一種正弦波車載逆變器的逆變控制電路及車載逆變器的製作方法

2023-05-23 00:46:36

專利名稱：一種正弦波車載逆變器的逆變控制電路及車載逆變器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及車載逆變器技術領域，更具體地說，涉及一種正弦波車載逆變器的逆變控制電路及相應的正弦波車載逆變器。
背景技術：
現有車載逆變器的模塊框圖如圖I所示，包括直流濾波電路10、DC/DC升壓電路20、DC/AC逆變電路30和交流濾波電路40，以及用於產生PWM波控制DC/DC升壓電路20的升壓控制電路50及用於產生SPWM波控制DC/AC逆變電路30的逆變控制電路60。直流輸入後先經過直流濾波電路10以減少紋波電流和抑制電磁幹擾，再經過DC/DC升壓電路20將DC12V或DC24V變換到高壓直流，然後經過DC/AC逆變電路30將高壓直流轉換成SPWM正弦波脈寬調製的方波，最後經過交流濾波電路40輸出AC220V/50HZ或AC110V/60HZ的正弦波交流電壓，如通過單相插座輸出該交流電壓。 如圖2所示，逆變控制電路60具體包括輸出電壓檢測電路67、逆變微控制器68和驅動電路69。輸出電壓檢測電路67連接交流濾波電路40的交流輸出端，將交流輸出電壓反饋給逆變微控制器68，逆變微控制器68根據交流輸出電壓的大小計算輸出的SPWM波的脈衝寬度，將SPWM波經過驅動電路69發送控制信號給DC/AC逆變電路30實現DC/AC逆變。當檢測到交流輸出電壓低於設定值時，逆變微控制器68增大SPWM波的脈衝寬度，使交流輸出電壓升高；當檢測到交流輸出電壓高於設定值時，逆變微控制器68減小SPWM波的脈衝寬度，使交流輸出電壓下降，即自動調節輸出的SPWM波的脈衝寬度，從而使交流輸出電壓保持穩定。該過程具體如圖3所示，逆變微控制器68根據反饋的交流輸出電壓實際值和交流輸出電壓設定值計算SPWM波調製係數和SPWM波佔空比，然後輸出SPWM波。然而，在上述方案中首先要準確測量交流輸出電壓的有效值的大小，而交流輸出電壓的有效值的採樣計算是較為困難的，不僅要有足夠的採樣次數，逆變微控制器68還要進行大量的計算。如果檢測交流輸出電壓的峰值再計算有效值，受採樣次數和輸出波形的影響，檢測結果會存在誤差。同時在進行比例積分控制時，需要設定合適的比例係數和積分係數，否則當輸入電壓變化和負載變化時會出現超調或振蕩現象，使輸出電壓不穩定。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題在於，針對現有車載逆變器的逆變控制電路輸出SPWM波時計算處理較為複雜的缺陷，提供一種正弦波車載逆變器的逆變控制電路及相應的車載逆變器。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正弦波車載逆變器的逆變控制電路，包括電壓檢測電路、電流檢測電路、電壓修正模塊、SPWM波發生模塊和驅動電路；所述電壓檢測電路和電流檢測電路與正弦波車載逆變器的DC/AC逆變電路的直流輸入端相連，分別將檢測的直流輸入電壓和直流輸入電流發送給電壓修正模塊；[0008]所述電壓修正模塊與所述電壓檢測電路和電流檢測電路相連，將根據所述直流輸入電流修正的直流輸入電壓修正值發送給SPWM波發生模塊；所述SPWM波發生模塊與所述電壓修正模塊相連，將根據直流輸入電壓修正值和輸出交流電壓設定值計算產生的SPWM波發送給所述驅動電路驅動正弦波車載逆變器的DC/AC逆變電路。在根據本實用新型所述的正弦波車載逆變器的逆變控制電路中，所述電壓修正模塊和SPWM波發生模塊集成在逆變微控制器中。 在根據本實用新型所述的正弦波車載逆變器的逆變控制電路中，所述電流檢測電路包括第一運放1C、電阻R8-R11和電容C4-C5，所述第一運放IC的正向輸入端通過電阻R9與所述DC/AC逆變電路的直流電流檢測端相連，且第一運放IC的正向輸入端通過電容C4接地，所述第一運放IC的反向輸入端通過電阻R8接地，所述第一運放IC的反向輸入端和信號輸出端之間連有電阻R10，所述第一運放IC的信號輸出端通過電阻Rll和電容C5接地，且所述電阻Rll和電容C5之間的節點接入所述逆變微控制器。 