一種帶充電功能的逆變器電路的製作方法

2023-07-20 21:08:41

專利名稱：一種帶充電功能的逆變器電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種逆變器電路，尤其涉及一種帶充電功能的逆變器電路。
背景技術：
市場上現有的帶充電功能的逆變器產品，一般都由獨立的逆變電路系統和獨立的 充電電路系統組成，逆變電路系統和充電電路系統獨立完成其不同的功能。因此使得逆變 器的材料成本，和設計成本都較高，而且由於電路複雜，產品的穩定性等也易受影響。
同時，隨著電子設計的模塊化和高密度化，更加有必要進一步提高電路可靠性和 縮小安裝體積。 因此，現有技術有待改進和提高。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題在於，針對現有技術的上述缺陷，提供一種採用同
一模塊完成逆變和充電功能的帶充電功能的逆變器電路。 本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是 構造一種帶充電功能的逆變器電路，其包括由四個場效應管連接組成的全波整流 電路； 還包括一變壓器，所述變壓器的初級線圈連接在所述全波整流電路的兩輸出端之 間，所述變壓器的次級線圈用於連接負載； 所述四個場效應管的四個柵極分別連接兩組交替的正弦波驅動脈衝，用於控制所 述四個場效應管有序的開通和關閉，以將蓄電池的直流電轉換為交流電，給所述負載供電， 或將所述變壓器的初級線圈上的交流電轉換為蓄電池等儲能組建補充電能的直流電向所 述蓄電池充電，該直流電電壓的大小是由充電電流反饋到CPU信號的強弱而改變驅動脈衝
寬度大小來調節。 本實用新型所述的逆變器電路，其中，所述四個場效應管包括第一場效應管、第二 場效應管、第三場效應管和第四場效應管； 所述第一場效應管的源極接第三場效應管的漏極，所述第二場效應管的源極接所 述第四場效應管的漏極； 所述第三場效應管的源極和所述第四場效應管的源極用於接蓄電池的正極，所述 第一場效應管的漏極和第二場效應管的漏極接蓄電池的負極。 本實用新型所述的逆變器電路，其中，至少一個場效應管的源極和漏極之間連接 有高通濾波電路，用於濾除所述場效應管上的尖峰脈衝。 本實用新型所述的逆變器電路，其中，所述變壓器的初級線圈上連接有低通濾波 電路，用於獲得50Hz的正弦交流電，給負載供電。 本實用新型所述的逆變器電路，其中，所述全波整流電路的兩輸出端之間連接有 紋波抑制電路。[0016] 本實用新型所述的逆變器電路，其中，所述四個場效應管的四個柵極分別通過保 護電阻接所述正弦波驅動脈衝。 本實用新型所述的逆變器電路，其中，所述蓄電池的正極與所述全波整流電路的 輸出端之間連接有保險絲。 本實用新型通過利用逆變全波整流電路的場效應管及場效應管內部續流二極體 的巧妙設計，在一個全橋逆變模塊中既實現了 DC-AC的正弦波逆變，又實現了 AC-DC的蓄電 池充電功能，節省了產品成本，提高了產品技術的可靠性。

下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中 圖1是本實用新型實施例的帶充電功能的逆變器電路基本原理圖； 圖2是本實用新型實施例的帶充電功能的逆變器詳細電路圖。
具體實施方式下面結合圖示，對本實用新型的優選實施例作詳細介紹。 本實用新型實施例的帶充電功能的逆變器電路如圖1所示，包括由四個場效應管
連接組成的全波整流電路，包括第一場效應管Gl、第二場效應管G2、第三場效應管G3和第
四場效應管G4。其中，第一場效應管G1的源極接第三場效應管G3的漏極，第二場效應管G2
的源極接第四場效應管G4的漏極，第三場效應管G3的源極和第四場效應管G4的源極用於
接蓄電池BAT的正極，第一場效應管Gl的漏極和第二場效應管G2的漏極接蓄電池BAT的
