专利名称：消防应急电源专用逆变器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于逆变器技术领域，尤其是涉及一种消防应急电源专用逆变器。
背景技术：
逆变器是一种把直流电压变换成交流电压的电力变换装置。其结构一般由
逆变电路组成的功率单元和逆变控制单元两部分构成，具体来说，通常包括 PWM脉冲产生电路部分，用于控制产生脉冲宽度调制脉冲；功率变换部分， 用于输入直流电压，由PWM脉冲产生电路部分产生的脉冲宽度调制脉冲来进 行开关控制，开通时在变压器的原边储存能量，关断时将储存的能量传送到变 压器的副边，经整流滤波后得到所需的各种电压；电压反馈电路部分，用来调 节控制PWM电路输出脉冲的占空比；输出电压整流滤波电路部分，用于通过 整流滤波得到所需要的各种电压。就UPS逆变器的应用而言，消防领域经常会 面临环境恶劣(环温高)的场合，因此需要逆变器具有能够在高温条件下长时 间工作的能力。然而，现有的逆变器普遍结构复杂，由此带来在高温环境下长 时间工作时性能不稳定的缺点，另外，对于可能同时需要带容性、感性和阻性 负载的设备而言，现有的逆变器电源无论是在对负载的适应性上、还是在承受 电机/电容负载在启动时所产生的瞬态浪涌电流的"带载能力"上，都显得较弱。
发明内容
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种消防应急电源专用逆变器, 其一方面克服了现有的UPS逆变器只能适用于容性负载的缺陷，另一方面，能 够适应长时间在恶劣的高温环境下稳定工作的需求。
本实用新型的技术方案为 一种消防应急电源专用逆变器，具有用于接受
蓄电池输出直流电的电源电路，对上述直流进行开关控制的开关电路，对规定
频率的正弦波基准信号进行脉冲宽度调制以生成PWM信号的脉宽调制电路， 以及根据上述PWM信号使该开关电路进行开关动作以便控制输出交流电的中 央控制电路。
所述的中央控制电路包括单片机芯片80C196MC，该芯片的AD0-AD7引 脚分别连接锁存器芯片74HC573的D0-D7引脚，锁存器芯片的Q0-Q7引脚分 别连接存储器芯片27C64的A0-A7引脚，单片机芯片的AD8-AD12引脚分别 连接存储器芯的A8-A12引脚，单片机芯片的WG1-WG3引脚连接双输入四或 门芯片74HC32，单片机芯片的EXYTINT引脚连接有IGBT驱动保护电路，单 片机芯片的PO.O引脚连接有电压检测保护电路，用于稳定输出交流电压；单片 机芯片的P0.3引脚连接有电流检测保护电路，用于稳定输出交流电流；单片机 芯片的P0.6引脚连接有温度检测保护电路，用于对散热片进行超温保护。
所述的开关电路包括IGBT驱动器芯片M567962L,该芯片的第1引脚连接 继流二极管D2的负极，D2的正极连接到驱动器芯片的第6引脚，其第5引脚 连接电阻R3，稳压二极管D3、 D4,用于驱动绝缘栅极型功率管IGBT,第8 引脚连接有光耦电路。
所述的脉宽调制电路由两个TOP223芯片组成两路输入用以分别驱动两个 开关变压器。
本实用新型的消防应急电源专用逆变器与现有技术相比，具有以下优点 第一，结构简单，调试方便，逆变器采用单片机80C196MC进行控制，通
过同步变压器将输入的交流电压变为单片机可接受的电压后，将所检测相同步 信号加到单片机的主速输入借口，通过捕捉中断来确定相位，1GBT的驱动电路
的通用性好，均流特性不受IGBT内部是否完全具备相同内阻的限制。
第二 ，采用电压检测保护电路和电流检测保护电路防止了因过放电而损坏
逆变电源，避免了逆变电源的变压器因启动开始瞬间磁化方向与剩磁方向相同
而导致的原边短路，从而防止了大功率半导体开关器件因二次击穿的损坏，而
且，充分地吸收了可能由开关器件的开关及误工电流引起的过电压，使电源装置能适应低功率因数的感性负载的工作。另外，通过温度检测保护电路能够准
确检测来自IGBT散热片的温度，以实现超温保护，从而给逆变器在环温高的恶 劣环境下长时间工作带来保障。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细地说明
图1是本实用新型的电路结构连接示意图2是本实用新型的中央控制电路图3是本实用新型的IGBT驱动保护电路图4是本实用新型的电流检测保护电路图5是本实用新型的电压检测保护电路图6是本实用新型的温度检测保护电路图7是本实用新型的开关电路图8是本实用新型的脉宽调制电路图。
具体实施方式
