与第二变压器的中心抽头电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括第一推挽模块和第二推挽模块；

CPU芯片的PWM1输出端口和PWM2输出端口分别与第一推挽模块和第二推挽模块的输入端一一对应电性连接，第一推挽模块的输出端分别与第一扩流电路和第二扩流电路中四组开关电路的输入端电性连接，第二推挽模块的输出端分别与第三扩流电路和第四扩流电路中四组开关电路的输入端电性连接。

更进一步优选的，开关电路包括电阻R7和场效应管Q1；

第一推挽模块的输出端通过电阻R7与场效应管Q1的栅极电性连接，场效应管Q1的源极接地，场效应管Q1的漏极与第一变压器原边的一端电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，直流电源采用输出为12V的直流电源。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括并联电容器；

并联电容器串联在第一变压器副边的一端和整流模块的第一输入端之间。

更进一步优选的，并联电容器包括电容C50-C54；

第一变压器副边的一端通过相互并联的电容C50-C54与整流模块的第一输入端电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括反馈模块；

反馈模块的输入端与整流单元的输出端电性连接，反馈模块的输出端与 CPU芯片的反馈输入端口电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括报警模块；

报警模块与CPU芯片的I/O口电性连接。

本实用新型的一种3000W高频型逆变器相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过设置第一变压器、第二变压器和开关电路，从两个方面降低系统的损耗，一方面四组结构相同的开关电路并联分流，每个开关管上的负载电流小，开关管工作温度降低，电阻阻值减小，电路产生的热量较小，使开关电路的损耗降低；另一方面，变压器匝比减为原先单个变压器时的一半，在输入电压一定时，副边电压减为原先的一半，副边串联后得到的电压等于原先的电压，由于匝比减小，较好解决了原、副边的耦合问题，全部变压器的原边损耗减为原先的一半，使变压器损耗降低；最终使系统的损耗降低，有效提高系统的功率转换效率；

(2)通过设置并联电容器，利用电容电压滞后于电流的特性，抵消第一变压器和第二变压器工作产生的损耗，补偿电路中的无功损耗，进一步提高系统的功率转化效率。

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为本实用新型的一种3000W高频型逆变器的系统结构图；

图2为本实用新型的一种3000W高频型逆变器中开关电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的一种3000W高频型逆变器包括CPU芯片、直流电源、第一推挽模块、第二推挽模块、第一扩流电路、第二扩流电路、第三扩流电路、第四扩流电路、第一变压器、第二变压器、并联电容器、整流模块、反馈模块和报警模块。

CPU芯片，用于给第一推挽模块和第二推挽模块提供PWM方波脉冲信号；对反馈模块反馈的整流模块输出的高压直流信号进行检测判断，当反馈模块反馈的整流模块输出的高压直流信号大于或小于设定的阈值时，CPU芯片通过调节输出的PWM方波脉冲信号的频率和占空比使整流模块输出的高压直流信号等于设定的阈值；当CPU检测到反馈模块反馈的整流模块输出的高压直流信号大于设定得报警阈值时，CPU发送一个脉冲信号给报警模块，报警模块报警。 CPU芯片的反馈输入端口与反馈模块的输出端电性连接，CPU芯片的PWM1输出端口和PWM2输出端口分别与第一推挽模块的输入端和第二推挽模块的输入端一一对应电性连接，CPU芯片的I/O口与报警模块电性连接。优选的，本实施例中，CPU芯片选用SG3525芯片。

第一推挽模块，用于放大CPU芯片的PWM1输出端口输出的PWM1方波脉冲信号；第二推挽模块，用于放大CPU芯片的PWM2输出端口输出的PWM2 方波脉冲信号。如图2所示，V1为第一推挽模块放大后的PWM1方波脉冲信号， V2为第二推挽模块放大后的PWM2方波脉冲信号。第一推挽模块和第二推挽模块的输入端分别与CPU芯片的PWM1输出端口和PWM2输出端口一一对应电性连接，第一推挽模块的输出端分别与第一扩流电路和第二扩流电路的输入端电性连接，第二推挽模块的输出端分别与第三扩流电路和第四扩流电路输入端电性连接。本实施例不涉及对第一推挽模块和第二推挽模块结构的改进，因此，在此不再累述第一推挽模块和第二推挽模块的电路结构。

