专利名称：高频智能型电源转换机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种从直流电压转变成交流220V的电源转换装置，特别是指一种把太阳能光电源、风力发电源和多种直流供电源提供的直流电源通过本高频智能型电源转换机和电池组把直流电转变成通用的交流220V电源。
另外，随着世界经济、科技的发展，以及地球人口总数的增多，能源缺乏日渐显著，因此，人们很早就开始了对自然能源的开发和利用，而最为成功的为太阳能和风能的绿色能源的利用(如2000年悉尼奥运会主会场的各种用电均为太阳能发电及利用)。
本使用新型采用如下技术方案来实现一种高频智能型电源转换机，由机箱、外电源、控制转换电路、单片机、MOS驱动电路、大功率模块、高频变压器、显示器、输入输出电路组成，对外电源电压采用高压下拉和微电压放大后进入单片机模/数(A/D)通道入口，通过单片机准确调整高频频率，单片机对继电器、大功率MOS管进行快速、准确控制，对A/D采集，I/O开关量输入输出采用软组合定义的一体芯片，可减少外加控制电路，采用光隔离器隔离波动电流。
本实用新型的目的是这样实现的一种高频智能型电源转换机，由机箱、控制转换电路、输入输出等部分组成，通过太阳能光电源、风力发电源或多种直流供电源提供给本实用新型设备并通过电池组进行充放电中储电能来实现提供给用户和设备的用电(交流220V)，请参见
图1，其中，提供的直流电源通过连接线进入本实用新型的双向二极管和继电器，A/D对双向二极管前端的电压进行检测，并同时对电池组进行检测来确定是否充电(小于14.8V正常充电、大于14.8V为停止充电)并判断本实用新型是否正常工作(小于10.5V为欠电停机、在10.5V至14.8V之间为正常工作)，通过本实用新型的正常工作输出交流220V用户用电。
根据上述技术方案，所述太阳能光电源可为由光电板(单晶硅、复合晶、非晶)的串、并联组成所需功率的电压方阵(即12V、24V、48V、96V、112V等)来满足用户的需要，输出适应功率的直流电流源。
根据上述技术方案，所述风力发电源可为由风叶(玻璃钢制成)和直流发电机通过滑轮连接形成风力发电机，再通过风使风叶旋转产生出直流电压的输出而功率则需用户的需要由生产厂家生产。
根据上述技术方案，所述电池组可为由电池组(铅酸电池、免维护铅酸电池、碱性电池、免维护碱性电池和锂电池)的串、并联组成所需功率的电压方阵(即12V、24V、48V、96V、112V等)来满足用户的需要，输出适应功率的直流电流(充、放)储存库源。
根据上述技术方案，所述实用新型即“高频智能型电源转换机”可结合附图及具体实施例对本实用新型再进一步详细的说明。
在图1中，具有软组态计算机(使用PIC16C74A)，分别控制由外电源，如太阳能供电，风力发电机，直流发电机、组合蓄电池提供电能进行的充放电过程和控制MOS模块以及软组态形成的状态，如A/D变换显示电压数值，和I/O的输入输出。
MOS模块输出到大功率模块和高频变压器和MOS驱动电路。
参见图2所示，为达到方便实用的目的，本实用新型在前面板上只有数字与状态显示、微电脑开关和状态按钮。其中，状态按钮和数码显示的结合是为了显示数值准确(去除了耗电大、站用空间大、准确度低和易坏的指针式仪表)、一显多用、能耗低、站用空间少的特点。
参见图3所示，为达到方便实用的目的，本实用新型在后面板上只安装了两相与三相交流AC220V插头、光电板输入连接线(红线为正极、黑线为负极)和蓄电池连接线(红线为正极、黑线为负极)，以减少由于端子易松动和保限管(机内有高精度限流)易损坏而给用户带来的麻烦。
参见图4所示，控制程序流程示意图为本实用新型的核心环节，它的实现过程是系统加电后，计算机首先初始化内存、寄存器、中断向量、复位及定义组态端口的A/D采集通道、I/O开关量输出、I/O开关量输入和确定高频频率，采集充电电压、放电电压、放电电流来实现对本实用新型蓄电池低压和高压的保护、负载的过流(即过载)保护和输出端短路保护，通过状态选择来检测各端点数值情况使能判断本实用新型是否能正常工作。
参见图5所示，结合本实用新型的控制板电路图将详细描述其实现过程太阳能光电源或风力发电源通过图5所示，红、黑输入线进入PIN1的GDIN(红线)与PIN1的COMM VSS(黑线)两个端子点，直流电流通过4045二极管(接反输入线将截止电流通过，从而解决误接问题)再经常闭继电器与PIN1的DDIN端子点相接进行为电池充电(开机时由采入电压来判断是否关闭充电继电器，而在关机时则在电池电压大于14.5V时稳压管导通来启动计算机控制充电继电器)。
PIC16C74A单片机加电后，计算机首先初始化并定义组态端口的A/D采集通道、I/O开关量输出、I/O开关量输入和确定高频频率，采集畜电池电压，通过设置条件的判断和状态的选择由光隔离芯片(TTL113)打开主板与蓄电池相连的继电器(HVF4)、输出MOS驱动电路的直流12V供电。工作电压正常，PICI6C74A单片机输出高频(所需频率)方波来控制前端MOS管(IRFP150)输出来输入高频变压器(35KHZ)，高频变压输出电压通过高频二极管(FR5406)进行整流。
