流、变换效率高、拓扑结构简洁、控制简单可靠、电网污染少的优点，是一种“绿色”的交流直接变换装置。
【附图说明】
[0031]图1是本实用新型所述的基于单片机的交流直接变换器的结构图；
[0032]图2是本实用新型所述的基于单片机的交流直接变换器的工作流程图；
[0033]图3是本实用新型所述的基于单片机的交流直接变换器的控制系统1的结构图；
[0034]图4是本实用新型所述的基于单片机的交流直接变换器的变换主电路2的结构图。
[0035]标号说明:控制系统1 ;变换主电路2 ;驱动电路3 ;微控制器4 ;闭环控制电路5 ;保护电路6 ;交流斩波器7 ;高频变压器8 ;相位恢复器9 ;输出滤波器10 ;负载11 ;双向开关71 ;主控芯片41 ;复位电路42 ;CPU辅助电源43 ;输入输出装置44 ;软启动器61 ;欠压保护器62 ;温度保护器63。
【具体实施方式】
[0036]下面结合说明书附图1-4对本实用新型的技术方案进行详细说明。
[0037]如图1-4所示，本实用新型所述的一种基于单片机的交流直接变换器，包括依次连接的控制系统1、驱动电路3和变换主电路2，控制系统1为采用脉宽调制技术的单片机C8051F040，其包括微控制器4以及分别与其连接的闭环控制电路5与保护电路6 ;微控制器4包括主控芯片41、复位电路42、CPU辅助电源43和人机界面，复位电路42、CPU辅助电源43分别与主控芯片41相连接，主控芯片41与人机界面相连接；闭环控制电路5包括反馈电路K1、反馈电路K2和反馈电路K3 ;保护电路6包括软启动器61、欠压保护器62和温度保护器63，软启动器61、欠压保护器62和温度保护器63分别与微控制器4的主控芯片41连接。变换主电路2由依次连接的交流斩波器7、高频变压器8、相位恢复器9和输出滤波器10组成，其中交流斩波器7与高频变压器8原边连接，相位恢复器9与高频变压器8副边连接；该基于单片机的交流直接变换器的输出滤波器10与负载11相连，反馈电路K1与交流斩波器7连接，负载11分别与反馈电路K2、反馈电路K3连接，反馈电路K1、反馈电路K2和反馈电路K3分别连接到微控制器4的主控芯片41。驱动电路3分别与交流斩波器7与相位恢复器9相连接。交流斩波器7为一个由四个双向开关71构成带有两个半桥臂的具有双向电流流通能力的全桥电路，其中每两个双向开关71构成一个半桥臂，每个双向开关71均由两个反向串联的IGBT构成。相位恢复器9和交流斩波器7的结构相同，为一个由四个双向开关71构成带有两个半桥臂的全桥电路，其中每两个双向开关71构成一个半桥臂；交流斩波器7和相位恢复器9各自的全桥电路中位于不同半桥臂上的一个双向开关71两两为一组。
[0038]通过人机界面向控制系统1输入设定值U?f或I 给主控芯片41。交流斩波器7对输入的交流信号进行高频斩波，将调制后的高频方波送入高频变压器8原边，由高频变压器8副边输出高频斩波信号，相位恢复器9将高频变压器8副边耦合过来的高频信号进行相位恢复，并传给输出滤波器10对高频信号进行高频成分的滤除以输出所需要的交流电发送给负载11 ;反馈电路K2采集负载11的输出电流Ιο将其转化成反馈信号If，或者反馈电路K3采集负载11的输出电压Uo将其转化成反馈信号Uf，反馈信号If或U ?输送给主控芯片41，主控芯片41将其通过人机界面显示以用于观察并将反馈信号Uf与设定值U?f或者将If与设定值I 进行比例积分调节运算等一系列PI计算得到的误差信号Es ;反馈电路K1采集经交流斩波器7输出的交流母线电流IH，将交流母线电流IH转化为电压信号并得到反馈信号Us，并将反馈信号Us输送给主控芯片41 ;主控芯片41将反馈信号Us与误差信号Es进行比较，产生脉宽调制控制信号并通过驱动电路3放大后发送给变换主电路2的交流斩波器7与相位恢复器9，以控制变换主电路2的交流直接变换过程，输出具有恒定电压或恒定电流的交流电给负载11，如此循环工作。其中控制系统1向交流斩波器7和相位恢复器9各自的一组双向开关71 (即8个IGBT-Q1，Ql’，Q4，Q4’和Q5，Q5’，Q8，Q8’)发送同样的脉宽调制控制信号，向交流斩波器7和相位恢复器9各自的另一组双向开关71 (即8个IGBT-Q2，Q2’，Q3，Q3’和Q6，Q6’，Q7，Q7’)发送同样但互补的脉宽调制控制信号，以控制交流斩波器7和相位恢复器9的工作。
