新型正弦波逆變器的製作方法
2023-12-09 10:14:56 3
專利名稱：新型正弦波逆變器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種正弦波逆變器。
正弦波逆變器包括直流電源、逆變橋、逆變變壓器、逆變信號電路。其逆變橋由搭成橋路的四個功率管T1-T4構成(參見圖2)，當逆變信號電路控制正組功率管T1和T3導通而負組功率管T2和T4截止時，逆變變壓器中流過正向電流，反之則流過負向電流，輪流控制兩組功率管按一定規律導通，在逆變變壓器的副邊就會感應出正弦波交流電壓。
由於逆變信號在低電平期間四個功率管均截止，故變壓器的反電勢會通過先前導通的一組功率管和電源構成的迴路放電，由於要經過電源放電，其放電速度慢，易產生堆積現象，從而使變壓器感應的正弦波的上升沿變陡，造成波形畸變、高次諧波分量較嚴重。
鑑於上述，本實用新型的目的是設計一種新型正弦波逆變器，其產生的波形畸變小，逆變輸出電壓的高次諧波減小。
為實現上述目的，本實用新型採用以下技術方案一種新型正弦波逆變器，包括直流電源、逆變橋、逆變變壓器、電壓採集器、電流採集器、逆變信號電路和驅動器，直流電源向逆變橋提供直流電源，逆變橋的輸出接逆變變壓器、逆變變壓器的輸出接電壓採集器和電流採集器兩者的輸入，電壓採集器和電流採集器兩者的輸出接逆變信號電路的輸入，逆變信號電路的輸出經驅動器接逆變橋的信號輸入端，其特徵在於所述逆變信號電路是由單片機電路構成的全數字脈寬調製信號電路；所述電壓採集器和電流採集器的輸出接所述單片機電路的兩個模擬信號輸入腳，所述單片機電路輸出的兩個調製信號和一個控制信號接驅動器的輸入。
在本實用新型的實施措施中所述電壓採集器為整流橋，所述電流採集器為電流互感器。
所述驅動器由四個或非門構成。
所述單片機輸出的控制信號分為兩路，一路接第一、二或非門的第二輸入端，另一路經反相後接第三、四或非門的第二輸入端；所述單片機輸出的兩個調製信號中，第一個調製信號經反相後接第二、四或非門的第一輸入端，另一個調製信號接第一、三或非門的第一輸入端。
由於本實用新型採用單片機電路構成逆變信號電路，能送出全數字脈寬調製信號，對逆變橋的四個功率管分別進行通斷控制，因而可實現對逆變器輸出電壓的控制，使逆變器產生的正弦波波形畸變小，輸出電壓的高次諧波減小。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作詳細說明。
圖1是本實用新型的電路框圖；圖2是逆變橋原理圖；圖3是PWM控制信號波形圖；圖4是逆變信號電路原理圖。
請參見圖1。本實用新型包括直流電源1、逆變橋2、逆變變壓器3、電壓採集器4、電流採集器5、逆變信號電路6和驅動器7，直流電源1向逆變橋2提供直流電源，逆變橋2的輸出接逆變變壓器3、逆變變壓器3的輸出接電壓採集器4和電流採集器5兩者的輸入，電壓採集器4和電流採集器5兩者的輸出接逆變信號電路6的輸入，逆變信號電路6的輸出經驅動器7接逆變橋2的信號輸入端。
請參見圖2。逆變橋由搭成橋路的MOS場效應功率管T1-T4構成，T1與T4串聯、T2與T3串聯，構成兩個串聯支路，兩串聯支路並接後接至24V直流電源。逆變變壓器B1接在兩個串聯支路的串聯點之間，逆變變壓器B1的副邊接平波電容C1。當逆變信號電路控制T1和T3導通而T2和T4截止時，逆變變壓器B1中流過正向電流，反之則流過負向電流，輪流控制兩組功率管按一定規律導通，在逆變變壓器B1的副邊就會感應出正弦波交流電壓。
請參見圖4。逆變信號電路是由單片機電路構成的全數字脈寬調製信號電路，該電路中有一80C196單片機U1，型號為74373的U3、U5構成地址鎖存器，型號為27256的U2、U4構成存儲器。單片機U1的兩個模擬信號輸入腳ACH0、ACH1分別接有電壓、電流信號採集器，電壓信號採集器由檢測逆變器輸出電壓的整流橋BA構成，電流信號採集器由檢測逆變器輸出電流的電流互感器S1構成。單片機U1的兩個調製信號輸出腳45、46和控制信號輸出腳64分別經電晶體N01～N03驅動後再接驅動器的輸入，驅動器由四個或非門U7A～U7D構成。單片機U1的45、46腳輸出的兩個調製信號中，一個調製信號經電晶體N01驅動和非門U8A反相後接或非門U7A、U7D的第一輸入端，另一個調製信號經電晶體N02驅動後接或非門U7B、U7C的第一輸入端。單片機U1的64腳輸出的控制信號經電晶體N03驅動後分為兩路，一路接或非門U7A～U7B的第二輸入端，另一路經非門U8B反相後接或非門U7C～U7D的第二輸入端。或非門U7A～U7D輸出的信號DR1-DR4分別接至逆變橋中功率管T1-T4的柵極。上述電路裝在一個外殼中。
