一种单相静止变流器的制作方法

1.本实用新型涉及变流器技术领域，具体是一种单相静止变流器。


背景技术：

2.静止式变流器是应用电力半导体器件，将直流电能变换成交流电能的一种装置，在以直流发电机、蓄电池为主直流电源的二次电能变换和可再生能源（太阳能、风能等）的并网发电场合，静止式变流器具有广泛的应用前景，现有的静止变流器中，变流器在变化的直流电源且瞬时输出功率较低时的开关功耗较大，导致变流器的使用效率降低，且在变流器进行dc-ac变换时，长期的正弦电压信号容易对变压器造成损伤害，缩短变压器的使用寿命，影响变流器的使用效率。


技术实现要素：

3.本实用新型实施例提供一种单相静止变流器，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.依据本实用新型实施例的第一方面，提供一种单相静止变流器，该单相静止变流器包括：直流供电模块，反激式控制模块，检测模块，第一单相变流模块，第二单相变流模块，主控制模块；
5.所述直流供电模块，用于提供直流电；
6.所述反激式控制模块，连接所述直流供电模块的输出端，用于调节直流供电模块输出的电流平均值和电流信号的波形；
7.所述检测模块，连接所述反激式控制模块的第三输出端，用于检测反激式控制模块的电流情况并输出电流信号；
8.所述第一单相变流模块和第二单相变流模块，分别连接所述反激式控制模块的第一输出端和第二输出端，均用于将输入的直流电转换为交流电变，用于改变交流电的波形和频率；
9.所述主控制模块，连接所述检测模块的输出端，用于接收检测模块输出的电流信号，连接所述反激式控制模块的控制端、第一单相变流模块的控制端和第二单相变流器的控制端；用于输出驱动信号。
10.依据本实用新型实施例的另一方面，所述第一单相变流模块包括逆变单元、谐振变换单元和周波变换单元；
11.所述逆变单元，用于将输入的直流电转换为交流电并输出交流双极性方波信号；
12.所述谐振变换单元，用于将所述逆变单元输出的交流双极性方波信号转换为正弦电压信号；
13.所述周波变换单元，用于将输入的正弦电压信号进行解调输出中频正弦电压；
14.所述逆变单元的输入端连接所述反激式控制单元的第一输出端，逆变单元的输出端连接谐振变换单元的输入端，谐振变化模块的输出端连接周波变换单元的输入端，所述
主控制模块的第一驱动端、第二驱动端和第三驱动端分别连接逆变单元的控制端、谐振变换单元的控制端和周波变换单元的控制端。
15.依据本实用新型实施例的另一方面，所述第二单相变流模块的连接结构与第一单相变流模块相同。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型单相静止变流器采用变频控制的方法，开关的频率跟随瞬时输出功率的高低进行变化，从而减小开关管的功率损耗，提升变流器的工作效率，并且采用lcc谐振电路改善逆变器输出电压，延长变压器的使用寿命，提高变流器的电磁兼容性，还增加备用变流器提高该单相静止变流器的工作效率。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本实用新型实例提供的一种单相静止变流器的原理方框示意图。
19.图2为本实用新型实例提供的第一单相变流模块的原理方框示意图。
20.图3为本实用新型实例提供的一种单相静止变流器的电路图。
21.附图标记：1、直流供电模块；2、反激式控制模块；3、检测模块；4、第一单相变流模块；5、第二单相变流模块；6、主控制模块；301、零点检测单元；302、次级电流检测单元；401、逆变单元；402、谐振变换单元；403、周波变换单元。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.实施例1：参见图1，本实用新型实施例提供一种单相静止变流器，该单相静止变流器包括：直流供电模块1，反激式控制模块2，检测模块3，第一单相变流模块4，第二单相变流模块5，主控制模块6；
24.具体地，所述直流供电模块1，用于提供直流电；
25.反激式控制模块2，连接所述直流供电模块1的输出端，用于调节直流供电模块1输出的电流平均值和电流信号的波形；
26.检测模块3，连接所述反激式控制模块2的第三输出端，用于检测反激式控制模块2的电流情况并输出电流信号；
27.第一单相变流模块4和第二单相变流模块5，分别连接所述反激式控制模块2的第一输出端和第二输出端，均用于将输入的直流电转换为交流电变，用于改变交流电的波形和频率；
28.主控制模块6，连接所述检测模块3的输出端，用于接收检测模块3输出的电流信号，连接所述反激式控制模块2的控制端、第一单相变流模块4的控制端和第二单相变流器
的控制端；用于输出驱动信号。
29.在具体实施例中，上述直流供电模块1可采用直流电源进行供电，在此不做赘述；上述反激式控制模块2可采用开关管控制变压器的方式改变该模块输出的电流；上述检测模块3可采用采样电阻对上述反激式控制模块2的电感电流进行采样；上述第一单相交流模块可采用逆变器、lcc谐振电路和周波变换电路对输入的直流电进行dc-ac处理，并改变输出电流的波形和频率；上述第二单相变流模块5与第一单相变流模块4采用并联的方式连接，通过平均电流法实现第二单相变流模块5和第一单相变流模块4输出均流，且第二单相变流模块5的连接结构与第一单相变流模块4相同，在此不做赘述；上述主控制模块6可采用数字信号处理器（dsp）进行信号的接收和计算并输出驱动信号驱动该单相静止变流器的工作，具体型号不做限定。
30.实施例2：在实施例1的基础上，请参阅图2和图3，在本实用新型所述的一种单相静止变流器的一个具体实施例中，所述直流供电模块1包括直流电源dc和第一电容c1；所述反激式控制模块2包括第一变压器w1、辅助变压器w2、第一二极管d1、第一开关管m1和第一电阻r1；
