CN217693072U - 二倍压整流半桥逆变的电压暂降保护器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子设备技术领域，揭示了二倍压整流半桥逆变的电压暂降保护器，包括进线保护及预充电电路、二倍压整流电路、半桥逆变电路、滤波电路、门极驱动电路、其他开关电源电路和主控制芯片电路；进线保护及预充电电路与二倍压整流电路连接，二倍压整流电路与半桥逆变电路连接，半桥逆变电路与滤波电路连接，半桥逆变电路的驱动端与门极驱动电路连接，门极驱动电路与其他开关电源电路连接，门极驱动电路的输入端与主控制芯片电路连接。本实用新型提供的二倍压整流半桥逆变的电压暂降保护器，可以实现电网电压出现异常时，由内部储能电容提供电荷，保证逆变状态，从而保证接触器、继电器、变频器、软启动器等设备能够连续运行。

Description

二倍压整流半桥逆变的电压暂降保护器

技术领域

本实用新型涉及电子设备技术领域，特别涉及一种二倍压整流半桥逆变的电压暂降保护器。

背景技术

随着我国国民经济的发展，大量自动化设备及新型电子设备的使用。电压暂降带来的危害和影响越来越突出；在用户电能质量投诉中，90%以上是电压暂降引起的。据统计和案例反映，造成用电设备异常运行和停电的绝大部分因素是电压暂降问题，电压暂降发生频次高，事故原因不易查找。专家们认为，电压暂降已上升为最重要的电能质量问题，已成为信息社会对供电质量提出的新挑战。很多高要求应用场合，要求设备可以在电压暂降发生后，连续工作不停机。

目前，国内涌现很多针对电压暂降问题的解决产品，电压暂降保护器能够针对接触器、继电器、软启动器、变频器等敏感性负载。解决电压暂降对设备连续运行的影响。目前电压暂降保护器的主流原理分为两大类，交-直流切换类型，正常运行时使用市电，市电异常时，利用内部储存的电容输出直流，保证负载能够连续吸合，从而达到设备连续运行的效果。还有一种是不间断交流，分为在线式及交-交切换的类型；而交流的电能来源为逆变得到，逆变的全桥方案是最为通用的方案，但是全桥逆变以后，输出端无N线，定义的N线也非市电的N线，无法做到其与大地之间电压差很小，这样会给指示灯及继电器等辅助造成干扰，情况严重时将造成设备偷启。

实用新型内容

为了解决干扰问题，本实用新型提供了一种二倍压整流半桥逆变的电压暂降保护器，可以实现电网电压出现异常时，由内部储能电容提供电荷，保证逆变状态，从而保证接触器、继电器、变频器、软启动器等设备能够连续运行。

本实用新型提供了一种二倍压整流半桥逆变的电压暂降保护器，包括进线保护及预充电电路、二倍压整流电路、半桥逆变电路、滤波电路、门极驱动电路、其他开关电源电路和主控制芯片电路；

所述进线保护及预充电电路与所述二倍压整流电路连接，所述二倍压整流电路与所述半桥逆变电路连接，所述半桥逆变电路与所述滤波电路连接，所述半桥逆变电路的驱动端与所述门极驱动电路连接，所述门极驱动电路与所述其他开关电源电路连接，所述门极驱动电路的输入端与所述主控制芯片电路连接。

进一步地，所述进线保护及预充电电路包括压敏电阻YM1、电容CX1、熔断器F1、电阻R6、继电器K1、二极管D5、三极管Q1、电阻R12、电阻R13；

所述压敏电阻YM1的一端与LIn、电容CX1的一端、熔断器F1的一端连接，压敏电阻YM1的另一端与NIn、电容CX1的另一端、电阻R6的一端、继电器K1的第三引脚连接，熔断器F1的另一端与L-In连接，电阻R6的另一端与VDC、继电器K1的第二引脚连接，继电器K1的第一引脚与+12V、二极管D5的负极连接，继电器K1的第四引脚与二极管D5的正极、三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的发射极与DGND、电阻R12的一端连接，三极管Q1的基极与电阻R12的另一端、电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与所述主控制芯片电路连接。