直流电源，用于给第一变压器和第二变压器供电，提供12V的直流电源。直流电源分别与第一变压器和第二变压器的中心抽头电性连接。优选的，本实施例中，直流电源选用蓄电池。

第一扩流电路和第二扩流电路，对第一推挽模块输出的电流V1进行分流，第三扩流电路和第四扩流电路，对第二推挽模块输出的电流V2进行分流；CPU 芯片的PWM1输出端口与第一扩流电路的输入端电性连接，CPU芯片的PWM2 输出端口与第三扩流电路的输入端电性连接，第一扩流电路的输出端与第一变压器原边的一端电性连接，第三扩流电路的输出端与第一变压器原边的另一端电性连接；CPU芯片的PWM1输出端口与第二扩流电路的输入端电性连接，CPU 芯片的PWM2输出端口与第四扩流电路的输入端电性连接，第二扩流电路的输出端与第二变压器原边的一端电性连接，第四扩流电路的输出端与第二变压器原边的另一端电性连接。

第一扩流电路、第二扩流电路、第三扩流电路和第四扩流电路的电路结构可以相同也可以不相同，在本实施例中，设置第一扩流电路、第二扩流电路、第三扩流电路和第四扩流电路的结构相同。因此，在此只介绍第一扩流电路，第一扩流电路包括四组结构相同的开关电路，四组结构相同的开关电路并联分流，使每个开关电路上的负载电流变小，开关电路的工作温度降低，电阻阻值减小，电路产生的热量较小，使开关管的损耗降低。第一扩流电路中四组结构相同的开关电路的输入端均与CPU芯片的PWM1输出端口电性连接，第一扩流电路中四组结构相同的开关电路的输出端均与第一变压器原边的一端电性连接。

优选的，本实施例中，如图2所示，开关电路包括电阻R7和场效应管Q1；第一推挽模块的输出端通过电阻R7与场效应管Q1的栅极电性连接，场效应管 Q1的源极接地，场效应管Q1的漏极与第一变压器原边的一端电性连接。开关电路的工作原理为：四组结构相同的开关电路并联分流，每个开关电路上的负载电流小，开关电路工作温度降低，电阻阻值减小，电路产生的热量较小，电路损耗降低，功率转换效率提高；电阻R7为保护电阻，防止静电损坏场效应管。

第一变压器和第二变压器，将直流电源输入的直流电压信号转化成交流电压信号，并放大交流电压信号的电压值；第一变压器和第二变压器组成双变压器串联结构，使每个变压器的匝比比单变压器结构减少一半，单个电压器副边电压减为原来的一半，然后通过副边串联得到原先需要的电压，由于变压器匝比减少，较好解决了原、副边的耦合问题，使第一变压器和第二变压器的损耗降低，流过第一变压器和第二变压器原边的电流都减半，全部变压器的原边损耗也减为原先的一半，实现降低变压器的损耗。如图2所示，第一变压器用T1 表示，第二变压器用T2表示。第一变压器原边的一端与第一扩流电路中四组开关电路的输出端均电性连接，第一变压器原边的另一端与第三扩流电路中四组开关电路的输出端均电性连接，第一变压器副边的一端与整流模块的第一输入端电性连接，第一变压器副边的另一端与第二变压器副边的一端电性连接，直流电源与第一变压器的中心抽头电性连接；第二变压器原边的一端与第二扩流电路中四组开关电路的输出端均电性连接，第二变压器原边的另一端与第四扩流电路中四组开关电路的输出端均电性连接，第二变压器副边的一端与第一变压器副边的另一端电性连接，第二变压器副边的另一端与整流模块的第二输入端电性连接，整流模块的输出端输出高压直流信号，直流电源与第二变压器的中心抽头电性连接。

