专利名称：一种高效率逆变器及其逆变方法
技术领域：
本发明涉及逆变器和逆变方法。
技术背景
逆变器是将直流电转换为交流电的一种装置，属于移动型电源装置。现在，为了稳定交流输出电压，逆变器装置的应用越来越广泛。使用逆变器装置时，为了稳定输出电压， 通常采用电压波形反馈的方式进行电压控制，如出现过的一种逆变器装置，其采用了 PWM 技术，将输出电压的波形反馈给输出PWM信号的脉冲宽度调制电路中，其中，输出波形的反馈控制装置是以模拟电路实现的，但是，利用模拟电路，其构成部件的数目多，因此，各个部件的偏差造成的输出电压的偏差大，最终的输出电压也不稳定，另外，为了能得到模拟信号，需要串入一电阻，此电阻将会消耗部分能量形成无功功率，造成了能量的损失。
基于上述缺陷，人们对上述逆变器装置进行了改进，如在公开号为1407714A申请日为2002. 9.
公开日为2003. 4. 2的专利文献中公开了一种逆变器装置包括变换器、逆变器、低通滤波器、电压检测单元、电压波形检测单元、SCR驱动电路、FET驱动电路及CPU，变换器用于输出直流高压，逆变器用于将直流高压转换为交流并输入低通滤波器中，由低通滤波器输出正弦交流电，此逆变器装置在工作时，通过电压检测单元检测变换器输出电压， 并将电压检测信号输入到CPU中，通过CPU控制SCR驱动电路控制变换器中的晶闸管导通角，使得变换器输出的电压为一预定值，与此同时，电压波形检测单元将逆变器输出端的电压波形反馈给CPU，通过CPU的计算将指令传给FET驱动电路中，通过FET驱动电路控制并改变PWM的脉宽，从而达到稳压的目的。由上述的结构和原理可知，变换器的输出端始终保持一预设定值，即直流高压是稳定的，此结构的变换器装置是通过改变PWM脉宽来实现稳压的，其具体过程是，CPU对采集的电压波形进行逐点计算，并将计算结果进行处理、对比， 根据处理、对比的结果通过FET对逆变器进行控制，如图1和图2所示，使PWM脉宽发生变化，在此过程中，由于CPU的处理速度和能力有限，而CPU需要对采集的电压波形进行逐点计算，因此，从电压波形采集到控制PWM脉宽发生变化会出现时间滞后的现象，且CPU的计算精度也难以保证，从而造成稳压的效果差，出现的误差将会达到正负10%。发明内容
本发明的目的是提供一种高效率逆变器，所要解决的技术问题是逆变器的稳压效果差，正弦波的输出谐波大，正弦波的输出频率不稳定。
本发明的另一目的是提供一种高效率逆变器的逆变方法，所要解决的技术问题是逆变器的稳压效果差，正弦波的输出谐波大，正弦波的输出频率不稳定。
为达到上述目的，一种高效率逆变器包括直流电源、升压变换器、直流逆变交流装置，直流电源将直流低压输入到升压变换器中升压输出直流高压，直流高压经直流逆变交流装置通过SPWM技术形成脉冲，在直流逆变交流装置中以交流输出；升压变换器上通过 MOS管或IGBT驱动电路连接有CPUl ；直流逆变交流装置上连接有CPU2，CPUl和CPU2相互通讯；CPUl和交流输出端之间连接有交流检测电路；在直流逆变交流装置中固化有固定的 SPWM脉宽函数。
在上述方案中，通过CPU2不间断的检测由直流逆变交流装置产生的正弦波，并将正弦波的位置告诉给CPU1，CPUl在正弦波的波峰时间点通过交流检测电路采集交流输出端的电压信号，并在CPUl中将电压信号转换为数字信号，通过数字调控经MOS管或IGBT 驱动电路调节升压变换器输出端的电压大小，通过改变直流高压电压大小改变固定的SPWM 脉宽的幅度，使交流输出电压达到稳压的目的。根据上述原理，为了稳定交流电压值，根据交流输出正弦波形，在CPUl和CPU2的共同控制下，直流高压是变化的；并且，在直流逆变交流装置中，已经固化了一固定SPWM脉宽函数，基于这一固定SPWM脉宽函数，对交流电压的调整是通过改变SPWM脉宽的幅度来实现的，SPWM脉宽的幅度是由直流高压的大小来决定的，因此，所产生的正弦波的SPWM频率能达到100KHZ以上，正弦波的输出谐波非常的小，正弦波的输出频率非常的稳定，这样，整个高效率逆变器将是一个非常干净的电源，另外，交流输出端的稳压效果好，其误差可达到正负1%。