进一步地，所述进线保护及预充电电路采用压敏电阻限制进线电压，对所述二倍压整流电路中电解电容进行预充电，当电压达到额定电压时，将电阻并联掉。

进一步地，所述二倍压整流电路包括二极管D1、二极管D3、电容C1、电容C5、电阻R1、电阻R5、电阻R7、电阻R10；

所述二极管D1的正极与L-In、二极管D3的负极连接，二极管D1的负极与+600V、电容C1的正极、电阻R1的一端连接，电阻R1另一端与电阻R5的一端连接，电容C1的负极与VDC、电容C5的正极、电阻R5的另一端、电阻R7的一端连接，二极管D3的正极与GND2、电容C5的负极、电阻R10的一端连接，电阻R7的另一端与电阻R10的另一端连接。

进一步地，所述二倍压整流电路将单相交流电变成脉动直流，经过电解电容对脉动直流进行平波；当市电是正向时，电流经过正向的二极管D1给正向电解电容C1充电；当市电为负半波时，电流经过负向的二极管D3给负向电解电容C5充电；其中，电阻为均匀电阻及固定放电电阻。

进一步地，所述半桥逆变电路包括IGBT S1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管D2、电容C2、IGBT S2、电阻R8、电阻R9、电阻R11、二极管D4；

所述IGBT S1的集电极与+600V、电容C2的一端连接，IGBT S1的门极与电阻R2的一端、电阻R3的一端、电阻R4的一端连接，电阻R2的另一端与PosHalf、二极管D2的负极连接，二极管D2的正极与电阻R3的另一端连接，电阻R4的另一端与IGBT S1的发射极、VSHalf、IGBT S2的集电极连接，IGBT S2的门极与电阻R8的一端、电阻R9的一端、电阻R11的一端连接，电阻R8的另一端与NegHalf、二极管D4的负极连接，二极管D4的正极与电阻R9的另一端连接，电阻R11的另一端与IGBT S2的发射极、GND2、电容C2的另一端连接。

进一步地，所述半桥逆变电路将直流电转换成交流电，当逆变交流是正半波时，上管IGBT S1进行PWM控制；当逆变交流是负半波时，下管IGBT S2进行PWM控制，上下波PWM控制数据一致；半桥输出的一根线为火线，零线直流由整流电解电容的中点引出，半桥逆变的零线为进线零线。

进一步地，所述滤波电路包括电感L1、电容C3、电容C4、熔断器F2、熔断器F3；

所述电感L1的一端与VSHalf连接，电感L1的另一端与电容C3的一端、电容C4的一端、熔断器F2的一端连接，熔断器F2的另一端与L连接，电容C3的另一端与VDC、电容C4的另一端、熔断器F3的一端连接，熔断器F3的另一端与N连接。

进一步地，所述二倍压整流电路、半桥逆变电路、滤波电路输入输出的零线为同一根线。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的二倍压整流半桥逆变的电压暂降保护器，整流采用的二倍压整流电路，能够将单相市电整流成220V*1.414*2的电压（也可以是三相半桥整流电路，这样能够更好的屏蔽掉因为某一相电压暂降导致的停机问题，减少储能电容的负担，延长产品使用寿命，电容电压波动更小），市电N线将经过电容的中点，输出给负载；半桥逆变电路只控制火线，逆变电路配置滤波电路，使得本实用新型的电压暂降保护器可以实现电网电压出现异常时，由内部储能电容提供电荷，保证逆变状态，从而保证接触器、继电器、变频器、软启动器等设备能够连续运行。桥式逆变电路结构简单、器件少、成本低，两个电容的串联中心作为中性参考点，不会带来直流分量和磁偏，适合小容量的特种电源使用。

附图说明

图1为本实用新型二倍压整流半桥逆变的电压暂降保护器的结构示意图；

图2为本实用新型中进线保护及预充电电路图；

图3为本实用新型中二倍压整流电路图；

图4为本实用新型中半桥逆变电路图；

图5为本实用新型中滤波电路电路图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型提供了一种二倍压整流半桥逆变的电压暂降保护器，包括进线保护及预充电电路、二倍压整流电路、半桥逆变电路、滤波电路、门极驱动电路、其他开关电源电路和主控制芯片电路；