并联电容器，用于补偿电路中的无功损耗，提高电路效率。并联电容器串联在第一变压器副边的一端和整流模块的第一输入端之间。优选的，本实施例中，如图2所示，并联电容器包括电容C50-C54，第一变压器副边的一端通过相互并联的电容C50-C54与整流模块的第一输入端电性连接。并联电容器的工作原理为：电容C50-C54为补偿电容，利用电容电压滞后于电流的特性，将补偿电容接入变压器的输出线路中来抵消第一变压器和第二变压器工作产生的损耗。

整流模块，用于将第一变压器和第二变压器输出的交流信号转换为高压直流信号。第一变压器副边的一端与整流模块的第一输入端电性连接，第二变压器副边的另一端与整流模块的第二输入端电性连接，整流模块的输出端输出高压直流信号。本实施例不涉及对整流模块的改进，因此，在此不再累述整流模块的电路结构。

反馈模块，用于将整流模块输出的高压直流信号反馈给CPU芯片。反馈模块的输入端与整流模块的输出端电性连接，反馈模块的输出端与CPU芯片的反馈输入端口电性连接。本实施例不涉及对反馈模块结构的改进，因此，在此不再累述反馈模块的电路结构。

报警模块，用于当系统电路中电流过流时发出警报。报警模块与CPU芯片的I/O口电性连接。本实施例不涉及对报警模块电路结构的改进，因此，在此不再累述报警模块的电路结构。优选的，本实施例中，报警模块选用蜂鸣器报警模块。

本实用新型的工作原理是：CPU芯片的PWM1输出端口和PWM2输出端口分别输出PWM1和PWM2两路方波信号到第一推挽模块和第二推挽模块，第一推挽模块和第二推挽模块并联使输出电流叠加，放大输入的PWM脉冲信号。放大后的电流分别输入到第一扩流电路、第二扩流电路、第三扩流电路和第四扩流电路，四组并联的扩流电路对第一推挽模块和第二推挽模块输出的电流进行分流，每组扩流电路设置四组开关电路并联分流，每个开关电路上的负载电流小，开关电路工作温度降低，电阻阻值减小，电路产生的热量较小，使电路损耗降低。第一扩流电路和第二扩流电路分流后的电流分别输入到第一变压器原边的一端和第二变压器原边的一端，第三扩流电路和第四扩流电路分流后的电流分别输入到第一变压器原边的另一端和第二变压器原边的另一端，同时直流电源给变压器提供12V的直流，使第一变压器和第二变压器产生电磁感应，每个变压器的匝比比单变压器结构减少一半，单个电压器副边电压减为原来的一半，由于变压器匝比减少，较好解决了原、副边的耦合问题，使第一变压器和第二变压器的损耗降低，流过第一变压器和第二变压器原边的电流都减半，全部变压器的原边损耗也减为原先的一半，实现降低变压器的损耗；通过第一变压器副边的一端和第一变压器副边的另一端分别与整流模块电性连接，第一变压器副边的另一端与第二变压器副边的一端电性连接，最终变压器输出的电压为原来的电压，变压器将接收到的直流转换为大功率的交流信号。并联电容器串联在第一变压器副边的一端和整流模块的第一输入端之间，利用电容电压滞后于电流的特性，抵消第一变压器和第二变压器工作产生的损耗，补偿电路中的无功损耗，进一步提高系统的功率转化效率。变压器输出的交流信号输入到整流模块进行整流，整流模块输出稳定的的高压直流信号，同时反馈模块实时采集整流模块输出的高压直流信号并反馈给CPU芯片，当反馈模块反馈的整流模块输出的高压直流信号大于或小于设定的阈值时，CPU芯片通过调节输出的PWM方波脉冲信号的频率和占空比使整流模块输出的高压直流信号等于设定的阈值，当CPU检测到反馈模块反馈的整流模块输出的高压直流信号大于设定得报警阈值时，CPU发送一个脉冲信号给报警模块，报警模块报警，对电路进行保护。

