一种单项逆变电源

1.本实用新型涉及电源技术领域，特别是涉及一种单项逆变电源。


背景技术：

2.逆变器是把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成定频定压或调频调压交流电(一般为220v/50hz正弦波)的转换器。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。广泛适用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、dvd、vcd、电脑、电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱，录像机、按摩器、风扇、照明等。
3.当代电源技术就是穿插在电力电子半导体器件，综合自动控制系统、微型计算机技术和电磁感应技术的一种综合技术。在如何使得电源变得更加高质量、高效、高可靠性等方面起着关键的作用，是当今世界电力电子技术的实际应用。变频技术主要是通过逆变电路实现的，是有关电力电子学领域最为重要的研究内容之一，被广泛运用。任何用电设备中，电源都是必不可少的，但是不同的用电设备所需的电能形式可能并不相同，因此，对变频逆变电源的研究具有十分重要的理论意义和工程实用价值。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种成本低且输出电压稳定性好的单项逆变电源。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案。
6.一种单项逆变电源，包括供电电源、单片机控制电路、驱动电路、全桥逆变电路、输出滤波电路；
7.所述供电电源为直流电源，用于提供输入的直流电；
8.所述单片机控制电路，用于产生spwm控制信号并将该spwm控制信号发送给驱动电路；
9.所述驱动电路，用于根据单片机控制电路发出的spwm控制信号，产生反向spwm波并发送给全桥逆变电路；
10.所述全桥逆变电路，用于接收驱动电路发送的反向spwm波，控制四个mos管的通断来控制电压转换，输出电压；
11.所述输出滤波电路，用于对全桥逆变电路输出的交流电压进行滤波处理。
12.所述单片机控制电路采用stm32f103c8t6作为主控制器。
13.所述驱动电路包括驱动芯片u3、二极管d3和电容c8。
14.所述驱动芯片u3为ir2109驱动芯片。
15.所述全桥逆变电路包括mos管q4～q7、二极管d6～d9、电阻r5～r8和稳压二极管d10～d13。
16.所述输出滤波电路包括电容c10～c12和电感l4。
17.所述单项逆变电源，还包括电流检测电路和电压反馈电路。
18.本实用新型的有益效果是：
19.本实用新型公开了一种单项逆变电源，供电电源、单片机控制电路、驱动电路、全桥逆变电路、输出滤波电路；所述供电电源为直流电源，用于提供输入的直流电；所述单片机控制电路，用于产生spwm控制信号并将该spwm控制信号发送给驱动电路；所述驱动电路，用于根据单片机控制电路发出的spwm控制信号，产生反向spwm波并发送给全桥逆变电路；所述全桥逆变电路，用于接收驱动电路发送的反向spwm波，控制四个mos管的通断来控制电压转换，输出电压；所述输出滤波电路，用于对全桥逆变电路输出的交流电压进行滤波处理。
20.本实用新型的单项逆变电源，具有结构简单、成本低、输出电压稳定性好等优点。
附图说明
21.图1是本实用新型的单项逆变电源的框架图。
22.图2是本实用新型的单项逆变电源的模块图。
23.图3是本实用新型的单项逆变电源的驱动电路。
24.图4是本实用新型的单项逆变电源的全桥逆变电路、滤波电路、电压反馈电路和电流检测电路。
25.图5是本实用新型的单项逆变电源的电压检测电路。
具体实施方式
26.下面对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
27.如图1-4，本发明的单项逆变电源包括供电电源、单片机控制电路、驱动电路、全桥逆变电路、输出滤波电路；
28.所述供电电源为直流电源，用于提供输入的直流电；
29.所述单片机控制电路，用于产生spwm控制信号并将该spwm控制信号发送给驱动电路；
30.所述驱动电路，用于根据单片机控制电路发出的spwm控制信号，产生反向spwm波并发送给全桥逆变电路；
31.所述全桥逆变电路，用于接收驱动电路发送的反向spwm波，控制四个mos管的通断来控制电压转换，输出电压；
32.所述输出滤波电路，用于对全桥逆变电路输出的交流电压进行滤波处理。