所述进线保护及预充电电路与所述二倍压整流电路连接，所述二倍压整流电路与所述半桥逆变电路连接，所述半桥逆变电路与所述滤波电路连接，所述半桥逆变电路的驱动端与所述门极驱动电路连接，所述门极驱动电路与所述其他开关电源电路连接，所述门极驱动电路的输入端与所述主控制芯片电路连接。

本实施例中，利用最少的器件数量，最简洁的二倍压整流电路及半桥逆变电路，使用电子开关器件，实现输入输出共N线，对其他设备干扰最小的不间断交流输出电路。不仅限于接触器、继电器等为负载的设备，亦保护控制回路等其他类设备，例如马达保护器等。且不仅限于举例中的单相电压输入，亦保护三相电压输入的二倍压电路。

在一个实施例中，如图2所示，所述进线保护及预充电电路包括压敏电阻YM1、电容CX1、熔断器F1、电阻R6、继电器K1、二极管D5、三极管Q1、电阻R12、电阻R13；

所述压敏电阻YM1的一端与LIn、电容CX1的一端、熔断器F1的一端连接，压敏电阻YM1的另一端与NIn、电容CX1的另一端、电阻R6的一端、继电器K1的第三引脚连接，熔断器F1的另一端与L-In连接，电阻R6的另一端与VDC、继电器K1的第二引脚连接，继电器K1的第一引脚与+12V、二极管D5的负极连接，继电器K1的第四引脚与二极管D5的正极、三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的发射极与DGND、电阻R12的一端连接，三极管Q1的基极与电阻R12的另一端、电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与所述主控制芯片电路连接。

本实施例中，进线压敏电阻能够很好的保证系统过电压的保护，熔断器能够保证输入电流在电子器件的承受范围内，而进线保护电路的电容是为了吸收进线电源中的高频干扰。预充电电路是放置上电时刻为交流电的波峰位置，此时电压瞬时值最高，直接经过二极管给电解电容充电，会有短暂的短路时间，造成流过回路的电流最大，因此电解电容的与充电过程很重要，先由主回路N线上的电阻限制最大的瞬时电流不超过16A以内；此时实施检测直流母线电压值，当母线电压接近600V时，主控芯片控制继电器的驱动信号为高电平，此时继电器线圈经过三极管的驱动吸合，限流电阻被并联，电流不再经过限流电阻，整个电路起到对系统的保护作用。

在一个实施例中，所述进线保护及预充电电路采用压敏电阻限制进线电压，对所述二倍压整流电路中电解电容进行预充电，当电压达到额定电压时，将电阻并联掉。

本实施例中，进线保护及预充电电路使用压敏电阻限制进线电压，能够防止过电压对设备造成损坏，具有过电流保护器件，预充电电路利用电阻限流功能；进行对二倍压整流电路中电解电容预充电，当电压达到接近额定电压时，将电阻并联掉，从而能够达到缓冲启动的作用。

在一个实施例中，如图3所示，所述二倍压整流电路包括二极管D1、二极管D3、电容C1、电容C5、电阻R1、电阻R5、电阻R7、电阻R10；

所述二极管D1的正极与L-In、二极管D3的负极连接，二极管D1的负极与+600V、电容C1的正极、电阻R1的一端连接，电阻R1另一端与电阻R5的一端连接，电容C1的负极与VDC、电容C5的正极、电阻R5的另一端、电阻R7的一端连接，二极管D3的正极与GND2、电容C5的负极、电阻R10的一端连接，电阻R7的另一端与电阻R10的另一端连接。

本实施例中，进线N线直接连接两个串联电容的中点，这样进线电源如果是正半波，电能就通过正向二极管向+600V电解电容充电，当进线电源为负半波时，电能通过负向二极管向300V电解电容充电，这样就形成了输入交流220V，输出是直流600V的二倍压整流电路。本电路是以单相二倍压整流为例，包含三相二倍压整流电路，二倍压整流电路是为半桥逆变做电压储能准备。

