高频正弦波逆变器
专利汇可以提供高频正弦波逆变器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种高频 正弦波 逆变器，它包括DC/AC逆变 电路 ，还包括DC/DC高频 升压电路 、控制电路，DC/AC逆变电路的输入端通过DC/DC高频升压电路连接到外部直流 电压 源，DC/AC逆变电路的输出端与滤波电路连接后连接至输出 端子 ，控制电路与DC/AC逆变电路连接，控制对DC/AC逆变电路的驱动，控制电路同时与输出端子连接，采集输出的电 信号 用于保护、反馈等控制。本实用新型电路结构简单，输出交流 波形 为纯正弦波，输出稳压 精度 高，动态响应特性好、效率高、谐波含量小等特点。，下面是高频正弦波逆变器专利的具体信息内容。
1.一种高频正弦波逆变器，包括DC/AC逆变电路，其特征在于 还包括DC/DC高频升压电路、控制电路、、滤波电路，DC/AC逆变电 路的输入端通过DC/DC高频升压电路连接到外部直流电压源，DC/AC 逆变电路的输出端与滤波电路连接后连接至输出端子，控制电路与 DC/AC逆变电路连接，控制对DC/AC逆变电路的驱动，控制电路同时 与输出端子连接，采集电压、电流反馈信号，形成闭环控制电路。
2.根据权利要求1所述的高频正弦波逆变器，其特征在于所述 DC/DC高频升压电路包括DC/DC逆变桥、驱动信号发生器、高端驱动 器、延时驱动器、高频变压器、整流电路，DC/DC逆变桥由四个功率 开关管(Q1、Q2、Q3、Q4)组成，该DC/DC逆变桥输入端连接到外部 直流电压源，驱动信号发生器产生二路驱动信号，一路输入高端驱动 器，驱动DC/DC逆变桥的超前桥壁，另一路输入延时驱动器，DC/DC 逆变桥的滞后桥壁由驱动信号经过RC延时后输入高端驱动器进行驱 动，DC/DC逆变桥输出高频方波信号送入高频变压器，经高频变压 器输出高压波信号，再经整流电路整流后输出高压直流给DC/AC逆变 电路。
3.根据权利要求2所述的高频正弦波逆变器，其特征在于驱动 信号发生器为专用电源芯片SG3525，开环输出驱动信号，高频变压 器的输出端有电流传感器W2，电流传感器W2采样DC/DC输出电流， DC/DC输出短路时，电流传感器输出一高电平至SG3525的SHUTDOWN 引脚，关闭DC/DC逆变部分，对DC/DC逆变部分做短路保护。
4.根据权利要求3所述的高频正弦波逆变器，其特征在于电流 传感器W2的电路包括采样电阻(R2)和与采样电阻(R2)并联的光 耦(U1)，光耦(U1)的输出端与SG3525的SHUTDOWN引脚连接。
5.根据权利要求2所述的高频正弦波逆变器，其特征在于高端 驱动器为IR2110，驱动DC/DC逆变桥的超前桥壁。
6.根据权利要求2所述的高频正弦波逆变器，其特征在于延时 驱动器中的高端驱动器为IR2110，驱动DC/DC逆变桥的滞后桥壁，在 全桥DC/DC变换中，滞后桥壁通过RC延时电路实现，使之具有软开 关特性。
7.根据权利要求1所述的高频正弦波逆变器，其特征在于控制 电路包括微控制器MCU和高端驱动器，微控制器MCU产生4路驱动信 号给高端驱动器，高端驱动器驱动由四个功率开关管(Q5、Q6、Q7、 Q8)组成的DC/AC逆变桥，微控制器MCU同时与输出端子连接，通过 传感器采集输出的电信号，高端驱动器为IR2110，滤波电路为LC滤 波电路。
8.根据权利要求7所述的高频正弦波逆变器，其特征在于微控 制器MCU为单片机，单片机电路构成全数字脉宽调制信号电路，产生 DC/AC逆变信号，由单片机控制产生SPWM脉宽调制波形，产生的调 制信号到高端驱动器驱动DC/AC逆变桥，输出幅值为300-380V的高 压SPWM波，经LC滤波电路，输出稳定的纯正弦波，控制电路采集输 出的电压和电流反馈信号，最终输出稳定的220V交流。