33.所述单片机控制电路采用stm32f103c8t6作为主控制器。stm32f103c8t6系列单片机，其使用高性能的arm-cortex-m3 32位的risc内核，该处理器主要性能如下：最高72mhz工作频率；具有高达20k字节的sram；具有2路12位模数转换器，输入通道多达16个，转换时间低至1μs；所有i/o口可以映像到16个外部中断，3个16位定时器，每个定时器有多达4个输入/输出，可以用于输入捕获/输出比较/pwm或脉冲计数；2个i2c接口、3个usart接口。本设计选stm32f103c8t6单片机核心板做系统主控器件，该核心板上已集成时钟模块、复位电路和电源管理电路，操作时更为便捷。
34.所述驱动电路包括驱动芯片u3、二极管d3和电容c8。如图3，所述驱动芯片u3为半
桥式驱动芯片ir2109。ir2109采用8脚封装。驱动级工作电压600v，栅极驱动电压10-20v，前级最高工作电压25v。二极管d3的型号为fr107。
35.所述全桥逆变电路包括mos管q4～q7、二极管d6～d9、电阻r5～r8和稳压二极管d10～d13。电力场效应晶体管其实就是用晶体管的栅极电压来控制晶体管漏极电流的，所以它非常鲜明的特点是驱动电路非常简单，但驱动功率很小。本实用新型的变频电源系统中，其逆变模块设计主要是采用全桥逆变电路，功率晶体管选择irf3205。全桥逆变电路如图4所示。
36.图4中，q4与q6的漏极接boost升压后的直流电压高达51v，它的源极与q5与q7的漏极相连，并且q5与q7源极接直流地。q4到q7栅极分别接驱动电路后的ho1、lo1、ho2、lo2。vs1，vs2作为交流输出端；r5、r6、r7、r8为电路充电时限流电阻，作用是防止瞬时充电的电流值过大，烧坏mos管(mos管在饱和导通的情况下漏极电压对mos管源极的瞬时充电电流巨大，非常容易烧坏mos管的输入端)，一般取值不大选择4.7欧姆。r13、r14、r15、r16为泄放电阻，其作用是用来释放在关机后由于栅极存储的电荷，一般取值5～10k。d6、d7、d8、d9为续流二极管，其作用是与充电限流电阻r构成成放电通路；此二极管在充电时反偏截止，在放电时正偏导通。该电路使用了充电限流电阻和续流二极管后，不仅保证了电路中mos管的安全，而且保证了电路中mos管“开”与“关”的迅速动作。r12为电流取样电阻，串联在电路中主要是用于采集负载电流，并且把电流信号变换为电压信号进行反馈与引脚ifb内部的基准峰值电压进行比较，从而控制其spwm输出。
37.所述输出滤波电路包括电容c10～c12和电感l4。
38.交流输出端的由滤波电感l4与滤波电容c10、c11、c12组成滤波回路，使其逆变输出的波形更加光滑并且谐波很小。)
39.如图4中还包括电流检测电路和电压反馈电路。所述电流检测电路包括电容c14和c15、电阻r11和r12、二极管d14和d15。所述电压反馈电路包括电阻r9和r10、电容c13。
40.单片机通过电流检测电路实现电流采样，来测量逆变功率主板的输出负载电流大小。当测量中某种原因导致输出的负载电流过大超出逆变主板输出的负载电流时，单片机就控制pwm输出减小占空比，从而保护该系统的安全。
41.如图5，本实用新型的电压检测电路包括电压互感器ct、电阻r1～r4、电容c1和电桥bridge1。选用了互感比例可调的电压互感器模块，将互感比例调节至12：1，即当输入电压为12v时，互感得到的电压2v，经过整流后得到的直流电压为1.4v，此时adc可以直接采集故能用这样的方式进行对电压的实时采集。
42.本实用新型的单项逆变电源，将蓄电池提供输入电压u1＝30v，变频电源输出为12-16v，输出频率50hz/60hz。
43.本实用新型的单项逆变电源，包括供电电源、单片机控制电路、驱动电路、全桥逆变电路、输出滤波电路。变频电源整体主要采用的是全桥逆变结构，主要实现将直流电变换为交流电的功能。单片机控制电路采用stm32单片机产生spwm波，同时将spwm波接入ir2109驱动芯片输出两路反向的spwm波，两路spwm波推挽驱动全桥逆变电路中的四个mos管的通断实现电压转换，进而实现全桥逆变的功能。
44.在保护模式下，电流保护采用hwct霍尔传感器来进行输出电流的检测。电压保护主要采用电阻分压的采样设计，通过引脚vfb反馈给单片机，从而保护整个系统的安全。来
进行电流电压的控制，并对数据进行采集，采集到的数据经过分析处理后送入oled显示屏进行实时显示。总体电路设计满足本次设计所需的全部功能，运行稳定，效率高。
45.采用示波器、万用表等对本实用新型的单项逆变电源进行测试。测试方法为：接通电源，按下按键来调整输出频率，从20hz到100hz，以20hz为步进，输出并联一个电压表。测量结果见表1，由表1可知本实用新型的单项逆变电源具有良好的稳定性。
46.表1输出频率步进可调测试表
[0047][0048]
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
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此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。