作为改进，在直流电源输出端和交流输出端之间并联有一组以上的依次串联的升压变换器和直流逆变交流装置，所有升压变换器由同一 CPUl控制，所有直流逆变交流装置由同一 CPU2控制。此结构，直流逆变交流装置的输出端电压相互叠加，从而达到提高输出瓦数的目的；另外，利用同一 CPUl控制升压变换器，利用同一 CPU2检测或控制直流逆变交流装置，能保证各直流逆变交流装置输出的正弦波完全同步，这样，能使交流输出达到最好效率。
作为改进，直流电源的输出端连接有辅助电源，辅助电源给升压变换器、直流逆变交流装置、CPUl和CPU2供电。
为达到上述第二目的，一种高效率逆变器的逆变方法，包括直流电源输出直流低压给升压变换器，通过升压变换器升压后以直流高压输出给直流逆变交流装置，在直流逆变交流装置中固化有固定的SPWM脉宽函数，在直流逆变交流装置中，根据固定的SPWM脉宽函数形成交流输出；在逆变过程中，通过交流检测电路、CPUl和CPU2调节直流高压，达到交流输出具有稳定电压的目的，其过程是CPU2不间断的检测由直流逆变交流装置产生的正弦波，并将正弦波的位置告诉给CPU1，CPUl在正弦波的波峰时间点通过交流检测电路采集交流输出端的电压信号，并在CPUl中将电压信号转换为数字信号，通过数字调控经MOS管或IGBT驱动电路调节升压变换器输出端的电压大小，通过改变直流高压电压大小改变固定的SPWM脉宽的幅度，使交流输出电压达到稳压的目的。
根据上述方法，为了稳定交流电压值，根据交流输出正弦波形，在CPUl和CPU2的共同控制下，直流高压是变化的；并且，在直流逆变交流装置中，已经固化了一固定SPWM脉宽函数，基于这一固定SPWM脉宽函数，对交流电压的调整是通过改变SPWM脉宽的幅度来实现的，SPWM脉宽的幅度是由直流高压的大小来决定的，因此，所产生的正弦波的SPWM频率能达到100KHZ以上，正弦波的输出谐波非常的小，正弦波的输出频率非常的稳定，这样，整个高效率逆变器将是一个非常干净的电源，另外，交流输出端的稳压效果好，其误差可达到正负1%。
作为改进，在直流电源输出端和交流输出端之间并联有一组以上的依次串联的升压变换器和直流逆变交流装置，所有升压变换器由同一 CPUl控制，所有直流逆变交流装置由同一 CPU2控制，使从各直流逆变交流装置中输出的交流同步，使交流输出达到最好效率，并能提高输出的瓦数。
作为改进，在交流输出端为空载时，由CPUl通过MOS管或IGBT驱动电路控制升压变换器实现跳周期工作，保证交流输出端为空载时，也能稳压。
在本发明中，交流输出端的电压信号是指交流输出端的电压正弦波信号。
图1为现有技术PWM脉宽发生变化之前的脉冲及对应的半个周期的波形图。
图2为现有技术PWM脉宽发生变化之后的脉冲及对应的半个周期的波形图。
图3为本发明高效率逆变器连接框图。
图4为并联多个依次串联升压变换器和直流逆变交流装置后的高效率逆变器连接框图。
图5为本发明SPWM脉宽幅度发生之前的脉冲及对应的半个周期的波形图。
图6为本发明SPWM脉宽幅度发生之后的脉冲及对应的半个周期的波形图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行进一步详细说明。
