高頻雙開關互補調制的數控式逆變器制造技術

本發明專利技術提供一種高頻雙開關互補調制的數控式逆變器，屬于電力電子領域。該逆變器包括高頻互補調制單元、無源濾波單元、逆變單元、輸出單元、數控單元、調制驅動單元、逆變驅動單元。兩個高頻開關進行高頻互補工作，可使能量雙向傳輸，它將ＤＣ變換成高頻脈寬調制波，經無源濾波環節和逆變單元，使輸出負載得到正弦波。本發明專利技術組合了高頻開關－低頻逆變電路，融合了濾波－逆變功能。本發明專利技術具有電路簡單、控制方便、可靠性高、體積小、效率高、成本低、應用范圍廣、濾波效果好的優點，且負載特性硬、能對阻、感、容各類負載進行良好供電。本發明專利技術可用于脫離電網的儲備電源和自發電系統中的ＤＣ／ＡＣ變換。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于電力電子領域，具體涉及一種高頻雙開關互補調制的數控式逆變器。
技術介紹
世界能源危機加劇了可再生能源的利用，可再生能源供電系統需要借助蓄電池儲 存電能。而蓄電池必須通過逆變器進行DC/AC變換后才能為其交流負載供電。除此之外，人們大量使用的交通工具如汽車、火車、船舶、飛機等都需要應用脫離 電網的儲備電源和自發電電源，一些電網無法供電的邊遠地區也需要這種電源。這些脫離 電網的供電系統也要蓄電池儲存電能并通過逆變器為交流負載供電。因此逆變器的使用極為廣泛，逆變技術日益發展。但現有的逆變技術，要么電路太 復雜，性價比不高；要么一些技術指標不能同時兼有，如效率和波形很難同時兼顧；還有帶 載能力的局限性也影響了逆變技術的發展。
技術實現思路
本專利技術的目的就是要克服現有逆變技術的缺點而提供一種電路簡單、效率高、成 本低、應用范圍廣、正弦度高，帶載能力強的高頻雙開關互補調制的數控式逆變器。本專利技術所提供的高頻雙開關互補調制的數控式逆變器包括高頻互補調制單元 1、無源濾波單元2、逆變單元3、輸出單元4、數控單元5、調制驅動單元6、逆變驅動單元7。 所述的高頻互補調制單元1由1-1環節和1-2環節組成，1-1環節的一端接直流電源DC，1-1 環節的另一端接1-2環節和無源濾波單元2，無源濾波單元2的另一端接逆變單元3。輸出 單元4的兩端接在逆變單元3的橋式電路中，輸出單元4的第三端接數控單元5。數控單元 5有兩個輸出端，一端接調制驅動單元6，另一端接逆變驅動單元7。高頻互補調制單元1中的1-1環節和1-2環節，是兩個進行高頻互補工作的高頻 開關電路。該電路將DC變換成高頻脈寬調制波，再經無源濾波單元2濾波成雙半波脈動 DC。此雙半波脈動DC經逆變單元3變換成正弦波，送給輸出單元4。數控單元5由單片機 組成，它根據電路的需要和輸出單元4的情況，分別給調制驅動單元6和逆變驅動單元7發 出控制信號。調制驅動單元6根據該控制信號來控制高頻互補調制單元1中的1-1環節和 1-2環節，適時調控兩個高頻開關的工作狀態；而逆變驅動單元7也根據數控單元5發來的 控制信號，去控制逆變單元3的工作狀態，使逆變單元3的功率管不僅能以工頻輪流導通工 作形成換向逆變，而且讓功率管工作在導通與放大的臨界狀態，產生類似跟隨功能。其工作 的電路原理圖如說明書附圖1所示。本專利技術所提供的逆變器，可以由不同的電路實現。但實現過程均如下所述高頻互補調制單元1將DC變換為雙半波脈動DC調制波，經無源濾波單元2 濾波為雙半波脈動DC，再經逆變單元3變換成正弦波，給輸出單元4。數控單元5根據電路 的需要和輸出單元4的情況，給調制驅動單元6和逆變驅動單元7發出控制信號，從而控制 高頻互補調制單元1和逆變單元3的工作狀態。本專利技術具有以下優點其一，采用高頻雙開關互補調制。高頻雙開關互補調制形成了雙向能量通道，使直流電源U與輸出單元4之間進行能量互動，在高頻開關轉換下輪流做電源和負載，減小無源 濾波器的應力。