一種單相正弦波逆變電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于逆變電源領(lǐng)域，尤其涉及一種單相正弦波逆變電源。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代電子電力技術(shù)的迅猛發(fā)展，單相逆變電源的應(yīng)用越來越廣泛。作為一種能將直流電轉(zhuǎn)化為正弦交流電輸出的電源系統(tǒng)，對(duì)于船舶、車載、戰(zhàn)機(jī)、導(dǎo)彈、飛船等各種需求供電的大型設(shè)備的正常工作必不可少。然而，普通的單相逆變電源具有功耗大、不穩(wěn)定、笨重和控制不靈活的缺點(diǎn)。因此，急需一種功耗低、精度高和穩(wěn)定性好的單相正弦波逆變電源。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的問題在于提供一種單相正弦波逆變電源，具有過壓、欠壓、短路、過流和自恢復(fù)功能，使整個(gè)電源系統(tǒng)功耗低、精度高、穩(wěn)定可靠。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種單相正弦波逆變電源，包括:輔助電源模塊和相互級(jí)聯(lián)的控制模塊、FPGA模塊與升壓逆變模塊；所述的輔助電源模塊提供不同供電電壓分別為控制模塊和FPGA模塊供電。
[0005]作為優(yōu)選，所述的升壓逆變模塊包括依次級(jí)聯(lián)的Boost升壓電路和DC—AC全橋逆變電路。
[0006]作為優(yōu)選，所述的Boost升壓電路包括依次相連的電容Cl、電感L1、控制電路中能量流動(dòng)方向的開關(guān)管Q、二極管D和電容C2。
[0007]作為優(yōu)選，所述的DC—AC全橋逆變電路包括四個(gè)由FPGA模塊控制的MOSFET開關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4，經(jīng)過電感L2和電容C4組成的LC濾波器串聯(lián)接負(fù)載輸出即可得到交流輸出電壓。
[0008]作為優(yōu)選，所述的FPGA模塊包括FPGA芯片、與FPGA芯片輸入端相連的電壓電流采樣電路、電壓電流互感器電路、與FPGA芯片輸出端相連的SPWM驅(qū)動(dòng)電路。
[0009]作為優(yōu)選，所述的FPGA芯片的型號(hào)為CycloneII。
[0010]作為優(yōu)選，所述的電壓電流互感器電路包括并聯(lián)的電壓互感器、電流互感器，以及分別與電壓互感器和電流互感器級(jí)聯(lián)的放大器和濾波器。
[0011]作為優(yōu)選，所述的控制模塊包括控制芯片、分別與控制芯片輸入端連接的第一 AD采樣電路和第二 AD采樣電路、與控制芯片輸出端相連的LCD顯示電路；同時(shí)，控制芯片與FPGA芯片通過數(shù)據(jù)接口的連接進(jìn)行數(shù)據(jù)的雙向傳輸。
[0012]本實(shí)用新型的技術(shù)效果是:一種單相正弦波逆變電源，使用靈活方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，F(xiàn)PGA模塊和控制模塊共同作用，能夠快速及時(shí)的使輸出電壓穩(wěn)定，并改善輸出電壓的波形質(zhì)量，具有完善的過壓、欠壓、過流、短路，整個(gè)電源系統(tǒng)功耗低、效率高、精度高且穩(wěn)定可
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【附圖說明】
[0013]圖1:為本實(shí)用新型的示意圖；
[0014]圖2:為本實(shí)用新型的升壓逆變電路圖；
[0015]圖3:為本實(shí)用新型的原理電路圖；
[0016]圖4:為本實(shí)用新型的電壓電流互感器電路圖；
[0017]圖中:1 一控制模塊，2—FPGA模塊，3—升壓逆變模塊，4一輔助電源模塊，5—Boost升壓電路，6 — DC — AC全橋逆變電路。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0019]如圖1所示，一種單相正弦波逆變電源，包括控制模塊1、FPGA模塊2、升壓逆變模塊3和輔助電源模塊4。FPGA模塊2分別與升壓逆變模塊3和控制模塊I級(jí)聯(lián)；控制模塊I分別與FPGA模塊2和升壓逆變模塊3級(jí)聯(lián)；輔助電源模塊4提供不同供電電壓分別為控制模塊I和FPGA模塊2供電。
[0020]如圖2所示，升壓逆變模塊3包括Boost升壓電路5和DC — AC全橋逆變電路6。所述的Boost升壓電路包括依次相連的電容Cl、電感L1、控制電路中能量流動(dòng)方向的開關(guān)管Q、二極管D和電容C2。
[0021]DC—AC全橋逆變電路6包括四個(gè)由FPGA模塊2控制的MOSFET開關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4，經(jīng)過電感L2和電容C4組成的LC濾波器串聯(lián)接負(fù)載輸出即可得到交流輸出電壓。
[0022]如圖3所示，F(xiàn)PGA模塊2包括FPGA芯片、與FPGA芯片輸入端依次相連的電壓電流采樣電路、電壓電流互感器電路、與FPGA芯片輸出端相連的SPWM驅(qū)動(dòng)電路。FPGA芯片22輸出載波頻率為50Hz的SPWM信號(hào)經(jīng)過SPWM驅(qū)動(dòng)電路后驅(qū)動(dòng)DC—AC全橋逆變電路6，信號(hào)經(jīng)過濾波電路后，從而將直流電逆變成工頻交流電。在本實(shí)施例中，F(xiàn)PGA芯片為CycloneII。
[0023]控制模塊I包括控制芯片、分別與控制芯片輸入端連接的第一 AD采樣電路和第二 AD采樣電路、與控制芯片輸出端相連的IXD顯示電路；同時(shí)，控制芯片與FPGA芯片通過數(shù)據(jù)接口的連接進(jìn)行數(shù)據(jù)的雙向傳輸。所述的控制模塊I為現(xiàn)有技術(shù)模塊，可以是單片機(jī)控制模塊，單片機(jī)芯片采用美國(guó)Texas Instruments公司生產(chǎn)的超低功耗單片機(jī)MSP430F6638。