如图i所示，本实用新型的消防应急电源专用逆变器的电路板结构主要分 为逆变中央控制部分、电源部分、驱动板部分和IGBT。其中，对于逆变中央控 制部分，J].为正负]2V电源输入端，J2为5V电源输入端，J3、J4为5V和SPWM 信号输出，过流信号输入端，J5为功能扩展端，J6为温度保护开关和启动开关 输入端，J7、 J8为保护信号输入端，CJ1为反馈输入和风扇电源端。对于电源 部分，J16为5V电源输出端，J10为正负12V电源输出端，这几组电压为主板 供电，J9、 Jll、 J15、 Ji2、 Jl3、 J14都是15V 、 -9V隔离电压输出端，以驱 动IGBT。对于驱动板部分，J19、 J17为-9V和15V输入端，J18为PWM信 号和5V输入，保护信号输出端。
图2表示了本实用新型的中央控制电路，如图所示，所述的中央控制电路 包括单片机芯片80C196MC，该芯片的AD0-AD7引脚分别连接锁存器芯片74HC573的D0-D7引脚，锁存器芯片的Q0-Q7引脚分别连接存储器芯片27C64 的A0-A7引脚，单片机芯片的AD8-AD12引脚分别连接存储器芯的A8-A12引 脚，单片机芯片的WG1-WG3引脚连接双输入四或门芯片74HC32，单片机芯 片的EXYTINT引脚连接有IGBT驱动保护电路，单片机芯片的PO.O引脚连接 有电压检测保护电路，用于稳定输出交流电压；单片机芯片的P0.3引脚连接有 电流检测保护电路，用于稳定输出交流电流；单片机芯片的P0.6引脚连接有温 度检测保护电路，用于对散热片进行超温保护。单片机芯片80C196MC产生三 相六路SPWM信号，同时完成故障提示、检测保护、闭环稳压限流控制、封锁 SPWM脉冲信号等功能。电压反馈信号由单片机的第PO.O引脚输入，从而调节 SPWM信号的脉宽宽度，稳定输出电压，也可通过电位器W1调节，检测温度 从单片机的第P0.6引脚输入，电流信号从单片机的第P0.7引脚输入。
如图3所示，本实用新型的IGBT驱动保护电路采用四二输入与门芯片 74HC08和触发器芯片74HC74,由驱动板加来的过电流信号分别送到四二输入 与门芯片Ull的1、 2和4、 5引脚上，送入触发器芯片74HC74的置位端从而 控制它的/Q端，再经过逻辑与门电路送入单片机芯片80C196MC的EXTINT 引脚进行处理。
如图4所示，本实用新型的电流检测保护电路包括运放U6A,其同相输入 端连接电阻R8、 R9，电容C18、 C19,其输出端连接运放U7B的反相输入端， 运放U7B的输出端通过电阻Rl 3连接有光耦电路。用霍尔电流互感器检测电流 信号由电阻R8、 R9分压加到运放U6A的同相输入端上，然后，经两级缓冲放 大，通过光耦G1隔离加到单片机芯片80C196M上。
如图5所示，本实用新型的电压检测保护电路包括变压器2B1，其副边通 过电阻R25连接到运放U8A的反相输入端，U8A的同相输入端连接有电阻R27， 其输出端连接高速开关二极管D3、 D4，然后连接到运放U8B的同相输入端， U8B的输出端连接运放U9A的反向输入端，U9A的输出端连接运放U9B的反 向输入端，运放U9B的输出端连接高速开关二极管D5、 D6。反馈电压由变压 器2B1变为5V的电压信号加到运放U8A的输入端，然后，通过运放U8A、U8B、 U9A和U9B四级放大送入单片机芯片80C196M。
如图6所示，本实用新型的温度检测保护电路包括光耦电路。二极管的正 极输入端连接电阻R42，电容C37、 C38,负极接地，三极管的发射极接地，集 电极连接单片机芯片80C196M第P0.6引脚。
图7所示的开关电路包括IGBT驱动器芯片M567962L,该芯片的第1引脚 连接继流二极管D2的负极，D2的正极连接到驱动器芯片的第6引脚，其第5 引脚连接电阻R3，稳压二极管D3、 D4，用于驱动绝缘栅极型功率管IGBT, 第8引脚连接有光耦电路。经过滤波的直流电加到IGBT1和IGBT2上。当有 驱动信号输入时，在B1端就会有一个同样的SPWM信号，通过LC滤波电路 将逆变输出的正弦调制波变为纯正的正弦波，从而形成电流与电压相位差达到 90，满足了感性设备的启动波形要求。
图8所示的脉宽调制电路由两个TOP223芯片组成两路输入分别驱动两个 开关变压器，图中示意了一个TOP223芯片， 一般的供电电源为单推娩。TOP223 为积分控制电路，驱动电路功率MOSFET,脉宽调制一体化而且有过流限制， 过压切断，欠压锁定，过热短路保护等，效率高，可以达到90%，这样充分保 证了供电源的稳定。D5、 D6用于吸收保护，R35、 C42用于稳压吸收，以免有 寄生振荡。