在一个实施例中，所述二倍压整流电路将单相交流电变成脉动直流，经过电解电容对脉动直流进行平波；当市电是正向时，电流经过正向的二极管D1给正向电解电容C1充电；当市电为负半波时，电流经过负向的二极管D3给负向电解电容C5充电；其中，电阻为均匀电阻及固定放电电阻。

本实施例中，以单相单为例，包含三相加零线的二倍压整流电路，二倍压整流电路为半桥逆变做准备。

在一个实施例中，如图4所示，所述半桥逆变电路包括IGBT S1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管D2、电容C2、IGBT S2、电阻R8、电阻R9、电阻R11、二极管D4；

所述IGBT S1的集电极与+600V、电容C2的一端连接，IGBT S1的门极与电阻R2的一端、电阻R3的一端、电阻R4的一端连接，电阻R2的另一端与PosHalf、二极管D2的负极连接，二极管D2的正极与电阻R3的另一端连接，电阻R4的另一端与IGBT S1的发射极、VSHalf、IGBT S2的集电极连接，IGBT S2的门极与电阻R8的一端、电阻R9的一端、电阻R11的一端连接，电阻R8的另一端与NegHalf、二极管D4的负极连接，二极管D4的正极与电阻R9的另一端连接，电阻R11的另一端与IGBT S2的发射极、GND2、电容C2的另一端连接。

所述半桥逆变电路将直流电转换成交流电，当逆变交流是正半波时，上管IGBT S1进行PWM控制；当逆变交流是负半波时，下管IGBT S2进行PWM控制，上下波PWM控制数据一致；半桥输出的一根线为火线，零线直流由整流电解电容的中点引出，半桥逆变的零线为进线零线。

本实施例中，半桥逆变电路是将直流电转换成交流电的核心电路，半桥输出的一根线为火线，零线直流由整流电解电容的中点引出，半桥逆变的零线为进线零线，能够保证输出的正弦波干扰最小。

在一个实施例中，如图5所示，所述滤波电路包括电感L1、电容C3、电容C4、熔断器F2、熔断器F3；

所述电感L1的一端与VSHalf连接，电感L1的另一端与电容C3的一端、电容C4的一端、熔断器F2的一端连接，熔断器F2的另一端与L连接，电容C3的另一端与VDC、电容C4的另一端、熔断器F3的一端连接，熔断器F3的另一端与N连接。

本实施例中，滤波电路为方波变正弦波的必经电路，滤波效果极好，能够保证正弦波97%以上的还原度，滤波以后正弦波无毛刺，能够适应感性、阻性负载使用。

在一个实施例中，所述二倍压整流电路、半桥逆变电路、滤波电路输入输出的零线为同一根线。

本实施例中，二倍压整流电路、半桥逆变电路、滤波电路，实现了交流变直流，直流变交流的过程，并且电源质量优于市电，输入输出的零线为同一根线，能够保证输出的正弦波干扰最小。

本实用新型设计思路新颖、器件极少、效率高、成本低，将小功率输入输出共N逆变器方案达到更高的层次，适用于电压暂降治理领域，且适合小容量的特种电源使用，也适用电压暂降保护类产品，体积非常小，并且可以保证一对一的拖动负载，保证系统的安全性。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种二倍压整流半桥逆变的电压暂降保护器，其特征在于，包括进线保护及预充电电路、二倍压整流电路、半桥逆变电路、滤波电路、门极驱动电路、其他开关电源电路和主控制芯片电路；

所述进线保护及预充电电路与所述二倍压整流电路连接，所述二倍压整流电路与所述半桥逆变电路连接，所述半桥逆变电路与所述滤波电路连接，所述半桥逆变电路的驱动端与所述门极驱动电路连接，所述门极驱动电路与所述其他开关电源电路连接，所述门极驱动电路的输入端与所述主控制芯片电路连接。

2.根据权利要求1所述的二倍压整流半桥逆变的电压暂降保护器，其特征在于，所述进线保护及预充电电路包括压敏电阻YM1、电容CX1、熔断器F1、电阻R6、继电器K1、二极管D5、三极管Q1、电阻R12、电阻R13；