9.根据权利要求8所述的高频正弦波逆变器，其特征在于单片 机输出SPWM波，采用窄脉冲抑制使逆变器输出很低含量正弦波谐波， 在满载时逆变器输出的高频谐波含量低于1.5％。
10.根据权利要求9所述的高频正弦波逆变器，其特征在于单 片机通过采集逆变器输出端子处的电流波形，经软件滤波和智能识 别，实现对冲击性负载进行有效判别、灵敏的过载、短路保护。
技术领域
本实用新型属于直流/交流电能转换装置技术领域，涉及一种高频 正弦波逆变器，其输出波形为纯正弦波。
背景技术
方波逆变器输出的则是质量较差的方波交流电，其正向最大值到 负向最大值几乎在同时产生，这样，对负载和逆变器本身造成剧烈的 不稳定影响。同时，其负载能力差，仅为额定负载的40-60％，不能 带感性负载。如所带的负载过大，方波电流中包含的三次谐波成分将 使流入负载中的容性电流增大，严重时会损坏负载的电源滤波电容。 针对上述缺点，近年来出现了准正弦波(或称改良方波、修正正弦波、 模拟正弦波等等)逆变器，其输出波形从正向最大值到负向最大值之 间有一个时间间隔，使用效果有所改善，但准正弦波的波形仍然是由 折线组成，属于方波范畴，连续性不好，并存在电网中的电磁污染。 准正弦波、改良方波的逆变器由于可以满足我们部分的用电需求，售 价适中，成为市场中的主流产品。因此目前国内以方波或修正正弦波 逆变器居多。还有一些逆变器是采用工频变压器调制输出的，其输出 波形质量差、带载能力很弱，甚至不能带载感性负载及冲击性负载， 损耗大、效率低，对用电设备的使用寿命也造成一定的影响。
因此，从环境保护、节能降耗方面考虑，研制新型的具有技术要 求低和成本低的正弦波逆变器已势在必行。
实用新型内容
本实用新型是针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种高 效率低成本的高频正弦波逆变器，可将直流电压变换为单相220V、频 率50Hz的正弦波交流电，可以给使用220V市电的设备独立供电，降 低逆变器输出的谐波含量，和提高对冲击性负载的带载能力以及提高 逆变器效率和可靠度，保护功能完善，应用范围广泛，方便用户设备 在无电网情况下的使用。
解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是该高频正弦波逆变 器包括DC/AC逆变电路，还包括DC/DC高频升压电路、滤波电路、 控制电路，DC/AC逆变电路的输入端通过DC/DC高频升压电路连接到 外部直流电压源，DC/AC逆变电路的输出端与滤波电路连接后连接至 输出端子，控制电路与DC/AC逆变电路连接，控制对DC/AC逆变电 路的驱动，控制电路同时与输出端子连接，采集电压、电流反馈信号， 形成闭环控制电路。
优选的是，所述DC/DC高频升压电路包括DC/DC逆变桥、驱动 信号发生器、高端驱动器、延时驱动器、高频变压器、整流电路，DC/DC 逆变桥由四个功率开关管组成，该DC/DC逆变桥输入端连接到外部直 流电压源，驱动信号发生器产生二路驱动信号，一路输入高端驱动器， 驱动DC/DC逆变桥的超前桥壁，另一路输入延时驱动器，DC/DC逆 变桥的滞后桥壁由驱动信号经过RC延时(1微秒左右)后输入高端驱 动器进行驱动，DC/DC逆变桥输出高频方波信号送入高频变压器，经 高频变压器输出高压波信号，再经整流电路整流后输出高压直流给 DC/AC逆变电路，高频变压器的输出端有电流传感器W2，电流传感 器W2对DC/DC逆变桥输出电流采样检测，当电流大于额定值时，电 流传感器W2输出一高电平关闭DC/DC逆变部分，对DC/DC逆变部 分做短路保护。
进一步优选的是，驱动信号发生器为专用电源芯片SG3525，开环 输出驱动信号；高端驱动器为IR2110，驱动DC/DC逆变桥的超前桥壁。
