专利名称：新型正弦波逆变器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种正弦波逆变器。
正弦波逆变器包括直流电源、逆变桥、逆变变压器、逆变信号电路。其逆变桥由搭成桥路的四个功率管T1-T4构成(参见图2)，当逆变信号电路控制正组功率管T1和T3导通而负组功率管T2和T4截止时，逆变变压器中流过正向电流，反之则流过负向电流，轮流控制两组功率管按一定规律导通，在逆变变压器的副边就会感应出正弦波交流电压。
由于逆变信号在低电平期间四个功率管均截止，故变压器的反电势会通过先前导通的一组功率管和电源构成的回路放电，由于要经过电源放电，其放电速度慢，易产生堆积现象，从而使变压器感应的正弦波的上升沿变陡，造成波形畸变、高次谐波分量较严重。
鉴于上述，本实用新型的目的是设计一种新型正弦波逆变器，其产生的波形畸变小，逆变输出电压的高次谐波减小。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案一种新型正弦波逆变器，包括直流电源、逆变桥、逆变变压器、电压采集器、电流采集器、逆变信号电路和驱动器，直流电源向逆变桥提供直流电源，逆变桥的输出接逆变变压器、逆变变压器的输出接电压采集器和电流采集器两者的输入，电压采集器和电流采集器两者的输出接逆变信号电路的输入，逆变信号电路的输出经驱动器接逆变桥的信号输入端，其特征在于所述逆变信号电路是由单片机电路构成的全数字脉宽调制信号电路；所述电压采集器和电流采集器的输出接所述单片机电路的两个模拟信号输入脚，所述单片机电路输出的两个调制信号和一个控制信号接驱动器的输入。
在本实用新型的实施措施中所述电压采集器为整流桥，所述电流采集器为电流互感器。
所述驱动器由四个或非门构成。
所述单片机输出的控制信号分为两路，一路接第一、二或非门的第二输入端，另一路经反相后接第三、四或非门的第二输入端；所述单片机输出的两个调制信号中，第一个调制信号经反相后接第二、四或非门的第一输入端，另一个调制信号接第一、三或非门的第一输入端。
由于本实用新型采用单片机电路构成逆变信号电路，能送出全数字脉宽调制信号，对逆变桥的四个功率管分别进行通断控制，因而可实现对逆变器输出电压的控制，使逆变器产生的正弦波波形畸变小，输出电压的高次谐波减小。
以下结合附图和实施例对本实用新型作详细说明。
图1是本实用新型的电路框图；图2是逆变桥原理图；图3是PWM控制信号波形图；图4是逆变信号电路原理图。
请参见图1。本实用新型包括直流电源1、逆变桥2、逆变变压器3、电压采集器4、电流采集器5、逆变信号电路6和驱动器7，直流电源1向逆变桥2提供直流电源，逆变桥2的输出接逆变变压器3、逆变变压器3的输出接电压采集器4和电流采集器5两者的输入，电压采集器4和电流采集器5两者的输出接逆变信号电路6的输入，逆变信号电路6的输出经驱动器7接逆变桥2的信号输入端。
请参见图2。逆变桥由搭成桥路的MOS场效应功率管T1-T4构成，T1与T4串联、T2与T3串联，构成两个串联支路，两串联支路并接后接至24V直流电源。逆变变压器B1接在两个串联支路的串联点之间，逆变变压器B1的副边接平波电容C1。当逆变信号电路控制T1和T3导通而T2和T4截止时，逆变变压器B1中流过正向电流，反之则流过负向电流，轮流控制两组功率管按一定规律导通，在逆变变压器B1的副边就会感应出正弦波交流电压。
请参见图4。逆变信号电路是由单片机电路构成的全数字脉宽调制信号电路，该电路中有一80C196单片机U1，型号为74373的U3、U5构成地址锁存器，型号为27256的U2、U4构成存储器。单片机U1的两个模拟信号输入脚ACH0、ACH1分别接有电压、电流信号采集器，电压信号采集器由检测逆变器输出电压的整流桥BA构成，电流信号采集器由检测逆变器输出电流的电流互感器S1构成。单片机U1的两个调制信号输出脚45、46和控制信号输出脚64分别经晶体管N01～N03驱动后再接驱动器的输入，驱动器由四个或非门U7A～U7D构成。单片机U1的45、46脚输出的两个调制信号中，一个调制信号经晶体管N01驱动和非门U8A反相后接或非门U7A、U7D的第一输入端，另一个调制信号经晶体管N02驱动后接或非门U7B、U7C的第一输入端。单片机U1的64脚输出的控制信号经晶体管N03驱动后分为两路，一路接或非门U7A～U7B的第二输入端，另一路经非门U8B反相后接或非门U7C～U7D的第二输入端。或非门U7A～U7D输出的信号DR1-DR4分别接至逆变桥中功率管T1-T4的栅极。上述电路装在一个外壳中。