实施例1如图3所示，高效率逆变器包括直流电源、升压变换器、直流逆变交流装置、辅助电源、 CPUU CPU2及交流检测电路；在本实施方式中，直流电源为蓄电池，升压变换器完成将直流低压转换为直流高压的装置，属于现有技术，直流逆变交流装置用于将直流高压转换为交流的装置，属于逆变器中的常用器件。
对于本实施例的高效率逆变器，直流电源输出直流低压给升压变换器，通过升压变换器升压后以直流高压输出给直流逆变交流装置，在直流逆变交流装置中固化有固定的 SPWM脉宽函数，在直流逆变交流装置中，根据固定的SPWM脉宽函数形成交流输出；其中升压变换器、直流逆变交流装置、CPUl和CPU2的电源由辅助电源供给，辅助电源的电量来自直流电源。在逆变过程中，通过交流检测电路、CPUl和CPU2调节直流高压，达到交流输出具有稳定电压的目的，其过程是CPU2不间断的检测由直流逆变交流装置产生的正弦波，并将正弦波的位置告诉给CPU1，CPUl在正弦波的波峰时间点通过交流检测电路采集交流输出端的电压信号，并在CPUl中将电压信号转换为数字信号，通过数字调控经MOS管或IGBT 驱动电路调节升压变换器输出端的电压大小，通过改变直流高压电压大小改变固定的SPWM 脉宽的幅度，使交流输出电压达到稳压的目的。
根据上述原理，如图3、5和图6所示，为了稳定交流电压值，根据交流输出正弦波形，在CPUl和CPU2的共同控制下，直流高压是变化的；并且，在直流逆变交流装置中，已经固化了一固定SPWM脉宽函数，基于这一固定SPWM脉宽函数，对交流电压的调整是通过改变 SPWM脉宽的幅度来实现的，SPWM脉宽的幅度是由直流高压的大小来决定的，因此，所产生的正弦波的SPWM频率能达到100KHZ以上，正弦波的输出谐波非常的小，正弦波的输出频率非常的稳定，这样，整个高效率逆变器将是一个非常干净的电源，另外，交流输出端的稳压效果好，其误差可达到正负1%。
实施例2如图4所示，高效率逆变器包括直流电源、两个以上的升压变换器、两个以上的直流逆变交流装置、辅助电源、CPUU CPU2及交流检测电路；在本实施方式中，直流电源为蓄电池， 升压变换器完成将直流低压转换为直流高压的装置，属于现有技术，直流逆变交流装置用于将直流高压转换为交流的装置，属于逆变器中的常用器件。
对于本实施例的高效率逆变器，直流电源输出直流低压给升压变换器，通过升压变换器升压后以直流高压输出给直流逆变交流装置，在直流逆变交流装置中固化有固定的 SPWM脉宽函数，在直流逆变交流装置中，根据固定的SPWM脉宽函数形成交流输出；其中升压变换器、直流逆变交流装置、CPUl和CPU2的电源由辅助电源供给，辅助电源的电量来自直流电源。在逆变过程中，通过交流检测电路、CPUl和CPU2调节直流高压，达到交流输出具有稳定电压的目的，其过程是CPU2不间断的检测由直流逆变交流装置产生的正弦波，并将正弦波的位置告诉给CPU1，CPUl在正弦波的波峰时间点通过交流检测电路采集交流输出端的电压信号，并在CPUl中将电压信号转换为数字信号，通过数字调控经MOS管或IGBT 驱动电路调节升压变换器输出端的电压大小，通过改变直流高压电压大小改变固定的SPWM 脉宽的幅度，使交流输出电压达到稳压的目的。
在本实施例中，一个升压变换器和一个直流逆变交流装置串联后与其他组相互串联的升压变换器和直流逆变交流装置并联，使得各个直流逆变交流装置的交流输出端汇入交流输出端中，提高交流输出瓦数。所有的升压变换器由同一 CPUl控制，所有直流逆变交流装置由同一 CPU2检测和控制，这样，能保证各直流逆变交流装置输出的正弦波完全同步，能使交流输出达到最好效率。
另外，在交流输出端为空载时，由CPUl通过MOS管或IGBT驱动电路控制升压变换器实现跳周期工作，保证交流输出端为空载时，也能稳压。
