的控制器外围电路连接示意图；
[0034] 图5为本发明【具体实施方式】的整流模块电路原理图；
[0035]图6为本发明【具体实施方式】的储能控制电路原理图；
[0036] 图7为本发明【具体实施方式】的直流降压模块电路原理图；
[0037] 图8为本发明【具体实施方式】的全桥逆变电路原理图；
[0038]图9为本发明【具体实施方式】的继电器驱动电路原理图；
[0039] 图10为本发明【具体实施方式】的切换电路原理图；
[0040] 图11为本发明【具体实施方式】的控制软件流程图；
[0041] 图12为本发明【具体实施方式】的系统初始化自检流程图；
[0042] 图13为本发明【具体实施方式】的A/D转换中断流程图；
[0043] 图14为本发明【具体实施方式】的PffM波信号运算流程图；
[0044] 图15为本发明【具体实施方式】的电网电压状态判断流程图。
【具体实施方式】
[0045]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细说明。
[0046]本实施例一种基于单相逆变的电压跟踪保持器结构框图如图1所示。图中粗实线 为能量流动路线，细虚线为信号线。在电网电压正常的情况下，接触器由电网直接供电保持 吸合，与此同时，控制器控制整流电路和储能系统为锂电池充电，检测系统将电网电压的检 测信号输入到控制器，并控制输出同步正弦信号。当控制器判断出电网电压异常时，给切换 电路发出信号，由逆变器供电保持接触器连续工作。
[0047]在本实施例电网电压跟踪保持器的设计中，除控制器外，逆变桥的工作方式是电 网电压跟踪保持器的另一个重要组成部分。图2为后备式电网电压跟踪保持器的主电路拓 扑结构，此拓扑结构描述了后备式电网电压跟踪保持器的功率组成部分。它主要由整流桥、 智能充电电路、变压器、滤波稳压电路和逆变桥组成:首先整流桥将电网交流变为直流，在 智能充电电路的控制下对电池进行充放电管理;其次电池的低压直流电经过高频变压器变 为400V等级的高压，经由四个整流二极管(D3、D4、D5和D6)组成的全桥整流电路变为高压直 流电，电容Cl对高压直流电进行滤波和稳压;最后高压直流电被四个MOS管组成的逆变桥控 制输出与电网相位同步、电压相同的交流电。
[0048]与其他的电路拓扑结构相比，本电路有如下结构优势：（1)该电路拓扑结构简单， 在控制方面技术相当成熟，运行稳定可靠、效率高；（2)价格便宜。图中从整流器到逆变器， 在能达到技术要求的情况下，器件价格较便宜。单就MOS管逆变器而言，相较于IGBT能节省 40 %的价格;第三，系统体积较小。将传统的工频变压器提前，采用高频变压器对电压进行 抬升，大大减少了变压器的体积，与此同时输出电压的可控性也大大提高。
[0049]本实施例一种基于单相逆变的电压跟踪保持器，其系统总体结构如图3所示，包括 市电电压、电流检测电路，220V电网过零点检测电路，负载电压电流检测电路，单片机主控 单元，整流模块，直流降压模块，储能控制电路，高频PWM发生电路，高频变压器输出电路，全 桥逆变电路，驱动电路和切换主电路。
[0050]图4为本实施例的控制器外围电路连接示意图，本发明选用美国微芯公司的 dsPIC33FJ16GS504作为核心控制器。该芯片外设丰富，具有3个16位定时器/计数器，2路16 位输入捕捉，2路16位无毛刺输出比较，6路可变模式PWM输出。高达40MIPS的工作速度，改进 型的哈佛结构，提高了控制器的实时控制能力。控制器丰富的外设功能以及外接引脚为系 统的功能实现提供了方便。图中对控制器的引脚进行了分配。右下部分为程序烧写口，通过 该端口与PC机连接，进行程序的烧写与在线调试。
[0051 ]图5为本实施例的整流模块电路原理图。整流模块用于将市电220V转换成5V直流 电并送入电源双向选择电路同时通过智能充放电电路给电池充电。整流模块U90的L脚、N脚 分别与火线LI VE、零线NEUTRAL相连;U90的VPP脚与VPP相连，VPP通过二极管D50与GND相连。 220V市电经过整流模块转换成5V直流电，为电源模块供电。