下面结合图2-4叙述本实用新型的工作原理
本实用新型用单片机U1的三相波形发生器(WG)产生脉宽调制信号(PWM)，整流桥BA和电流互感器S1检测逆变器的输出电压和电流送入单片机，检测到的信号经单片机模数转换后，单片机再根据此数值计算PWM信号的调制比，从而控制单片机的波形发生器所产生的PWM信号。单片机的64脚产生频率为50HZ的方波信号，用来控制逆变器输出电压的频率。单片机的波形发生器产生的PWM信号和64脚的方波信号一起经非门和或非门驱动后得到四路PWM控制信号DR1-DR4，用于控制逆变桥中T1-T4的通断，实现对逆变器输出电压的控制。
四路PWM控制信号DR1-DR4的波形如图3所示在欲获得正弦波正半波形的半个周期内(t0-t1期间)，给T2加低电平，T3加高电平，T1加控制脉冲，同时将该控制脉冲经反相后加在T4上，使得T2截止、T3一直保持导通、T1和T4轮流导通。因此在此期间，当控制脉冲为高电平时，T1和T3导通，而当控制脉冲为低电平时，不是T1-T4全部关断而是T3、T4导通。这样，变压器的反电势会直接经由T4和T3的反向二极管形成的放电回路放电。同理，在欲获得正弦波负半波形的半个周期内(t1-t2期间)，使T1截止、T4一直导通，T2和T3轮流导通，变压器的反电势将经由T1、T2的反向二极管形成的放电回路放电。由于不经电源放电，放电速度快，故不会产生堆积现象。实验证明，采用这种控制得到的正弦交流电，其波形畸变小，可减小逆变输出电压的高次谐波。由于本实用新型在获得正弦波的每个半周内，有三个功率管被控制导通，因此我们称之为三管导通技术。
以上仅为本实用新型的较佳实施例，任何基于本实用新型的等同变换，均应在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种新型正弦波逆变器，包括直流电源、逆变桥、逆变变压器、电压采集器、电流采集器、逆变信号电路和驱动器，直流电源向逆变桥提供直流电源，逆变桥的输出接逆变变压器、逆变变压器的输出接电压采集器和电流采集器两者的输入，电压采集器和电流采集器两者的输出接逆变信号电路的输入，逆变信号电路的输出经驱动器接逆变桥的信号输入端，其特征在于所述逆变信号电路是由单片机电路构成的全数字脉宽调制信号电路；所述电压采集器和电流采集器的输出接所述单片机电路的两个模拟信号输入脚，所述单片机电路输出的两个调制信号和一个控制信号接驱动器的输入。
2.如权利要求1所述的新型正弦波逆变器，其特征在于所述电压采集器为整流桥。
3.如权利要求1所述的新型正弦波逆变器，其特征在于所述电流采集器为电流互感器。
4.如权利要求1所述的新型正弦波逆变器，其特征在于所述驱动器由四个或非门构成；所述单片机输出的控制信号分为两路，一路接第一、二或非门的第二输入端，另一路经反相后接第三、四或非门的第二输入端；所述单片机输出的两个调制信号中，第一个调制信号经反相后接第二、四或非门的第一输入端，另一个调制信号接第一、三或非门的第一输入端。
专利摘要本逆变器包括直流电源、逆变桥、逆变变压器、电压和电流采集器、逆变信号电路、驱动器,逆变信号电路是由单片机构成的全数字脉宽调制信号电路,电压和电流采集器的输出接单片机的模拟信号输入脚,单片机输出的调制信号和控制信号经驱动器接逆变桥的信号输入端。它对逆变桥各功率管分别进行控制,在获得正弦波的半周内,有三个功率管被控制导通,使产生的正弦波波形畸变小高次谐波减小。
文档编号H02M7/505GK2370613SQ99208398
公开日2000年3月22日 申请日期1999年4月23日 优先权日1999年4月23日
发明者颜必长, 张立新, 徐伟新 申请人:北京自动化技术研究院