在根據本實用新型所述的正弦波車載逆變器的逆變控制電路中，所述電壓修正模塊進一步包括線路壓降計算單元和減法器；所述線路壓降計算單元與所述電流檢測單元相連，將根據所述直流輸入電流和線路阻抗計算的線路壓降發送給減法器；所述減法器與所述線路壓降計算單元和電壓檢測單元相連，將所述直流輸入電壓與線路壓降的差值作為直流輸入電壓修正值發送給所述SPWM波發生模塊。本實用新型還提供了一種正弦波車載逆變器，包括直流濾波電路、DC/DC升壓電路、DC/AC逆變電路、交流濾波電路和升壓控制電路，以及如上所述的正弦波車載逆變器的逆變控制電路。實施本實用新型的正弦波車載逆變器的逆變控制電路及相應的正弦波車載逆變器，具有以下有益效果本實用新型通過電壓檢測電路和電流檢測電路將DC/AC逆變電路的直流輸入電壓和直流輸入電流信號送到電壓修正模塊，電壓修正模塊將根據檢測的直流輸入電流修正直流輸入電壓，發送直流輸入電壓修正值給SPWM波發生模塊，計算並輸出SPWM波給驅動電路驅動DC/AC逆變電路；本實用新型改變了現有車載逆變器輸出電壓反饋控制模式，而是採用直流電壓前饋控制加直流電流補償調節輸出電壓，不需要複雜的交流電壓檢測計算和比例積分運算，可以節省微控制器的資源；並且響應快，不會出現輸出電壓超調和振蕩，且輸出穩定、工作可靠。

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I是現有車載逆變器的模塊框圖；圖2是現有車載逆變器中逆變控制電路的具體框圖；圖3是現有車載逆變器中逆變控制電路的SPWM波發生的過程示意圖；圖4為根據本實用新型的正弦波車載逆變器的逆變控制電路的模塊框圖；圖5為根據本實用新型的正弦波車載逆變器的部分電路的原理圖；圖6為根據本實用新型的正弦波車載逆變器的逆變控制電路的具體電路圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。請參閱圖4，為根據本實用新型的正弦波車載逆變器的穩壓逆變控制電路的模塊框圖。如圖4所示，該正弦波車載逆變器的逆變控制電路60至少包括電壓檢測電路61、電流檢測電路62、電壓修正模塊63、SPWM波發生模塊64和驅動電路69。而正弦波車載逆變器的電路如圖I中所示，包括直流濾波電路10、DC/DC升壓電路20、DC/AC逆變電路30和交流濾波電路40，以及用於產生PWM波控制DC/DC升壓電路20的升壓控制電路50及用於產生SPWM波控制DC/AC逆變電路30的逆變控制電路60，該逆變控制電路60採用如圖4所示的逆變控制電路60。其中，電壓檢測電路61和電流檢測電路62與正弦波車載逆變器的DC/AC逆變電路30的直流輸入端相連，分別將檢測的DC/AC逆變電路30的直流輸入電壓和直流輸入電 流發送給電壓修正模塊63。DC/DC升壓電路20將升壓後的高壓直流提供給DC/AC逆變電路30，電壓檢測電路61檢測該直流輸入電壓，電流檢測電路62檢測該直流輸入電流。電壓修正模塊63與電壓檢測電路61相連，接收電壓檢測電路61輸出的直流輸入電壓。該電壓修正模塊63還與電流檢測電路62相連，接收電流檢測電路62輸出的直流輸入電流，根據檢測的直流輸入電壓和直流輸入電流進行計算，輸出修正後的直流輸入電壓給SPWM波發生模塊64。即直流電壓修正值=直流輸入電壓-線路壓降，其中，線路壓降=直流輸入電流X線路阻抗。如圖4所示，電壓修正模塊可以進一步包括線路壓降計算單元和減法器。其中，線路壓降計算單元與電流檢測單元62相連，將根據直流輸入電流和線路阻抗計算的線路壓降發送給減法器。減法器與線路壓降計算單元和電壓檢測單元61相連，將直流輸入電壓與線路壓降的差值作為直流輸入電壓修正值發送給SPWM波發生模塊64。SPWM波發生模塊64與電壓修正模塊63相連，裝載電壓修正模塊63發送的直流輸入電壓修正值，並根據交流輸出電壓設定值和直流輸入電壓修正值計算確定SPWM波的脈衝佔空比，並輸出對應的SPWM波給驅動電路69。