[0024]如圖4所示，所述的電壓電流互感器電路包括并聯(lián)的電壓互感器和電流互感器和分別與之相連的放大器和濾波器。電流電壓經(jīng)過所述電路時(shí)，相應(yīng)的幅值會(huì)減小，從而便于進(jìn)行電壓電流采樣，保護(hù)采樣芯片。
[0025]上述基于單相正弦波逆變電源的工作原理:本實(shí)施例所述的輔助電源模塊4為控制模塊I和FPGA模塊2單獨(dú)供電，保證了模塊之間的正常工作。FPGA芯片輸出4路帶有死區(qū)時(shí)間的SPWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。經(jīng)過SPWM驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)全橋逆變的四個(gè)MOSFET開關(guān)管，經(jīng)過控制模塊I調(diào)節(jié)和LC濾波后，得到最終的單相正弦波逆變電壓。FPGA芯片輸出的SPWM波采用單極性倍頻調(diào)制的方式，這樣的輸出電壓波形完美，對(duì)各種負(fù)載適應(yīng)性好。同時(shí)，F(xiàn)PGA芯片通過依次級(jí)聯(lián)的電壓電流器互感電路、電壓電流采樣電路，將輸出端的電壓電流采集到FPGA芯片的數(shù)據(jù)口，F(xiàn)PGA芯片將采樣得到的數(shù)據(jù)傳送給控制模塊I進(jìn)行處理，從而調(diào)整SPWM輸出信號(hào)，使輸出電壓滿足要求，并具有欠壓、過壓過流、短路保護(hù)功能。
[0026]本實(shí)用新型未畫出的電路圖采用的是現(xiàn)有的電路模塊，根據(jù)本實(shí)用新型公開的技術(shù)原理，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以知曉其它電路模塊的詳細(xì)連接關(guān)系，故在此本實(shí)用新型不再詳細(xì)闡述其具體的電路結(jié)構(gòu)；本實(shí)用新型的主要?jiǎng)?chuàng)新在于優(yōu)選硬件模塊，組裝成一種硬件電路可靠、功耗低、精度高的單相逆變電源。
[0027]以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，因此，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種單相正弦波逆變電源，其特征在于，包括:輔助電源模塊(4)和相互級(jí)聯(lián)的控制模塊(I)、FPGA模塊(2 )與升壓逆變模塊(3 );所述的輔助電源模塊(4 )提供不同供電電壓分別為控制模塊和FPGA模塊供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單相正弦波逆變電源，其特征在于:所述的升壓逆變模塊(3)包括依次級(jí)聯(lián)的Boost升壓電路(5)和DC — AC全橋逆變電路(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種單相正弦波逆變電源，其特征在于:所述的Boost升壓電路(5)包括依次相連的電容Cl、電感L1、控制電路中能量流動(dòng)方向的開關(guān)管Q、二極管D和電容C2。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種單相正弦波逆變電源，其特征在于:所述的DC—AC全橋逆變電路(6)包括四個(gè)由FPGA模塊控制的MOSFET開關(guān)管Ql、Q2、Q3、Q4，經(jīng)過電感L2和電容C4組成的LC濾波器串聯(lián)接負(fù)載輸出即可得到交流輸出電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單相正弦波逆變電源，其特征在于:所述的FPGA模塊(2 )包括FPGA芯片、與FPGA芯片輸入端相連的電壓電流采樣電路、電壓電流互感器電路、與FPGA芯片輸出端相連的SPWM驅(qū)動(dòng)電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種單相正弦波逆變電源，其特征在于:所述的FPGA芯片的型號(hào)為 CycloneI10
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種單相正弦波逆變電源，其特征在于:所述的電壓電流互感器電路包括并聯(lián)的電壓互感器、電流互感器，以及分別與電壓互感器和電流互感器級(jí)聯(lián)的放大器和濾波器。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種單相正弦波逆變電源，其特征在于:所述的控制模塊(I)包括控制芯片、分別與控制芯片輸入端連接的第一 AD采樣電路和第二 AD采樣電路、與控制芯片輸出端相連的LCD顯示電路；同時(shí)，控制芯片與FPGA芯片通過數(shù)據(jù)接口的連接進(jìn)行數(shù)據(jù)的雙向傳輸。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種單相正弦波逆變電源，一種單相正弦波逆變電源，包括：輔助電源模塊和相互級(jí)聯(lián)的控制模塊、FPGA模塊與升壓逆變模塊；所述的輔助電源模塊提供不同供電電壓分別為控制模塊和FPGA模塊供電；本實(shí)用新型在機(jī)控制模塊和FPGA模塊的共同作用下，將直流電壓通過升壓逆變電路及濾波電路后輸出工頻正弦波交流電；采用上述結(jié)構(gòu)的單相正弦波逆變電源具有功耗低，精度高，穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，滿足不同設(shè)備的供電需求。
【IPC分類】H02M7-5387, H02M7-42
【公開號(hào)】CN204334367
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520070374
【發(fā)明人】陳慧, 張令, 李俊, 陳小橋
【申請(qǐng)人】武漢大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月30日