优选的是，所述延时驱动器包括RC延时电路与高端驱动器，驱 动信号发生器产生的驱动信号经过RC延时后送入高端驱动器IR2110， 由高端驱动器IR2110直接驱动DC/DC逆变桥的滞后桥壁。在全桥 DC/DC变换中，滞后桥壁通过RC延时电路实现，使之具有软开关特 性。
优选的是，控制电路包括微控制器MCU和高端驱动器，微控制 器MCU产生4路驱动信号给高端驱动器，高端驱动器驱动由四个功率 开关管组成的DC/AC逆变桥，微控制器MCU同时与输出端子连接， 通过传感器采集输出的电信号，高端驱动器主要采用IR2110芯片；滤 波电路为典型的LC滤波电路。
进一步优选的是，微控制器MCU为单片机，单片机电路构成全 数字脉宽调制信号电路，产生DC/AC逆变信号，由单片机控制产生 SPWM脉宽调制波形，产生的调制信号到高端驱动器驱动DC/AC逆变 桥，输出幅值为300-380V的高压SPWM波，经LC滤波电路，输出 稳定的纯正弦波，控制电路采集输出的电压和电流反馈信号，最终输 出稳定的220V交流。
进一步优选的是，单片机输出SPWM波，采用窄脉冲抑制使逆变 器输出很低含量正弦波谐波，在额定负载下高频谐波含量低于1.5％。
单片机通过采集逆变器输出端子处的电流波形，经软件滤波和智 能识别，实现对冲击性负载进行有效判别、灵敏的过载、短路保护。
本实用新型具有一个软开关DC/DC高频升压器；MCU控制输出 的DC/AC变换器，以及MCU通过判断输入信号所做的一系列保护动 作。
本实用新型降低了逆变器输出的谐波含量，输出交流波形为纯正 弦波，能提高对冲击性负载的带载能力，电路结构简单，输出稳压精 度高，动态响应特性好、效率高、谐波含量小等特点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型电路原理图
图2是电流传感器W2电路原理图
具体实施方式
下面实施例为本实用新型的非限定性实施例。
如图1所示，本实用新型逆变器包括DC/DC升压模块和DC/AC 逆变模块，以及DC/AC模块的信号反馈和控制单元。图中：Q1、Q2、 Q3、Q4为功率开关管(可采用IRF4310)，该4个功率开关管组成DC/DC 部分逆变桥，由PWM脉宽调制专用芯片SG3525产生驱动信号，经过 驱动电路进行分别驱动DC/DC部分逆变桥；T1为高频变压器；D1为 高频整流桥，由4个MUR460二极管组成；Q5、Q6、Q7、Q8为功率 开关管(可采用IRF22N50)组成DC/AC逆变桥，由单片机产生的SPWM 信号分别驱动这4个功率管；L1、C1为电感和电容，组成LC滤波电 路；MCU为微控制器，采用单片机为MEGA168；功率开关管驱动电路 采用IR2110；W1和W2为电流采样传感器，电流采样传感器W1型号 为ZME1915007B，电流采样传感器W2的电路包括采样电阻R2和与采 样电阻R2并联的光耦U1，光耦U1可采用TLP521-1，光耦(U1)的 输出端与SG3525的SHUTDOWN引脚连接。
驱动信号发生器为专用电源芯片SG3525，开环输出驱动信号， 高频变压器的输出端有电流传感器W2，电流传感器W2采样DC/DC输 出电流，DC/DC输出短路时，电流传感器输出一高电平至SG3525的 SHUTDOWN引脚，关闭DC/DC逆变部分，对DC/DC逆变部分做短路保 护。
本实用新型工作时：