負極，按照此方式連接後，各場效應管內部的續流二極體即可形成一全波整流電路。 本實施例的電路還包括一變壓器，如圖1所示，該變壓器的初級線圈Tl連接在全
波整流電路的兩輸入端之間，變壓器的次級線圈T2可由多組不同匝數的線圈組成，分別輸
出不同電壓大小，用於旁路供電時，改變變壓器的變比，使輸出電壓穩定在一定的電壓範圍內。 其中，第一場效應管Gl和第四場效應管G4、第三場效應管G3和第二場效應管G2 的四個柵極分別對應連接兩組相位相差180度、等幅值、等頻率的正弦波驅動脈衝，由四路 正弦脈寬調製(Sinusoidal P麗，SP麗)波形經過數字外圍電路的倒相產生，經過光電耦 合器件的隔離和放大後輸出並加載到四個橋壁上，用於控制四個場效應管有序的開通和關 閉，以將蓄電池BAT的直流電轉換為交流電，給負載供電，或將變壓器的初級線圈Tl上的交 流電轉換為直流電，向蓄電池BAT充電。該直流電電壓的大小是由充電電流反饋到CPU信 號的強弱而改變驅動脈衝寬度大小來調節。 為保護場效應管，可在至少一個場效應管的源極和漏極之間，連接高通濾波電路， 該高通濾波電路可以是如圖2所示的，由二極體、電容和電阻組成的高通濾波電路，也可以 直接由電容和電阻組成，用於濾除場效應管上的尖峰脈衝。可在四個場效應管的柵極通過 保護電阻接所述正弦波驅動脈衝，或在場效應管的柵極和漏極之間連接保護電阻，如圖2 所示。可在蓄電池的正極與全橋整流電路的輸出端之間連接保險絲，如圖2所示。 在全波整流電路的兩輸入端之間還可連接有由第一電解電容C1與第二電容C2並 聯組成的紋波抑制電路，如圖2所示，用於抑制全波整流電路輸出端的紋波，以獲得穩定的直流電信號。 在變壓器的初級線圈Tl上連接有低通濾波電路，如圖2所示，由第三電容C3和第 一電阻R1串聯組成，可得到加載在初級線圈Tl上的220Vac/50Hz的正弦波交流電，給電器 負載提供交流能量。 當負載的控制電路檢測到市電電網異常或斷電，即發送異常信號給控制核心處理 器(Central Processing Unit, CPU) ，CPU立即切斷市電，啟動逆變驅動波形，解鎖逆變驅動 信號通路，四路正弦脈寬調製(Sinusoidal P麗，SP麗)波形從CPU的I/O 口送出，經過數字 外圍電路的倒相產生兩組相位相差180度、等幅值、等頻率的正弦波驅動脈衝，經過光電耦 合器件的隔離和放大，分別加到全橋逆變電路的四個橋臂，控制四個橋臂上場效應管有序 的開通和關閉。蓄電池加在場效應管源極和漏極之間的直流電經過場效應管的高頻開關作 用，轉化成交流電，該交流電有序的疊加到變壓器初級線圈上，通過變壓器對交流電能的傳 遞和變壓，經過變壓器上低通濾波電路濾除高次諧波，得到220Vac/50Hz的正弦波，給電器 負載提供交流能量。 此時，充電迴路處於關閉截止的狀態，蓄電池放電，全橋逆變電路四橋臂上場效應 管全部工作在開關狀態，實現DC-AC的逆變過程。 當負載的檢測分析電路檢測到市電電網電壓、頻率、幅值、相位等工作條件都正常 後，發送指令到CPU, CPU即刻切斷逆變驅動電路，封鎖逆變驅動信號通道，使得負載的電量 由市電電網旁路供給。同時，發出充電驅動脈衝信號，經充電前級數字電路的優化和處理， 通過光電耦合器件的隔離和放大，充電驅動信號加到全波整流電路的兩下橋臂，控制第一 場效應管Gl和第二場效應管G2進行開關作用。此時全波整流電路的兩上橋臂的驅動信號 為低電平，第三場效應管G3和第四場效應管G4處於截止狀態，停止工作。 由於負載處於市電電網供電狀態，故在變壓器初級線圈上有一個大小和幅值合適 的正弦波交流電存在，控制電路產生的充電脈衝驅動信號加到全波整流電路的兩下橋臂， 通過下橋壁的第一場效應管G1和第二場效應管G2的開關作用，把50Hz的交流電斬波成一 個與正弦波驅動脈衝同頻率的高頻交流電，該高頻交流電疊加在50Hz的正弦波交流電中， 經由全橋逆變電路的四橋臂上的場效應管內部續流二極體組成的全橋整流電路整流，把高 頻交流電變成直流電，此直流電經過濾波電路的處理，直接給蓄電池補充電能。