根据上述原理，如图4、5和图6所示，为了稳定交流电压值，根据交流输出正弦波形，在CPUl和CPU2的共同控制下，直流高压是变化的；并且，在直流逆变交流装置中，已经固化了一固定SPWM脉宽函数，基于这一固定SPWM脉宽函数，对交流电压的调整是通过改变 SPWM脉宽的幅度来实现的，SPWM脉宽的幅度是由直流高压的大小来决定的，因此，所产生的正弦波的SPWM频率能达到100KHZ以上，正弦波的输出谐波非常的小，正弦波的输出频率非常的稳定，这样，整个高效率逆变器将是一个非常干净的电源，另外，交流输出端的稳压效果好，其误差可达到正负1%。除此之外，也提高了交流输出的瓦数，提高了利用率。
权利要求
1.一种高效率逆变器，包括直流电源、升压变换器、直流逆变交流装置，直流电源将直流低压输入到升压变换器中升压输出直流高压，直流高压经直流逆变交流装置通过SPWM 技术形成脉冲，在直流逆变交流装置中以交流输出；其特征在于升压变换器上通过MOS管或IGBT驱动电路连接有CPUl ；直流逆变交流装置上连接有CPU2，CPUl和CPU2相互通讯； CPUl和交流输出端之间连接有交流检测电路；在直流逆变交流装置中固化有固定的SPWM 脉宽函数。
2.根据权利要求1所述的高效率逆变器，其特征在于在直流电源输出端和交流输出端之间并联有一组以上的依次串联的升压变换器和直流逆变交流装置，所有升压变换器由同一 CPUl控制，所有直流逆变交流装置由同一 CPU2控制。
3.根据权利要求1或2所述的高效率逆变器，其特征在于直流电源的输出端连接有辅助电源，辅助电源给升压变换器、直流逆变交流装置、CPUl和CPU2供电。
4.一种高效率逆变器的逆变方法，其特征在于包括以下步骤直流电源输出直流低压给升压变换器，通过升压变换器升压后以直流高压输出给直流逆变交流装置，在直流逆变交流装置中固化有固定的SPWM脉宽函数，在直流逆变交流装置中，根据固定的SPWM脉宽函数形成交流输出；在逆变过程中，通过交流检测电路、CPUl和CPU2调节直流高压，达到交流输出具有稳定电压的目的，其过程是CPU2不间断的检测由直流逆变交流装置产生的正弦波，并将正弦波的位置告诉给CPU1，CPUl在正弦波的波峰时间点通过交流检测电路采集交流输出端的电压信号，并在CPUl中将电压信号转换为数字信号，通过数字调控经MOS管或 IGBT驱动电路调节升压变换器输出端的电压大小，通过改变直流高压电压大小改变固定的 SPWM脉宽的幅度，使交流输出电压达到稳压的目的。
5.根据权利要求4所述的高效率逆变器的逆变方法，其特征在于在直流电源输出端和交流输出端之间并联有一组以上的依次串联的升压变换器和直流逆变交流装置，所有升压变换器由同一 CPUl控制，所有直流逆变交流装置由同一 CPU2控制，使从各直流逆变交流装置中输出的交流同步。
6.根据权利要求4所述的高效率逆变器的逆变方法，其特征在于在交流输出端为空载时，由CPUl通过MOS管或IGBT驱动电路控制升压变换器实现跳周期工作。
全文摘要
本发明公开了一种高效率逆变器和逆变方法，逆变器包括直流电源、升压变换器、直流逆变交流装置、辅助电源、CPU1、CPU2及交流检测电路。逆变方法是利用了SPWM技术，利用CPU通过数字调控使交流输出的稳压效果好；在本发明中，所产生的正弦波的SPWM频率能达到100KHZ以上，正弦波的输出谐波非常的小，正弦波的输出频率非常的稳定，这样，整个高效率逆变器将是一个非常干净的电源。
文档编号H02M7/48GK102545679SQ20121003878
公开日2012年7月4日 申请日期2012年2月21日 优先权日2012年2月21日
发明者陈清娇 申请人:陈清娇