全数字正弦波车载逆变器及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及逆变器技术领域，更具体的涉及一种全数字正弦波车载逆变器及其控制方法。
【背景技术】
[0002]车载逆变器是一种能将直流电能转换为交流电能、主要应用于车载及其它移动电源领域的装置。按输出波形划分，车载逆变器可分为修正弦波逆变器和正弦波逆变器，其中正弦波逆变器由于输出波形畸变小、带载能力高，得到了越来越广泛的应用。传统的正弦波逆变器通常采用硬件的方式产生驱动信号，即由硬件产生正弦波基准和三角波进行比对，从而输出驱动信号。然而，由于硬件方式具有电路结构复杂、升级维护困难、成本高及调试难度大等缺点，在近年来慢慢被数字控制所取代。传统的数字控制车载逆变器主要由KA7500/SG3525组成的DC/DC升压模块、正弦波集成芯片组成的DC/AC逆变模块构成。然而，由于控制芯片KA7500/SG3525的限制，在对产品进行功能扩展、性能升级时往往操作困难，且动态电压瞬变范围大、动态电压瞬变恢复时间长；而且，由于KA7500/SG3525的技术特征，使得逆变器的DC/DC升压模块处于全开环工作状态，导致逆变器空载损耗大。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种全数字正弦波车载逆变器，以提高车载逆变器的扩展升级能力，降低车载逆变器的空载损耗。
[0004]本发明的另一目的在于提供一种全数字正弦波车载逆变器的控制方法，以降低车载逆变器的空载损耗。
[0005]为实现上述目的，本发明提供了一种全数字正弦波车载逆变器，包括DC/DC升压模块、DC/AC逆变模块、第一驱动模块、第二驱动模块以及主控制模块，其中所述DC/DC升压模块用于通过推挽升压将输入的低压直流电转换为高压直流电；所述DC/AC逆变模块用于将所述高压直流电逆变为交流电；所述第一驱动模块与所述主控制模块和所述DC/DC升压模块连接，用于接收所述主控制模块发出的第一 PWM信号并根据所述第一 PWM信号驱动所述DC/DC升压模块；所述第二驱动模块与所述主控制模块和所述DC/AC逆变模块连接，用于接收所述主控制模块发出的第二 PWM信号并根据所述第二 PWM信号驱动所述DC/AC逆变模块；所述主控制模块用于检测是否接入负载并在检测到接入负载时设置所述第一 PWM信号的占空比为预设最大值以进入负载模式、以及在检测到未接入负载时逐渐调降所述第一PWM信号的占空比至预设最小值以进入空载模式。
[0006]与现有技术相比，本发明全数字正弦波车载逆变器包括DC/DC升压模块、DC/AC逆变模块、第一驱动模块、第二驱动模块以及主控制模块，其中DC/DC升压模块为推挽升压电路，电路结构容易扩展，从而对车载逆变器进行功能扩展、性能升级时较为容易，避免了现有技术中控制芯片对电路扩展和升级的限制；同时，主控制模块在检测到未接入负载(即空载)时调降第一 PWM信号的占空比为预设最小值以禁能DC/DC升压模块，并在检测到负载时设置第一 PWM信号的占空比为预设最大值，从而降低了车载逆变器的空载损耗。
[0007]较佳地，所述DC/DC升压模块包括升压单元和整流单元，所述升压单元用于将所述低压直流电转变为高压交流电，所述整流单元用于将所述高压交流电整流为所述高压直流电，且所述升压单元包括多个结构相同的推挽变换电路。
[0008]较佳地，所述推挽变换电路包括第一推挽变换电路、第二推挽变换电路、第三推挽变换电路以及第四推挽变换电路，其中所述第一推挽变换电路包括变压器T10、场效应管Q11、Q12、Q13、Q14、电容 Cll 以及电阻 R10、R11、R12、R13、R14，所述场效应管 Qll 和 Q12 的栅极分别通过所述电阻R10、电阻Rll与所述第一驱动模块连接，所述场效应管Qll和Q12的漏极共同连接至所述变压器TlO的脚7和脚8，所述场效应管Q13和Q14的栅极分别通过所述电阻R12和电阻R13与所述第一驱动模块13连接，所述场效应管Q13和Q14的漏极共同连接至所述变压器TlO的脚I和脚2，所述场效应管Q11、Q12、Q13、Q14的源极接地，所述电容Cll和所述电阻R14串联后并联于所述场效应管Qll的漏极和所述场效应管Q13的漏极之间，所述变压器TlO的脚3、4、5、6与所述低压直流电连接，所述变压器TlO的脚9和脚10与所述整流单元的第一输入端连接，所述变压器TlO的脚12和脚13与所述第二推挽变换电路连接。
[0009]较佳地，所述全数字正弦波车载逆变器还包括:
[0010]采样模块，所述采样模块用于采集所述交流电的输出电压值和输出电流值；
[0011]人机交互模块，所述人机交互模块用于在所述主控制模块与外部设备之间通信并显示所述全数字正弦波车载逆变器的工作参数；
[0012]短路保护模块，所述短路保护模块与所述DC/AC逆变模块、所述第二驱动模块以及所述主控制模块连接，用于进行短路保护。