下面結合圖2-4敘述本實用新型的工作原理
本實用新型用單片機U1的三相波形發生器(WG)產生脈寬調製信號(PWM)，整流橋BA和電流互感器S1檢測逆變器的輸出電壓和電流送入單片機，檢測到的信號經單片機模數轉換後，單片機再根據此數值計算PWM信號的調製比，從而控制單片機的波形發生器所產生的PWM信號。單片機的64腳產生頻率為50HZ的方波信號，用來控制逆變器輸出電壓的頻率。單片機的波形發生器產生的PWM信號和64腳的方波信號一起經非門和或非門驅動後得到四路PWM控制信號DR1-DR4，用於控制逆變橋中T1-T4的通斷，實現對逆變器輸出電壓的控制。
四路PWM控制信號DR1-DR4的波形如圖3所示在欲獲得正弦波正半波形的半個周期內(t0-t1期間)，給T2加低電平，T3加高電平，T1加控制脈衝，同時將該控制脈衝經反相後加在T4上，使得T2截止、T3一直保持導通、T1和T4輪流導通。因此在此期間，當控制脈衝為高電平時，T1和T3導通，而當控制脈衝為低電平時，不是T1-T4全部關斷而是T3、T4導通。這樣，變壓器的反電勢會直接經由T4和T3的反向二極體形成的放電迴路放電。同理，在欲獲得正弦波負半波形的半個周期內(t1-t2期間)，使T1截止、T4一直導通，T2和T3輪流導通，變壓器的反電勢將經由T1、T2的反向二極體形成的放電迴路放電。由於不經電源放電，放電速度快，故不會產生堆積現象。實驗證明，採用這種控制得到的正弦交流電，其波形畸變小，可減小逆變輸出電壓的高次諧波。由於本實用新型在獲得正弦波的每個半周內，有三個功率管被控制導通，因此我們稱之為三管導通技術。
以上僅為本實用新型的較佳實施例，任何基於本實用新型的等同變換，均應在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種新型正弦波逆變器，包括直流電源、逆變橋、逆變變壓器、電壓採集器、電流採集器、逆變信號電路和驅動器，直流電源向逆變橋提供直流電源，逆變橋的輸出接逆變變壓器、逆變變壓器的輸出接電壓採集器和電流採集器兩者的輸入，電壓採集器和電流採集器兩者的輸出接逆變信號電路的輸入，逆變信號電路的輸出經驅動器接逆變橋的信號輸入端，其特徵在於所述逆變信號電路是由單片機電路構成的全數字脈寬調製信號電路；所述電壓採集器和電流採集器的輸出接所述單片機電路的兩個模擬信號輸入腳，所述單片機電路輸出的兩個調製信號和一個控制信號接驅動器的輸入。
2.如權利要求1所述的新型正弦波逆變器，其特徵在於所述電壓採集器為整流橋。
3.如權利要求1所述的新型正弦波逆變器，其特徵在於所述電流採集器為電流互感器。
4.如權利要求1所述的新型正弦波逆變器，其特徵在於所述驅動器由四個或非門構成；所述單片機輸出的控制信號分為兩路，一路接第一、二或非門的第二輸入端，另一路經反相後接第三、四或非門的第二輸入端；所述單片機輸出的兩個調製信號中，第一個調製信號經反相後接第二、四或非門的第一輸入端，另一個調製信號接第一、三或非門的第一輸入端。
專利摘要本逆變器包括直流電源、逆變橋、逆變變壓器、電壓和電流採集器、逆變信號電路、驅動器,逆變信號電路是由單片機構成的全數字脈寬調製信號電路,電壓和電流採集器的輸出接單片機的模擬信號輸入腳,單片機輸出的調製信號和控制信號經驅動器接逆變橋的信號輸入端。它對逆變橋各功率管分別進行控制,在獲得正弦波的半周內,有三個功率管被控制導通,使產生的正弦波波形畸變小高次諧波減小。
文檔編號H02M7/505GK2370613SQ99208398
公開日2000年3月22日 申請日期1999年4月23日 優先權日1999年4月23日
發明者顏必長, 張立新, 徐偉新 申請人:北京自動化技術研究院