[0039]本实用新型所述的基于单片机的交流直接变换器并不只仅仅局限于上述实施例，凡是依据本实用新型原理的任何改进或替换，均应在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于单片机的交流直接变换器，其特征在于:包括控制系统(1)、驱动电路(3)和变换主电路(2);控制系统(1)为采用脉宽调制技术的控制系统，其包括相连接的微控制器⑷与闭环控制电路(5); 微控制器(4)包括主控芯片(41)、复位电路(42)、CPU辅助电源(43)和输入输出装置(44);闭环控制电路(5)包括反馈电路K2和反馈电路K3 ;变换主电路(2)包括交流斩波器(7)、高频变压器(8)、相位恢复器(9)和输出滤波器(10); 输入输出装置(44)与主控芯片(41)连接，用于向主控芯片(41)输入设定值U?f或Iraf，并用于显示主控芯片(41)输出的反馈信号If或反馈信号Uf;主控芯片(41)分别与复位电路(42)、CPU辅助电源(43)、反馈电路K2、反馈电路K3、驱动电路(3)连接，用于接收输入输出装置(44)输入的设定值U?f或Iraf，将由反馈电路K3获得的反馈信号Uf与设定值U?f或者将由反馈电路K2获得的反馈信号I f与设定值I 进行比例积分调节运算得到误差信号Es，产生脉宽调制控制信号发送给驱动电路(3);驱动电路(3)与变换主电路(2)的交流斩波器(7)和相位恢复器(9)连接，用于将脉宽调制控制信号放大后发送给交流斩波器(7)和相位恢复器(9); 反馈电路K2与负载(11)连接，用于采集负载(11)的输出电流Ιο将其转化为反馈信号If;反馈电路Κ3与负载(11)连接，用于采集负载(11)的输出电压Uo将其转化为反馈信号uf； 所述交流斩波器(7)为一个由四个双向开关(71)构成带有两个半桥臂的具有双向电流流通能力的全桥电路，其中每两个双向开关(71)构成一个半桥臂；交流斩波器(7)与高频变压器(8)的原边连接，用于对输入的交流信号进行高频斩波，将调制后的高频方波送入高频变压器(8)原边；高频变压器(8)的副边与相位恢复器(9)连接，用于输出高频斩波信号给相位恢复器(9);相位恢复器(9)与输出滤波器(10)连接，用于将高频变压器(8)副边耦合过来的高频信号进行相位恢复，并传给输出滤波器(10);输出滤波器(10)与负载(11)连接，用于对相位恢复器(9)发送的经相位恢复后的高频信号进行高频成分的滤除以输出所需要的交流电发送给负载(11); 所述相位恢复器(9)和交流斩波器(7)的结构相同，为一个由四个双向开关(71)构成带有两个半桥臂的全桥电路，其中每两个双向开关(71)构成一个半桥臂；交流斩波器(7)和相位恢复器(9)各自的全桥电路中位于不同半桥臂上的一个双向开关(71)两两为一组，控制系统(1)的主控芯片(41)向交流斩波器(7)和相位恢复器(9)各自的一组双向开关(71)发送同样的脉宽调制控制信号，向交流斩波器(7)和相位恢复器(9)各自的另一组双向开关(71)发送同样但互补的脉宽调制控制信号。2.根据权利要求1所述的基于单片机的交流直接变换器，其特征在于:闭环控制电路(5)还包括反馈电路K1，反馈电路K1分别与变换主电路(2)的交流斩波器(7)和微控制器(4)的主控芯片(41)连接；反馈电路K1采集经交流斩波器(7)的交流母线电流IH，将其转化为电压信号并得到反馈信号Us，将给反馈信号Us输送给主控芯片(41);主控芯片(41)将反馈信号Us与误差信号Es进行比较，产生脉宽调制控制信号发送给驱动电路(3)。3.根据权利要求1或2所述的基于单片机的交流直接变换器，其特征在于:所述每个双向开关(71)由两个反向串联的IGBT构成。4.根据权利要求1或2所述的基于单片机的交流直接变换器，其特征在于:所述控制系统(1)采用单片机C8051F040。5.根据权利要求1或2所述的基于单片机的交流直接变换器，其特征在于:控制系统(1)还包括保护电路(6)，保护电路(6)包括软启动器(61)、欠压保护器(62)和温度保护器(63)，软启动器(61)、欠压保护器(62)和温度保护器(63)分别与微控制器(4)的主控芯片(41)连接。6.根据权利要求1或2所述的基于单片机的交流直接变换器，其特征在于:所述输入输出装置(44)为人机界面。
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于单片机的交流直接变换器，包括相连接的控制系统、驱动电路和变换主电路，控制系统为采用脉宽调制技术的控制系统，变换主电路由依次连接的交流斩波器、高频变压器、相位恢复器和输出滤波器组成；交流斩波器为一个由四个双向开关构成带有两个半桥臂的具有双向电流流通能力的全桥电路，其中每两个双向开关构成一个半桥臂。该实用新型克服了现有的交流转直流再转交流的间接变换器成本高、变换级数多、效率低、拓扑结构复杂、对电网的污染以及交流直接变换技术中交流电网与负载无电气隔离容易导致电网污染的缺点，具有成本低、变换级数少、效率高、拓扑结构简单、适用于大功率场合和无电网污染的优点。
【IPC分类】H02M5/293, H02M5/10
【公开号】CN205070803
【申请号】CN201520498652
【发明人】汪凤翔, 张少煌
【申请人】泉州装备制造研究所
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年7月10日