在本實用新型中，SPWM波發生模塊64產生的SPWM波通過驅動電路69進行信號放大後驅動DC/AC逆變電路30實現DC/AC逆變。對本實用新型交流輸出電壓穩壓控制方式說明如下由於交流輸出電壓的大小是由DC/AC逆變電路30逆變前的直流輸入電壓大小和控制逆變的SPWM波的佔空比決定，因此只要測量出逆變前的直流輸入電壓，就可以計算出滿足逆變輸出交流電壓有效值所需的SPWM波佔空比。考慮到負載電流大小會對輸出電壓產生影響，這是由於當SPWM波佔空比不變時，相對於空載，負載電流會產生線路壓降，包括DC/AC逆變電路30中的場效應管、交流濾波電路40中的電感及線路的壓降，使輸出電壓降低，且負載越大，線路壓降越大，輸出電壓降低越多。通過測量DC/AC逆變電路30的直流輸入電流和線路阻抗，計算出線路壓降，將檢測的直流輸入電壓減去線路壓降得到直流輸入電壓修正值，根據直流輸入電壓修正值計算SPWM波的佔空比，使輸出電壓在不同直流輸入電壓、不同負載大小都能保持穩定。當直流輸入電壓變化時，電壓修正模塊63輸出電壓變化，SPWM波發生模塊64計算輸出的SPWM波的佔空比變化，即直流輸入電壓減小時，直流輸入電壓修正值也減小，SPWM波的佔空比增大；直流輸入電壓增大時，直流輸入電壓修正值也增大，SPWM波的佔空比減小，總之不管直流輸入電壓增大或減小，交流輸出電壓不變，保持穩定，即實現了電壓前饋控制，具有響應速度快的優點。當負載變化時，直流輸入電流變化，電壓修正模塊63輸出的直流輸入電壓修正值變化，SPWM波發生模塊64計算輸出的SPWM波的佔空比變化，即負載增大時，直流輸入電流增大，而直流輸入電壓修正值減小，SPWM波的佔空比增大；負載減小時，直流輸入電流減小，而直流輸入電壓修正值增大，SPWM波的佔空比減小，總之不管負載增大或減小，交流輸出電壓不變，即通過電流補償調節，負載變化時交流輸出電壓同樣能保持穩定。請參閱圖5，為根據本實用新型的正弦波車載逆變器的部分電路原理圖。如圖5所示，DC/DC升壓電路20的變壓器將低壓直流信號升壓後由變壓器輸出端T-I和T-2輸出通過整流橋，即二極體D1-D4輸入至電容E1，以提供給DC/AC逆變電路30。DC/AC逆變電路30主要包括由場效應管M1-M4組成的H形橋式逆變電路，分別由控制信號M1G-M4G控制其導通和斷開。交流濾波電路40由濾波電感LI和濾波電容C2組成，將逆變的交流電壓通過交流電壓輸出端ACl和AC2輸出。DC/AC逆變電路30的直流電壓檢測端VSDC為電容El的正極，電流採樣電阻RS串聯在電容El的負極和逆變電路下橋臂公共端之間，且直流電流檢測端VCT2與直流電壓檢測端VSDC之間連有濾波電容Cl。請參閱圖6，為根據本實用新型的正弦波車載逆變器的穩壓逆變控制電路的具體電路圖。如圖6所示，本實用新型中的電壓修正模塊63和SPWM波發生模塊64可以集成在逆變微控制器68中實現。電壓檢測電路61包括電阻R1-R7，以及電容C3。其中，直流電壓檢測端VSDC通過依次串聯的電阻R1-R6進行分壓，且電阻R5-R6之間的節點通過電阻R7輸入至逆變微控制器68的第一輸入端,且逆變微控制器68的第一輸入端通過電容C3接地。電流檢測電路62包括第一運放1C、電阻R8-R11和電容C4-C5。第一運放IC的正向輸入端通過電阻R9與DC/AC逆變電路30的直流電流檢測端VCT2相連，且第一運放IC的正向輸入端通過電容C4接地，第一運放IC的反向輸入端通過電阻R8接地，第一運放IC的反向輸入端和信號輸出端之間連有電阻R10。第一運放IC的信號輸出端通過電阻Rll輸入至逆變微控制器68的第二輸入端，且逆變微控制器68的第二輸入端通過電容C5接地。逆變微控制器68中的電壓修正模塊63根據直流輸入電壓和直流輸入電流計算出直流輸入電壓修正值，輸出給SPWM波發生模塊64。SPWM波發生模塊64根據交流輸出電壓設定值和直流輸入電壓修正值計算出SPWM波的脈衝佔空比，並輸出對應的SPWM波如PWMA-PWMD,該SPWM波通過驅動電路69進行信號放大後即M1G-M4G來驅動DC/AC逆變電路30逆變。