本实用新型的消防应急电源专用逆变器的工作过程为把蓄电池输出的 200-250V直流电逆变为140伏交流电，然后用升压变压器变成220V交流电， 本逆变器不同于一般逆变电源，其可带各类型负载，特别是应用在消防领域中 动力感性负载。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型
权利要求1、一种消防应急电源专用逆变器，其特征在于具有用于接受蓄电池输出直流电的电源电路，对上述直流进行开关控制的开关电路，对规定频率的正弦波基准信号进行脉冲宽度调制以生成PWM信号的脉宽调制电路，以及根据上述PWM信号使该开关电路进行开关动作以便控制输出交流电的中央控制电路。
2、 如权利要求l所述的消防应急电源专用逆变器，其特征在于所述的开 关电路包括IGBT驱动器芯片M567962L，该芯片的第1引脚连接继流二极管 D2的负极，D2的正极连接到驱动器芯片的第6引脚，其第5引脚连接电阻R3， 稳压二极管D3、 D4,用于驱动绝缘栅极型功率管IGBT,第8引脚连接有光耦 电路。
3、 如权利要求2所述的消防应急电源专用逆变器，其特征在于所述的脉 宽调制电路由两个TOP223芯片组成两路输入用以分别驱动两个开关变压器。
4、 如权利要求3所述的消防应急电源专用逆变器，其特征在于所述的中 央控制电路包括单片机芯片80C196MC，该芯片的AD0-AD7引脚分别连接锁 存器芯片74HC573的DO-D7引脚，锁存器芯片的Q0-Q7引脚分别连接存储器 芯片27C64的A0-A7引脚，单片机芯片的AD8-AD12引脚分别连接存储器芯 的A8-A12引脚，单片机芯片的WG1-WG3引脚连接双输入四或门芯片74HC32， 单片机芯片的EXYTINT引脚连接有IGBT驱动保护电路，单片机芯片的PO.O 引脚连接有电压检测保护电路，用于稳定输出交流电压；单片机芯片的P0.3引 脚连接有电流检测保护电路，用于稳定输出交流电流；单片机芯片的P0.6引脚 连接有温度检测保护电路，用于对散热片进行超温保护。
5、 如权利要求4所述的消防应急电源专用逆变器，其特征在于所述的 IGBT驱动保护电路釆用四二输入与门芯片74HC08和触发器芯片74HC74,由 驱动板加来的过电流信号分别送到四二输入与门芯片Ull的1、 2和4、 5引脚 上，送入触发器芯片74HC74的置位端从而控制它的/Q端，再经过逻辑与门电 路送入单片机芯片80C196MC的EXTINT引脚进行处理。
6、 如权利要求5所述的消防应急电源专用逆变器，其特征在于所述的电 流检测保护电路包括运放U6A，其同相输入端连接电阻R8、 R9，电容C18、 C19，其输出端连接运放U7B的反相输入端，运放U7B的输出端通过电阻R13 连接有光耦电路，用霍尔电流互感器检测电流信号由电阻R8、 R9分压加到运 放U6A的同相输入端上，然后，经两级缓冲放大，通过光耦G1隔离加到单片 机芯 片80C196M上。
7、 如权利要求6所述的消防应急电源专用逆变器，其特征在于所述的电 压检测保护电路包括变压器2B1，其副边通过电阻R25连接到运放U8A的反相 输入端，U8A的同相输入端连接有电阻R27,其输出端连接高速开关二极管D3、 D4,然后连接到运放U8B的同相输入端，U8B的输出端连接运放U9A的反向 输入端，U9A的输出端连接运放U9B的反向输入端，运放U9B的输出端连接 高速开关二极管D5、 D6，反馈电压由变压器2B1变为5V的电压信号加到运放 U8A的输入端，然后，通过运放U8A、 U8B、 U9A和U9B四级放大送入单片 机芯片80C196M。
8、 如权利要求7所述的消防应急电源专用逆变器，其特征在于所述的温 度检测保护电路包括光耦电路，其输入端的二极管的正极输入端连接电阻R42， 电容C37、 C38，负极接地，输出端的三极管的发射极接地，集电极连接单片机 芯片80C196M第P0.6引脚。
专利摘要一种消防应急电源专用逆变器，具有用于接受蓄电池输出直流电的电源电路，对上述直流进行开关控制的开关电路，对规定频率的正弦波基准信号进行脉冲宽度调制以生成PWM信号的脉宽调制电路，以及根据上述PWM信号使该开关电路进行开关动作以便控制输出交流电的中央控制电路。本实用新型的优点是结构简单，调试方便，防止了因过放电而损坏逆变电源，并且使电源装置能适应低功率因数的感性负载的工作，另外，能够准确检测来自IGBT散热片的温度以实现超温保护，从而适应长时间在恶劣的高温环境下稳定工作的需求。
文档编号H02M7/00GK201075840SQ20072017540
公开日2008年6月18日 申请日期2007年8月28日 优先权日2007年8月28日
发明者猛 李 申请人:猛 李