一种大功率变频可调开关电源系统及其控制方法与流程

本发明属于电源开关技术领域，具体涉及一种大功率变频可调开关电源系统及其控制方法。

背景技术：

正弦脉宽调制和变频调速技术在工业控制领域的应用日见广泛。许多电力测试仪器都要求大功率、高性能以满足电力设备的测试要求。目前，市场上的大功率开关电源，其核心功率器件大都采用mosfet半导体场效应晶体管和双极型功率晶体管，它们都不能满足小型、高频、高效率的要求。

mosfet场效应晶体管具有开关速度快和电压型控制的特点，但其通态电阻大，难以满足高压大电流的要求;双极型功率晶体管虽然能满足高耐压大电流的要求，但没有快速的开关速度，属电流控制型器件，需要较大的功率驱动。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中mosfet半导体场效应晶体管和双极型功率晶体管，不能满足小型、高频、高效率的要求的不足，提供一种大功率变频可调开关电源系统，采用高性能的绝缘栅双极型功率晶体igbt作开关逆变元件、采用变频调幅技术研制的逆变电源，具有效率高、性能可靠、体积小等优点。

本发明公开一种大功率变频可调开关电源系统，包括：单片机、时序控制模块、电源软启动模块、过流保护模块、脉宽调制及控制模块、反馈补偿模块、驱动逆变与保护模块和输出端，所述单片机依次连接所述时序控制模块、电源软启动模块、过流保护模块、脉宽调制及控制模块和反馈补偿模块，所述脉宽调制及控制模块连接所述单片机，所述脉宽调制及控制模块和电源软启动模块分别连接所述驱动逆变与保护模块，所述驱动逆变与保护模块连接所述输出端，所述输出端连接所述反馈补偿模块。

进一步地，

所述单片机为soc196单片机。

进一步地，

所述时序控制模块为hf8/psc801b时序电源控制器。

进一步地，

所述过流保护模块为大容量滤波电容。

进一步地，

所述驱动逆变与保护模块采用绝缘栅双极型功率晶体igbt作开关逆变元件。

进一步地，一种大功率变频可调开关电源系统的控制方法，包括如下步骤:

s1、soc196单片机发出数字信号；

s2、时序控制模块控制电源软启动模块缓慢上电；

s3、过流保护模块对电源软启动模块进行过流保护；

s4、脉宽调制及控制模块调制正弦波，得到一个正弦脉宽调制波；

s5、正弦脉宽调制波，经驱动逆变与保护模块驱动逆变元件igbt，改变正弦波的频率，幅值便达到调频调幅输出，逆变输出为串联谐振式输出，将高频载波信号滤掉，得到所需频率的正弦信号。

本发明具有的有益效果：

本发明的一种大功率变频可调开关电源系统，采用高性能的绝缘栅双极型功率晶体igbt作开关逆变元件、采用变频调幅技术研制的逆变电源，具有效率高、性能可靠、体积小等优点。

附图说明

图1为本发明的系统框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的一种大功率变频可调开关电源系统，包括：单片机、时序控制模块、电源软启动模块、过流保护模块、脉宽调制及控制模块、反馈补偿模块、驱动逆变与保护模块和输出端，所述单片机依次连接所述时序控制模块、电源软启动模块、过流保护模块、脉宽调制及控制模块和反馈补偿模块，所述脉宽调制及控制模块连接所述单片机，所述脉宽调制及控制模块和电源软启动模块分别连接所述驱动逆变与保护模块，所述驱动逆变与保护模块连接所述输出端，所述输出端连接所述反馈补偿模块。所述单片机为soc196单片机。所述时序控制模块为hf8/psc801b时序电源控制器。所述过流保护模块为大容量滤波电容。

所述驱动逆变与保护模块采用绝缘栅双极型功率晶体igbt作开关逆变元件。

一种大功率变频可调开关电源系统的控制方法，包括如下步骤:

s1、soc196单片机发出数字信号；

s2、时序控制模块控制电源软启动模块缓慢上电；

s3、过流保护模块对电源软启动模块进行过流保护；

s4、脉宽调制及控制模块调制正弦波，得到一个正弦脉宽调制波；

s5、正弦脉宽调制波，经驱动逆变与保护模块驱动逆变元件igbt，改变正弦波的频率，幅值便达到调频调幅输出，逆变输出为串联谐振式输出，将高频载波信号滤掉，得到所需频率的正弦信号。