将48V蓄电池接入逆变器输入端，经过内部连线送入由功率开 关管Q1、Q2、Q3、Q4组成的DC/DC逆变桥，在PWM脉宽调制专用芯 片SG3525的PWM波调制经过IR2110组成的高压驱动电路，分别驱动 DC/DC部分的逆变桥的超前桥壁的功率开关管Q1和Q2，以及经过RC 延时电路延时处理后驱动滞后桥壁的功率开关管Q3、Q4，信号将斩 波成45KHz左右，占空比约49％的方波，信号将送入高频变压器T1， 高频变压器将48V高频电压升至350V左右，经过D1高频全桥整流 滤波后，变成350V高压直流，直流电送入由功率开关管Q5、Q6、Q7、 Q8组成的DC/AC逆变桥，在由单片机产生的SPWM波驱动信号驱动下， 输出幅值为350V左右的SPWM波，经过图中的LC滤波后，输出稳定 的纯正弦波，单片机通过交流电流传感器W1(该交流电流传感器W1 型号可为ZME1915007B)采集输出的电流信号，同时反馈控制DC/AC 逆变桥，最终输出稳定的220V交流。
本实施例第一方面，高频DC/DC变换部分，专用电源芯片脉宽 调制控制芯片SG3525作为驱动信号发生器，输出两路驱动信号。超 前桥壁由功率开关管Q1和Q2组成，超前壁的驱动信号由信号发生器 输出的两路信号经过高端驱动器IR2110直接驱动；滞后桥壁由功率 开关管Q3和Q4组成，滞后桥壁的驱动信号由信号发生器输出的两路 信号，分别经过RC延时后，送入高端驱动器IR2110后驱动。经RC 延时后使得滞后桥壁比超前壁延迟大约1us左右，从而使得DC/DC 部分的功率场效应管处于软开关状态，可以提高DC/DC升压模块的效 率，减少在功率管开/关过程中受到电流或电压的冲击，经DC/DC桥 壁输出方波送入高频变压器，使之从几十伏的电压升到300-450V之 间，同时在DC/DC输出端通过电流传感器W2采样电流，通过过流判 断对DC/DC部分作短路保护，使得DC/DC模块升压部分更加稳定可靠。 电流传感器W2是利用采样电阻R2两端的电压直接驱动光耦U1，实 现过载保护功能。系统正常工作时，采样电阻两端电压低于光耦U1 导通电压，光耦不导通，当负载短路或严重超载时，采样电阻R2两 端电压超过光耦导通电压，使光耦导通，光耦输出高电平至PWM脉宽 调制专用芯片SG3525的SHUTDOWN引脚(SG3525第10脚)，致使SG3525 关闭逆变桥壁，关闭DC/DC变换器。
其次本实施例利用控制电路产生4路SPWM波信号，用来驱动功 率开关管Q5、Q6、Q7、Q8。在逆变器输出过零点附近和正弦波输出 峰值附近，普通的SPWM波输出会有很小的窄脉冲，直接用这些窄脉 冲信号驱动功率管，由于功率管的开通和关断延迟特性，窄脉冲驱动 信号使得功率管还未导通就又截至了或者还未关断就又开通了，功率 管发热比较严重，而且也未能输出有效的窄脉冲，使得在过零点附近 波形畸变严重，引起高端驱动的误动作，导致损坏功率管。如果直接 将窄脉冲进行抑制，会影响到输出正弦波谐波含量的增加。本实用新 型在MCU判断如果输出的脉冲小于一定值，软件通过计算，将相邻几 个窄脉冲合并在一起输出，在不丢失窄脉冲输出能量的情况下对窄脉 冲做了抑制，提高了逆变器效率，大大降低了逆变器高频谐波含量和 逆变器工作的可靠度。
本实施例第三个方面，MCU通过采集输入实时电压和电流值通过 对冲击性负载的识别并相应处理，从而使得逆变器抗冲击能力大大增 强，当冲击性负载，如电视机，电动机等接入逆变器输出端时，由于 启动电流很大，对逆变器来说，近视为短路情况，按常规的保护方法， 逆变器会做出短路保护动作。本实用新型在检测到实时电流突然增大 时，立刻减小SPWM波占空比，进而减小输出有效电压，从而降低了 输出电流，等冲击电流峰值过后，电流恢复到正常值，逆变器输出电 压也随之恢复到正常值，使得可以带动像电动机之类的大冲击负载， 而不至于引起逆变器保护，对于短路情况，逆变器通过判断采集电压 实时值为零，而仍有很大电流，则判断为短路情况，从而对逆变器相 应的保护。
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