本实施例的有益效果为：通过设置第一变压器、第二变压器和开关电路，从两个方面降低系统的损耗，一方面四组结构相同的开关电路并联分流，每个开关管上的负载电流小，开关管工作温度降低，电阻阻值减小，电路产生的热量较小，使开关电路的损耗降低；另一方面，变压器匝比减为原先单个变压器时的一半，在输入电压一定时，副边电压减为原先的一半，副边串联后得到的电压等于原先的电压，由于匝比减小，较好解决了原、副边的耦合问题，全部变压器的原边损耗减为原先的一半，使变压器损耗降低；最终使系统的损耗降低，有效提高系统的功率转换效率；

通过设置并联电容器，利用电容电压滞后于电流的特性，抵消第一变压器和第二变压器工作产生的损耗，补偿电路中的无功损耗，进一步提高系统的功率转化效率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，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 (8)

1.一种3000W高频型逆变器，其包括CPU芯片、整流模块和直流电源，其特征在于：还包括第一变压器、第二变压器、第一扩流电路、第二扩流电路、第三扩流电路和第四扩流电路；

所述第一扩流电路包括四组结构相同的开关电路；

所述CPU芯片的PWM1输出端口与第一扩流电路中四组开关电路的输入端电性连接，CPU芯片的PWM2输出端口与第三扩流电路中四组开关电路的输入端电性连接，第一扩流电路中四组开关电路的输出端均与第一变压器原边的一端电性连接，第三扩流电路中四组开关电路的输出端均与第一变压器原边的另一端电性连接，第一变压器副边的一端与整流模块的第一输入端电性连接，第一变压器副边的另一端与第二变压器副边的一端电性连接，直流电源与第一变压器的中心抽头电性连接；

所述CPU芯片的PWM1输出端口与第二扩流电路中四组开关电路的输入端电性连接，CPU芯片的PWM2输出端口与第四扩流电路中四组开关电路的输入端电性连接，第二扩流电路中四组开关电路的输出端均与第二变压器原边的一端电性连接，第四扩流电路中四组开关电路的输出端均与第二变压器原边的另一端电性连接，第二变压器副边的一端与第一变压器副边的另一端电性连接，第二变压器副边的另一端与整流模块的第二输入端电性连接，整流模块的输出端输出高压直流信号，直流电源与第二变压器的中心抽头电性连接。

2.如权利要求1所述的一种3000W高频型逆变器，其特征在于：还包括第一推挽模块和第二推挽模块；

所述CPU芯片的PWM1输出端口和PWM2输出端口分别与第一推挽模块和第二推挽模块的输入端一一对应电性连接，第一推挽模块的输出端分别与第一扩流电路和第二扩流电路中四组开关电路的输入端电性连接，第二推挽模块的输出端分别与第三扩流电路和第四扩流电路中四组开关电路的输入端电性连接。

3.如权利要求2所述的一种3000W高频型逆变器，其特征在于：所述开关电路包括电阻R7和场效应管Q1；

所述第一推挽模块的输出端通过电阻R7与场效应管Q1的栅极电性连接，场效应管Q1的源极接地，场效应管Q1的漏极与第一变压器原边的一端电性连接。

4.如权利要求1所述的一种3000W高频型逆变器，其特征在于：所述直流电源采用输出为12V的直流电源。

5.如权利要求1所述的一种3000W高频型逆变器，其特征在于：还包括并联电容器；

所述并联电容器串联在第一变压器副边的一端和整流模块的第一输入端之间。

6.如权利要求5所述的一种3000W高频型逆变器，其特征在于：所述并联电容器包括电容C50-C54；

所述第一变压器副边的一端通过相互并联的电容C50-C54与整流模块的第一输入端电性连接。

7.如权利要求1所述的一种3000W高频型逆变器，其特征在于：还包括反馈模块；

所述反馈模块的输入端与整流单元的输出端电性连接，反馈模块的输出端与CPU芯片的反馈输入端口电性连接。

8.如权利要求1所述的一种3000W高频型逆变器，其特征在于：还包括报警模块；

所述报警模块与CPU芯片的I/O口电性连接。

Images