本實用新型還相應提供了一種正弦波車載逆變器，包括如圖I所示的直流濾波電路、DC/DC升壓電路、DC/AC逆變電路、交流濾波電路和升壓控制電路，該正弦波車載逆變器還包括如上所述的正弦波車載逆變器的逆變控制電路。該逆變控制電路可以採用圖4中所示的原理框圖實現。綜上所示，本實用新型的技術關鍵點是改變現有的正弦波車載逆變器輸出電壓反饋控制模式，而是採用直流電壓前饋控制加直流電流補償調節使輸出電壓保持穩定。本實用新型技術方案不需要複雜的交流電壓檢測計算和比例積分運算，可以節省微控制器的資源。同時，本技術方案採用的電壓前饋控制和電流補償調節，動態響應快，不會出現輸出電壓超調和振蕩，且輸出穩定、工作可靠。本實用新型是根據特定實施例進行描述的，但本領域的技術人員應明白在不脫離本實用新型範圍時，可進行各種變化和等同替換。此外，為適應本實用新型技術的特定場 合，可對本實用新型進行諸多修改而不脫離其保護範圍。因此，本實用新型並不限於在此公開的特定實施例，而包括所有落入到權利要求保護範圍的實施例。
權利要求1.ー種正弦波車載逆變器的逆變控制電路，其特徵在於，包括電壓檢測電路、電流檢測電路、電壓修正模塊、SPWM波發生模塊和驅動電路； 所述電壓檢測電路和電流檢測電路與正弦波車載逆變器的DC/AC逆變電路的直流輸入端相連，分別將檢測的直流輸入電壓和直流輸入電流發送給電壓修正模塊； 所述電壓修正模塊與所述電壓檢測電路和電流檢測電路相連，將根據所述直流輸入電流修正的直流輸入電壓修正值發送給SPWM波發生模塊； 所述SPWM波發生模塊與所述電壓修正模塊相連，將根據直流輸入電壓修正值和輸出交流電壓設定值計算產生的SPWM波發送給所述驅動電路驅動正弦波車載逆變器的DC/AC逆變電路。
2.根據權利要求I所述的正弦波車載逆變器的逆變控制電路，其特徵在於，所述電壓修正模塊和SPWM波發生模塊集成在逆變微控制器中。
3.根據權利要求2所述的正弦波車載逆變器的逆變控制電路，其特徵在於，所述電流檢測電路包括第一運放1C、電阻R8-R11和電容C4-C5，所述第一運放IC的正向輸入端通過電阻R9與所述DC/AC逆變電路的直流電流檢測端相連，且第一運放IC的正向輸入端通過電容C4接地，所述第一運放IC的反向輸入端通過電阻R8接地，所述第一運放IC的反向輸入端和信號輸出端之間連有電阻R10，所述第一運放IC的信號輸出端通過電阻Rll和電容C5接地，且所述電阻Rll和電容C5之間的節點接入所述逆變微控制器。
4.根據權利要求I所述的正弦波車載逆變器的逆變控制電路，其特徵在於，所述電壓修正模塊進一歩包括線路壓降計算單元和減法器； 所述線路壓降計算單元與所述電流檢測單元相連，將根據所述直流輸入電流和線路阻抗計算的線路壓降發送給減法器； 所述減法器與所述線路壓降計算單元和電壓檢測單元相連，將所述直流輸入電壓與線路壓降的差值作為直流輸入電壓修正值發送給所述SPWM波發生模塊。
5.ー種正弦波車載逆變器，其特徵在於，包括直流濾波電路、DC/DC升壓電路、DC/AC逆變電路、交流濾波電路和升壓控制電路，以及權利要求1-4中任意一項所述的正弦波車載逆變器的逆變控制電路。
專利摘要本實用新型涉及一種正弦波車載逆變器的逆變控制電路及車載逆變器，該逆變控制電路包括電壓檢測電路、電流檢測電路、電壓修正模塊、SPWM波發生模塊和驅動電路；其中，電壓檢測電路和電流檢測電路與正弦波車載逆變器的DC/AC逆變電路的直流輸入端相連，分別將檢測的直流輸入電壓和直流輸入電流發送給電壓修正模塊；電壓修正模塊將根據檢測的直流輸入電流修正的直流輸入電壓修正值發送給SPWM波發生模塊，計算並輸出SPWM波給驅動電路，驅動DC/AC逆變電路將直流轉換為穩定的交流。本實用新型採用直流電壓前饋控制加直流電流補償調節使輸出交流電壓穩定，不需要複雜的交流電壓檢測計算和比例積分運算，可以節省資源，且輸出穩定、工作可靠。
文檔編號H02M7/537GK202565193SQ20122004317
公開日2012年11月28日 申請日期2012年2月10日 優先權日2012年2月10日
發明者謝勇, 萬小平 申請人:美固電子(深圳)有限公司