以備下次停 電時有充足的電量來維持負載的工作。 使用本實施例的充電-逆變一體化電路，可通過實時對電網的異常進行監控，在 電網異常時，及時改變本實施例逆變器電路的工作狀態，把蓄電池直流電能通過逆變器和 變壓器裝置，轉化成可供交流電器使用的交流電。在電網正常時期，切斷逆變器的逆變動 作，控制電路控制電網旁路供電給電器負載，同時，切斷逆變器工作，啟動充電器電路，通過 全橋逆變電路的下橋臂場效應管和四橋臂上的續流二極體把交流電轉化成電壓可自動調 節的直流電給蓄電池補充電能。 因此，本實用新型的逆變器電路不僅實現了逆變器的DC-AC功能，又可作為蓄電 池能量補充的充電器AC-DC功能，可以應用到逆變器產品，也可以延伸到其他不間斷電源 場合組成一個完整的電源系統。 應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換， 而所有這些改進和變換都應屬於本實用新型所附權利要求的保護範圍。
權利要求一種帶充電功能的逆變器電路，其特徵在於，包括由四個場效應管連接組成的全波整流電路；還包括一變壓器，所述變壓器的初級線圈連接在所述全波整流電路的兩輸入端之間，所述變壓器的次級線圈用於連接負載；所述四個場效應管的四個柵極分別連接兩組交替的正弦波驅動脈衝，用於控制所述四個場效應管有序的開通和關閉，以將蓄電池的直流電轉換為交流電，給所述負載供電，或將所述變壓器的初級線圈上的交流電轉換為直流電，給所述蓄電池充電。
2. 根據權利要求1所述的逆變器電路，其特徵在於，所述四個場效應管包括第一場效 應管、第二場效應管、第三場效應管和第四場效應管；所述第一場效應管的源極接第三場效應管的漏極，所述第二場效應管的源極接所述第 四場效應管的漏極；所述第三場效應管的源極和所述第四場效應管的源極用於接蓄電池的正極，所述第一 場效應管的漏極和第二場效應管的漏極接蓄電池的負極。
3. 根據權利要求1所述的逆變器電路，其特徵在於，至少一個場效應管的源極和漏極 之間連接有高通濾波電路，用於濾除所述場效應管上的尖峰脈衝。
4. 根據權利要求1所述的逆變器電路，其特徵在於，所述變壓器的初級線圈上連接有 低通濾波電路，用於獲得50Hz的正弦交流電，給負載供電。
5. 根據權利要求1所述的逆變器電路，其特徵在於，所述全波整流電路的兩輸出端之 間連接有紋波抑制電路。
6. 根據權利要求1所述的逆變器電路，其特徵在於，所述四個場效應管的四個柵極分 別通過保護電阻接所述正弦波驅動脈衝。
7. 根據權利要求1所述的逆變器電路，其特徵在於，所述蓄電池的正極與所述全波整 流電路的輸出端之間連接有保險絲。
專利摘要本實用新型涉及一種帶充電功能的逆變器電路，其包括由四個場效應管連接組成的全波整流電路；還包括一變壓器，變壓器的初級線圈連接在全波整流電路的兩輸入端之間，變壓器的次級線圈用於連接負載；四個場效應管的四個柵極分別連接兩組交替的正弦波驅動脈衝，用於控制四個場效應管有序的開通和關閉，以將蓄電池的直流電轉換為交流電，給負載供電，或將變壓器的初級線圈上的交流電轉換為直流電，向蓄電池充電。本實用新型通過利用逆變全波整流電路的場效應管及場效應管內部續流二極體的巧妙設計，在一個全橋逆變模塊中既實現了DC-AC的正弦波逆變，又實現了AC-DC的蓄電池充電功能，節省了產品電路成本，提高了產品技術的可靠性。
文檔編號H02M7/515GK201479036SQ20092020447
公開日2010年5月19日 申請日期2009年9月3日 優先權日2009年9月3日
發明者劉明, 胡良法, 黃正乾 申請人:深圳市泰永科技股份有限公司