所述压敏电阻YM1的一端与LIn、电容CX1的一端、熔断器F1的一端连接，压敏电阻YM1的另一端与NIn、电容CX1的另一端、电阻R6的一端、继电器K1的第三引脚连接，熔断器F1的另一端与L-In连接，电阻R6的另一端与VDC、继电器K1的第二引脚连接，继电器K1的第一引脚与+12V、二极管D5的负极连接，继电器K1的第四引脚与二极管D5的正极、三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的发射极与DGND、电阻R12的一端连接，三极管Q1的基极与电阻R12的另一端、电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与所述主控制芯片电路连接。

3.根据权利要求2所述的二倍压整流半桥逆变的电压暂降保护器，其特征在于，所述进线保护及预充电电路采用压敏电阻限制进线电压，对所述二倍压整流电路中电解电容进行预充电，当电压达到额定电压时，将电阻并联掉。

4.根据权利要求1所述的二倍压整流半桥逆变的电压暂降保护器，其特征在于，所述二倍压整流电路包括二极管D1、二极管D3、电容C1、电容C5、电阻R1、电阻R5、电阻R7、电阻R10；

所述二极管D1的正极与L-In、二极管D3的负极连接，二极管D1的负极与+600V、电容C1的正极、电阻R1的一端连接，电阻R1另一端与电阻R5的一端连接，电容C1的负极与VDC、电容C5的正极、电阻R5的另一端、电阻R7的一端连接，二极管D3的正极与GND2、电容C5的负极、电阻R10的一端连接，电阻R7的另一端与电阻R10的另一端连接。

5.根据权利要求4所述的二倍压整流半桥逆变的电压暂降保护器，其特征在于，所述二倍压整流电路将单相交流电变成脉动直流，经过电解电容对脉动直流进行平波；当市电是正向时，电流经过正向的二极管D1给正向电解电容C1充电；当市电为负半波时，电流经过负向的二极管D3给负向电解电容C5充电；其中，电阻为均匀电阻及固定放电电阻。

6.根据权利要求1所述的二倍压整流半桥逆变的电压暂降保护器，其特征在于，所述半桥逆变电路包括IGBT S1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管D2、电容C2、IGBT S2、电阻R8、电阻R9、电阻R11、二极管D4；

所述IGBT S1的集电极与+600V、电容C2的一端连接，IGBT S1的门极与电阻R2的一端、电阻R3的一端、电阻R4的一端连接，电阻R2的另一端与PosHalf、二极管D2的负极连接，二极管D2的正极与电阻R3的另一端连接，电阻R4的另一端与IGBT S1的发射极、VSHalf、IGBT S2的集电极连接，IGBT S2的门极与电阻R8的一端、电阻R9的一端、电阻R11的一端连接，电阻R8的另一端与NegHalf、二极管D4的负极连接，二极管D4的正极与电阻R9的另一端连接，电阻R11的另一端与IGBT S2的发射极、GND2、电容C2的另一端连接。

7.根据权利要求6所述的二倍压整流半桥逆变的电压暂降保护器，其特征在于，所述半桥逆变电路将直流电转换成交流电，当逆变交流是正半波时，上管IGBT S1进行PWM控制；当逆变交流是负半波时，下管IGBT S2进行PWM控制，上下波PWM控制数据一致；半桥输出的一根线为火线，零线直流由整流电解电容的中点引出，半桥逆变的零线为进线零线。

8.根据权利要求1所述的二倍压整流半桥逆变的电压暂降保护器，其特征在于，所述滤波电路包括电感L1、电容C3、电容C4、熔断器F2、熔断器F3；

所述电感L1的一端与VSHalf连接，电感L1的另一端与电容C3的一端、电容C4的一端、熔断器F2的一端连接，熔断器F2的另一端与L连接，电容C3的另一端与VDC、电容C4的另一端、熔断器F3的一端连接，熔断器F3的另一端与N连接。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的二倍压整流半桥逆变的电压暂降保护器，其特征在于，所述二倍压整流电路、半桥逆变电路、滤波电路输入输出的零线为同一根线。

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