[0013]较佳地，所述人机交互模块包括RS-485通信单元和IXD显示单元，所述RS485通信单元连接于所述主控制模块与所述外部设备之间，所述LCD显示单元与所述主控制模块连接。
[0014]较佳地，所述采样模块包括电压隔离采样单元和电流隔离采样单元，所述电压隔离采样单元包括电压互感器Tl、运算放大器U5、二极管D50、D51、D52、电容C50以及电阻R50、R51?R510，所述电阻R50和R51串联且串联后的一端与所述电压互感器Tl的脚4连接，另一端与所述交流电的零线连接，所述电阻R52和R53串联且串联后的一端与所述电压互感器Tl的脚3连接，另一端与所述交流电的火线连接，所述电阻R54、二极管D50以及电容C50并联于所述电压互感器Tl的脚I和脚2之间，所述电阻R55串联于电压互感器Tl的脚I与所述运算放大器U5的脚3之间，所述电阻R56连接于运算放大器U5的脚2与脚I之间，所述运算放大器U5的脚I同时与所述电阻R57、R58的一端以及所述运算放大器U5的脚10连接，所述电阻R57的另一端接地，所述电阻R58的另一端与所述运算放大器U5的脚6以及所述电阻R59的一端连接，所述运算放大器U5的脚7与所述二极管D51的阳极连接，所述二极管D51的阴极与所述电阻R59的另一端连接并形成电压反馈端以反馈所述输出电压值至所述主控制模块，所述运算放大器U5的脚9与所述电压反馈端连接，且所述运算放大器U5的脚8与二极管D52的阳极连接，所述二极管D52的阴极与所述电压反馈端及所述电阻R510的一端连接，所述电阻R510的另一端接地。
[0015]较佳地，所述短路保护模块包括电阻R60、R61?R613、二极管D60?D64、电容C60?C62、三极管Q60、光电耦合器U21以及运算放大器U22，所述电阻R60的一端与所述DC/AC逆变模块的短路检测端连接，所述电阻R60的另一端与所述电容C60的一端和所述二极管D60的阳极连接，所述二极管D60的阴极与所述电阻R61、所述电容C61的一端以及所述运算放大器U22的脚3连接，所述电容C60、C61以及电阻R61的另一端接地，所述运算放大器U22的脚2与所述电阻R62、R63的一端连接，所述电阻R63的另一端接地，所述电阻R62的另一端与+5V电源连接，所述运算放大器U22的脚I与所述二极管D61、D62的阳极以及所述电阻R64的一端连接，所述二极管D62的阴极串联所述电阻R65后与所述运算放大器U22的脚5、所述电阻R64的另一端、所述二极管D63的阴极以及所述电容C62的一端连接，所述二极管D63的阳极与运算放大器U22的脚7连接，电容C62的另一端接地，运算放大器U22的脚7与所述二极管D64的阳极连接，所述二极管D64的阴极与所述电阻R68的一端以及所述二极管D61的阴极连接，所述二极管D61的阳极与所述运算放大器U22的脚I连接，所述电阻R68的另一端与所述三极管Q60的基极连接，所述三极管Q60的发射极接地，所述三极管Q60的集电极与所述光电耦合器U21的脚2连接，所述光电耦合器U21的脚I与脚2之间并联所述电阻R610且所述光电耦合器U21的脚I串联所述电阻R69后与+12V电源连接，所述光电耦合器U21的脚4串联所述电阻R611后与+5V电源连接，所述光电耦合器U21的脚3与所述电阻R612和所述电阻R613的一端连接，所述电阻R613的另一端接地，电阻R612的另一端与所述第二驱动模块以及所述主控制模块连接。
[0016]较佳地，述第一驱动模块和所述第二驱动模块为光耦隔离驱动电路。
[0017]较佳地，所述第一 PWM信号包括PWM信号PWMl和PWM2，所述第一驱动模块包括光耦驱动芯片U7、U8以及电阻1?30、1?31、1?32、1?33，所述光耦驱动芯片价的脚2与所述电阻1?31的一端连接，所述电阻R31的另一端与所述主控制模块连接以接收所述主控制模块输出的PWM信号PWMl，所述电阻R30并联于所述电阻R31的另一端以及所述光耦驱动芯片U7的脚4之间，所述光耦驱动芯片U7的脚6和脚7连接在一起并输出处理后的驱动信号PWM1_0至所述DC/DC升压模块；所述光耦驱动芯片U8的脚2与所述电阻R33的一端连接，所述电阻R33的另一端与所述主控制模块连接以接收所述主控制模块输出的PWM信号PWM2，所述电阻R32并联于所述电阻R33的另一端以及所述光耦驱动芯片U8的脚4之间，所述光耦驱动芯片U8的脚6和脚7连接在一起并输出处理后的驱动信号PWM2_0至所述DC/DC升压模块。
[0018]本发明同时提供了一种全数字正弦波车载逆变器的控制方法，包括以下步骤:
[0019]采集输出电流值以判断输出是否有负载；
[0020]若判断结果为有负载，则设置第一 PWM信号的占空比为预设最大值以进入负载模式，若判断结果为无负载，则逐渐调降所述第一 PWM信号的占空比至预设最小值以进入空载模式。
[0021]较佳地，所述采集输出电流值以判断输出是否有负载之前还包括:
[0022]判断低压直流电的的输入电压是否在额定范围内；
[0023]若判断结果为是，则依次软启动DC/DC升压模块和DC/AC逆变模，若判断结果为否，则关闭所述DC/DC升压模块以