[0052]图6为本实施例的储能控制电路。该电路主要由锂电池充放电专用集成芯片DWOl 组成。+12V电压给锂电池充电，集成芯片DWO1的供电端口一方面从电池两端取电供自身工 作所需，另一方面检测锂电池两端的电压水平。当电池电压超过4.35V时，DWOl的OC脚输出 控制信号使充电控制Mos管M2断开，锂电池立即停止充电。该电路可防止锂电池因过充而损 坏。在锂电池放电过程中，若电压降到2.3V时，DWO1的OD端输出控制信号关断放电回路上的 Mo s管M1，从而防止锂电池的过度放电。CS脚为电流检测脚，输出短路时，放电控制Mo s管的 导通压降剧增，CS端电压迅速升高，此时DWOl输出信号，使充放电控制Mos管迅速关断，从而 实现过流和短路的保护。综上所述，DWOl锂电池充放电集成管理芯片，具有过充、过放、过流 和短路保护的功能，其高精度的电压检测电路能有效的保护锂电池的工作，延长了电池使 用寿命，减少电池损坏的风险。
[0053]图7为本实施例的直流降压电路。直流降压模块电路包括第一稳压器和第二稳压 器;第一稳压器用于将市电220V转换成5V直流电，给高频PffM发生电路供电；第二稳压器用 于将5V直流电转换成3.3V直流电，给单片机控制单元供电。直流降压模块电路的电路原理 图如图7所示，U5的6脚与VMID相连。U5的6脚通过电感L2与U5的1脚相连。U5的5脚与U6的2脚 相连。U5的5脚先后经过电阻R90、二极管D3与U5的3脚相连。U5的3脚通过二极管D3与VPP相 连。U5的3脚先后经过二极管D3、电阻R94与单片机主控单元相连。U5的3脚通过电阻R91与 GND相连。U5的4脚通过电阻R20与GND相连。U5的4脚通过电阻R18与VAUX相连。VAUX与GND之 间连接电容Cll。服的3脚与VCC相连。VCC与GND之间连接电容C13X1LVMID作为直流降压模 块电路的输入信号与U5的6脚相连，U5的输出为5V直流电，U5的输出作为U6的输入，U6输出 3.3V的直流电。直流降压模块电路为高频PWM发生电路供电。当220V电网正常工作或发生晃 电时，单片机主控单元发出高电平，VPP通过二极管D3与U5的3脚相连，使能U5,使整个直流 降压模块工作；只有当停电发生时，单片机主控单元才发出低电平，直流降压模块停止工 作。直流降压模块工作时通过U5把经过电源双向选择电路产生的电压VMID转化为5V电压， 5V电源经过U6降压为3.3V电源，生成的5V和3.3V电源分别给高频PffM发生电路和单片机主 控单元供电。
[0054] 本实施例的电源电路，是通过两个DC/DC稳压器得到+5V和+3.3V的电压。+3.3V用 来给控制芯片及其外围设备提供稳定的工作电源，+5V用来给光耦和部分运放的工作供电。 本电路采用两级降压模块，一方面提高了+3.3V电压的稳定性，保证了单片机电源的稳定， 另一方面中间级产生的+5V电压可为其他设备供电。电路中发光二极管D4用来指示电源上 电，电容起滤波作用。在电路中利用高频变压器产生的Vau X、Vcc电源用来给各检测器件供 电。
[0055]图8为本实施例的全桥逆变电路。图中C41、D41分别为自举电容和自举二极管，C39 为芯片供电电源VPP的滤波电容。假设Ql 6关断期间C41已充满。当芯片的PffM输入端口 HIN为 高电平，LIN为低电平时，内部控制开关VMl导通，VM2关断，电容C41上的电压加到Q16的门极 和源极之间，则电容C41通过图中左上角的线路示意图放电，从而Q16导通。与此同时VM3关 断，VM4导通，Q18门极聚集的电荷通过R78迅速对地放电，从而Q18在Q16开通器件快速关断。 当HIN为低电平，LIN为高电平时，VMl关断，VM2导通，Q16门极聚集的电荷通过电阻R76迅速 放电，Q16快速关断。同时，VM3导通，VM4关断，外部电源VPP通过VM3、R78加载到Q18的门极和 源极之间，使得Q18开通，并且自举电容C41通过D41和Q18由电压VPP充电。经过上述过程完 成了上下桥臂各一次的开通与关断。由于输入HIN与LIN端口的PWM信号互补，且已加入死区 时间，故该种控制方式避免了因上下Mos管同时导通导致的短路问题。
[0056] 图9为本实施例的继电器驱动电路。
[0057] 图10为本实施例的切换电路。该电路负责完成市电与逆变电源的切换。当检测到 市电电压状态异常时，该切换电路能在控制器的指令下快速完成切换动作，为交流接触器 提供稳定电源。为保证交流接触器不脱扣，需要该动作时间尽可能短。通过参数对比，选择 了爱福BRT2-SS-205D型继电器。该继电器能切换8A的