31.具体地，所述直流电源dc的正极连接第一电容c1的一端和第一变压器w1的第一端，直流电源dc的负极连接第一电容c1的另一端和第一电阻r1的第一端，第一变压器w1的第二端连接第一开关管m1的漏极，第一开关管m1的源极连接第一电阻r1的第二端，第一变压器w1的第三端连接第一二极管d1的阳极。
32.进一步地，所述检测模块3包括零点检测单元301和次级电流检测单元302；
33.具体地，所述零点检测单元301，用于通过所述辅助变压器w2检测第一变压器w1副边的电流信号；
34.次级电流检测单元302，用于检测所述第一变压器w1原边的电流信号；所述零点检测单元301的的输入端连接所述辅助变压器w2的第二端，次级电流检测单元302的输入端连接所述第一电阻r1的第二端，零点检测单元301的输出端和次级电流检测单元302的输出端分别连接主控制模块6的输入端，零点检测单元301的输出端连接主控制模块6的第一采样端，次级电流检测单元302的输出端连接主控制模块6的第二采样端。
35.进一步地，所述第一单相变流模块4包括逆变单元401、谐振变换单元402和周波变换单元403；
36.具体地，所述逆变单元401，用于将输入的直流电转换为交流电并输出交流双极性方波信号；
37.谐振变换单元402，用于将所述逆变单元401输出的交流双极性方波信号转换为正弦电压信号；
38.周波变换单元403，用于将输入的正弦电压信号进行解调输出中频正弦电压；所述逆变单元401的输入端连接所述反激式控制单元的第一输出端，逆变单元401的输出端连接谐振变换单元402的输入端，谐振变化模块的输出端连接周波变换单元403的输入端，所述主控制模块6的第一驱动端、第二驱动端和第三驱动端分别连接逆变单元401的控制端、谐振变换单元402的控制端和周波变换单元403的控制端。
39.进一步地，所述逆变单元401包括逆变器j1；所述谐振变换单元402包括第一电感l1、第二电容l2和第三电容l3；
40.具体地，所述逆变器j1的第一输入端连接所述第一二极管d1的阴极，逆变器j1的第二输入端连接所述第一变压器w1的第四端和辅助变压器w2的第一端，逆变器j1的控制端连接所述主控制模块6的第二驱动端，逆变器j1的第一输出端连接第一电感l1的一端，第一电感l1的另一端连接第二电容l2的第一端，第二电容l2的第二端连接第三电容l3的第一端，第三电容l3的第二端连接逆变器j1的第二输出端。
41.进一步地，所述周波变换单元403包括第二变压器w3、第二开关管v1、第三开关管v2、第四开关管v3、第五开关管v4、第二电感l2和第四电容c4；
42.具体地，所述第二变压器w3的第一端连接所述第三电容l3的第一端，第二变压器w3的第二端连接第三电容l3的第二端，第二变压器w3的第三端连接第二开关管v1的集电极，第二变压器w3的第四端连接第四开关管v3的集电极，第二开关管v1的发射极连接第三开关管v2的发射极，第四开关管v3的发射极连接第五开关管v4的发射极，第三开关管v2的集电极、第五开关管v4的集电极、第二电感l2的一端和第四电容c4的一端均连接第二变压器w3的第五端，第二电感l2的另一端连接第四电容c4的另一端。
43.在具体实施例中，上述第一开关管m1可选用npn型金氧半场效应管（mosfet）；上述第一变压器w1的第一端和第二端为第一变压器w1的原边，第三端和第四端为第一变压器w1的副边；上述第一电阻r1为电流采样电阻；上述辅助变压器w2用于检测第一变压器w1的次级电流过零信号；上述逆变器j1可选用由绝缘栅双极型晶体管（igbt）组成的逆变器；上述第二开关管v1、第三开关管v2、第四开关管v3和第五开关管v4均可选用igbt组成周波控制单元，采用正弦脉宽调制（spwm）控制方法，由两个互补的调制波信号和三角载波信号得到正弦调制移相驱动信号，其中第二开关管v1和第四开关管v3、第三开关管v2和第五开关管v4轮流导通，且第二开关管v1和第四开关管v3、第三开关管v2和第五开关管v4轮流导通为互补导通，将输入的交流正弦波解调为双极性spwm波；所述第二电感l2和第四电容c4组成lc电路，将双极性spwm波滤波得到中频正弦电压。
44.在本实用新型实施例中，直流供电模块1通过直流电源dc为该单相静止变流器进行供电，反激式控制模块2通过第一开关管m1的导通程度控制第一变压器w1输出的电压电流值，同时保持第一变压器w1原边的电流峰值在恒定的情况下，使第一变压器w1的副边电流的平均值跟随输出的这些半波电流，再通过第一单相变流器中的逆变单元401进行极性翻转和电压的变换，谐振变换单元402将逆变单元401输出的双极性方波信号经过lcc谐振电路转换为正弦电压信号，再通过周波变换单元403利用spwm控制方式将输入的正弦电压信号解调为中频正弦调制波，最后经过第二电感l2和第四电容c4组成的lc电路滤波输出中频正弦电压；其中在反激式控制模块2控制中，主控制模块6通过检测模块3对反激式控制模块2中第一变压器w1的原边和副边电流进行检测，对第一开关管m1进行开关周期调整，从而保证平均输出电流跟随设定的参考电流；并且为保证该单相静止变流器的工作效率，采用第二单相变流模块5作为备用变流器使用，其中第二单相变流模块5与第一单相变流模块4采用并联的方式连接且第二单相变流模块5的电路结构与第一单相变流器相同。
45.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。
46.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。