工作中，PIC16C74A单片机可直接采集充电电压、放电电压、放电电流来实现对本实用新型蓄电池低压和高压的保护、负载的过流(即过载)保护和输出端短路保护，通过光隔离来隔离高频对PIC16C74A单片机的干扰，实现准确的采集与控制。它的实现同时也减少了外围过多器件、电路及由温度所造成的误差。工作中，PIC16C74A单片机可直接对输出电流通过LM324放大器进行微电压(mV毫伏)放大后进入单片机A/D通道入口。采用一体芯片可减少许多外加控制电路。
工作中，PIC16C74A单片机可直接对LED数码进行驱动显示，并随时捕捉状态输入来改变显示方式和工作状态。
工作中，PIC16C74A单片机通过采集放电电流控制小于60％功率不开风机(由于风机是耗能和易坏器件，降低使用率来节约电能和延长使用寿命)工作、大于60％功率控制打开风机和超过120％功率则主机(直流12V电源)关机。
PIC16C74A单片机控制MOS驱动电路(直流12V电源)通电后，由NE556产生50HZ方波并通过CMOS芯片(4011四二输入与非门和4013双D触发器)产生所需50H修正方波波形。如加入MAXM038(函数发生器)芯片便可输出标准正弦波交流电。
正常工作中，后MOS驱动电路通过控制大功率MOS开关的栅极(G)D的开关角来达到输出AC220V交流电，输出端子为PIN5。
参见图6所示，为达到方便实用的目的，本实用新型在线路中由于设计尽量规范，从而不规则的明线很少，PIN1为输入线、PIN2为显示和状态线、PIN3为机箱内风机线、PIN4为微机电源的开关线、PIN5为输出AC220V交流线。
由此可见，本实用新型由高智能多功能单片机来取代工频逆变器及高频逆变电源的新方法，它具有廉价、稳定、精确和实用的高频智能型电源转换机。它由机箱、大功率MOS模块、PIC16C74A单片机、MOS驱动电路、高频变压器和输出端子组成。它具有高效率、节能、易维护、安全、无环境污染、重量轻和充分利用自然能源而体现了实用新型即高频智能型电源转换机现代和以后发展中的价值。
权利要求1.一种高频智能型电源转换机，由机箱、外电源、控制转换电路、单片机、MOS驱动电路、大功率模块、高频变压器、显示器、输入输出电路组成，其特征在于对外电源电压采用高压下拉和微电压放大后进入单片机模/数(A/D)通道入口，通过单片机准确调整高频频率，单片机对继电器、大功率MOS管进行快速、准确控制，对A/D采集、I/O开关量输入输出采用软组合定义的一体芯片，可减少外加控制电路，采用光隔离器隔离波动电流。
2.根据权利要求1所述的高频智能型电源转换机，其特征在于所述单片机软组态形成定义组态式A/D及I/O控制端口通道，单片机采用PIC16C74A。
3.根据权利要求1所述的高频智能型电源转换机，其特征在于所述机箱采用软开关、状态选择按钮、输入输出端子、数字显示工作状态和充电电压、放电电压、放电电流的数值。
4.根据权利要求1所述的高频智能型电源转换机，其特征在于所述显示采用单片机I/O口直接循环控制所需状态及数值的显示。
5.根据权利要求1所述的高频智能型电源转换机，其特征在于所述充电控制即是通过常闭继电器并通过单片机控制。
6.根据权利要求1所述的高频智能型电源转换机，其特征在于所述停机状态自动启动控制即在停机中由于光电电源、太阳能电源、风力发电或蓄电池充电可能产生的过充而采用的停机状态自动启动控制。
7.根据权利要求1所述的高频智能型电源转换机，其特征在于所述放电控制即是通过常开继电器并通过单片机控制。
8.根据权利要求1所述的高频智能型电源转换机，其特征在于所述单片机直接驱动MOS大功率管是通过高频方波来控制MOS管输出来。
专利摘要本实用新型公开了一种高频逆变电源机采用高智能多功能单片机取代工频逆变器及高频逆变电源的高频智能型电源转换机。由机箱、大功率MOS模块、PIC16C74A单片机、MOS驱动电路、高频变压器和输出端子组成,对外电源(光电电源、风及电源)的电压、内蓄电池及放电电流采用高压下拉和微电压(mV毫伏)放大后进入单片机A/D通道入口,对该机准确调整所需高频频率,对高频智能型电源转换机的继电器、大功率MOS管、报警、显示、输入、输出进行快速和准确的控制,能对关机和停机前的状态数据给予保护,采用工业控制的光隔技术,形成计算机对A/D采集、I/O开关量输入输出采用软组合定义的一体芯片。因此使高频智能型电源转换机能把各种形式的直流电源转变成高质量的交流220V电源。
文档编号H02J7/00GK2507175SQ0126410
公开日2002年8月21日 申请日期2001年9月27日 优先权日2001年9月27日
发明者詹东跃 申请人:詹东跃