本发明采用高频逆变技术、数字信号发生器、正弦脉宽调制和变频调幅、时序控制上电和串联谐振式输出。电源具有效率高、输出功率大、体积小等优点，其总体塬理框图如图所示。

由soc196单片机产生的正弦波被25khz的叁角调制波调制，得到一个正弦脉宽调制波，经驱动电路驱动逆变元件igbt。改变正弦波的频率，幅值便可达到调频调幅输出，逆变输出为串联谐振式输出，将高频载波信号滤掉，从而得到所需频率的正弦信号。

时序控制模块用来控制功率源供电电源在上电时缓慢上电，确保电源上电时电流平稳，同时还避免非过零点开关带来的冲击;在控制电路中还设计了故障锁定功能，一旦电源故障，锁定功能将禁止开通igbt，当故障出现时，igbt被锁点开通，这时大容量滤波电容会储存很高的电能。所以，电源部分有故障保护自动切断工作电源和自动放电功能，整机设计有双重过流、过压和过热等完善的保护功能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种大功率变频可调开关电源系统，其特征在于，包括：单片机、时序控制模块、电源软启动模块、过流保护模块、脉宽调制及控制模块、反馈补偿模块、驱动逆变与保护模块和输出端，所述单片机依次连接所述时序控制模块、电源软启动模块、过流保护模块、脉宽调制及控制模块和反馈补偿模块，所述脉宽调制及控制模块连接所述单片机，所述脉宽调制及控制模块和电源软启动模块分别连接所述驱动逆变与保护模块，所述驱动逆变与保护模块连接所述输出端，所述输出端连接所述反馈补偿模块。

2.根据权利要求1所述的一种大功率变频可调开关电源系统，其特征在于，所述单片机为soc196单片机。

3.根据权利要求1所述的一种大功率变频可调开关电源系统，其特征在于，所述时序控制模块为hf8/psc801b时序电源控制器。

4.根据权利要求1所述的一种大功率变频可调开关电源系统，其特征在于，所述过流保护模块为大容量滤波电容。

5.根据权利要求1所述的一种大功率变频可调开关电源系统，其特征在于，所述驱动逆变与保护模块采用绝缘栅双极型功率晶体igbt作开关逆变元件。

6.根据权利要求1所述的一种大功率变频可调开关电源系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤:

s1、soc196单片机发出数字信号；

s2、时序控制模块控制电源软启动模块缓慢上电；

s3、过流保护模块对电源软启动模块进行过流保护；

s4、脉宽调制及控制模块调制正弦波，得到一个正弦脉宽调制波；

s5、正弦脉宽调制波，经驱动逆变与保护模块驱动逆变元件igbt，改变正弦波的频率，幅值便达到调频调幅输出，逆变输出为串联谐振式输出，将高频载波信号滤掉，得到所需频率的正弦信号。

技术总结
本发明公开一种大功率变频可调开关电源系统，其特征在于，包括：单片机、时序控制模块、电源软启动模块、过流保护模块、脉宽调制及控制模块、反馈补偿模块、驱动逆变与保护模块和输出端，所述单片机依次连接所述时序控制模块、电源软启动模块、过流保护模块、脉宽调制及控制模块和反馈补偿模块，所述脉宽调制及控制模块连接所述单片机，所述脉宽调制及控制模块和电源软启动模块分别连接所述驱动逆变与保护模块，所述驱动逆变与保护模块连接所述输出端，所述输出端连接所述反馈补偿模块。采用高性能的绝缘栅双极型功率晶体IGBT作开关逆变元件、采用变频调幅技术研制的逆变电源，具有效率高、性能可靠、体积小等优点。

技术研发人员：刘吉虎
受保护的技术使用者：南京传科电子设备有限公司
技术研发日：2020.06.24
技术公布日：2020.10.23