其二，采用數字控制。用軟件替代硬件，控制方便，減少硬件成本，減小體積且提高 性價比。其三，采用類似跟隨技術。使該逆變器帶載能力強，能提供滿足阻、感、容性任一負 載或綜合性負載的高質量正弦波形，并具有輸出電壓硬特性。本專利技術適用于各類需要進行DC/AC變換的供電系統。附圖說明圖1是本專利技術的電路框圖。圖2是本專利技術實施例1的電路原理圖。圖3是本專利技術實施例2的電路原理圖。具體實施例方式實施例1 圖2是本實施例的電路原理圖。該實施例用六個功率管組成，它包括高 頻互補調制單元1、無源濾波單元2、逆變單元3、輸出單元4、數控單元5、調制驅動單元6、 逆變驅動單元7。其中高頻互補調制單元1由兩個高頻開關管Tl和T2組成，無源濾波單元 2由電感L和電容C組成。高頻開關管Tl的集電極接直流電源U的正極，高頻開關管Tl的 發射極接高頻開關管T2的集電極和無源濾波單元2的電感L，電感L的另一端接電容C和 逆變單元3，電容C和逆變單元3各自的另一端與高頻開關管T2的發射極連接一起，一同接 到直流電源U的負極。輸出單元4的兩端接在逆變單元3的橋式電路中，輸出單元4第三 端接數控單元5。數控單元5有兩個輸出端，一端接調制驅動單元6，另一端接逆變驅動單 元7。高頻開關Tl、T2在調制驅動單元6的控制下，進行高頻互補調制工作，將DC變換 成高頻脈寬調制波。無源濾波單元2，將此高頻脈寬調制波濾成雙半波脈動DC。高頻互補 調制單元1與無源濾波單元2組成雙向高頻互補DC-半波脈動DC電路。該電路輸出的半 波脈動DC送到逆變單元3。在逆變單元3的橋式電路中，兩組對角功率管以工頻交替導通 換流，將雙半波脈動DC逆變成正弦波，給輸出單元4。由單片機組成的數控單元5，根據電 路的需要和輸出單元4的情況，適時調控驅動單元6和逆變驅動單元7，以分別控制高頻互 補調制單元1和逆變單元3的工作狀態，讓系統正常運行。實施例2 圖3是本實施例的電路原理圖。該實施例是用四個功率管組成的橋式 電路來完成七個單元的功能，因此部分功率管和電路具有雙重作用。橋式電路的高頻互補 調制單元1與逆變單元3融為一體，又分時間段履行各自的功能。其中高頻互補調制單元 1由1’和1”兩部分電路組成。當1’電路做高頻互補調制時，1”電路做逆變，并以工頻交 替輪流工作。橋式電路的功率管T7、T9組成高頻互補調制單元1的1-1環節。它只進行高頻互 補調制工作，且Τ7進行高頻互補調制時，Τ9就關斷，并以工頻交替輪流工作。而橋式電路的功率管T8、Τ10，一個做高頻互補調制單元1的1-2環節時，另一個就做逆變單元3。當T8進行高頻互補調制時，TlO就進行逆變，并在工頻下交替輪流工作。當橋式電路的一側上功 率管工作時，它與同側下功率管進行高頻互補調制，將DC變換成高頻脈寬調制波，而對側 下功率管做逆變。此時工作的三個功率管形成h型電路或h型鏡像電路。高頻脈寬調制波 通過無源濾波單元2，濾波成雙半波脈動DC，直接給輸出單元4，在逆變單元3的作用下，輸 出單元4得到的是正弦波。 當工作的三個功率管形成h型電路時，驅動單元6-7’做調制驅動單元6，驅動T7、 T8做高頻互補調制。而驅動單元6-7”做逆變驅動單元7，它關斷T9，驅動TlO逆變。當工 作的三個功率管由h型電路變換成h型鏡像電路時，兩側電路功能對調。這些功能變換都 由數控單元5中的單片機程序控制。權利要求一種高頻雙開關互補調制的數控式逆變器，其特征在于所述逆變器包括高頻互補調制單元(1)、無源濾波單元(2)、逆變單元(3)、輸出單元(4)、數控單元(5)、調制驅動單元(6)、逆變驅動單元(7)；所述的高頻互補調制單元1由(1-1)環節和(1-2)環節組成，(1-1)環節的一端接直流電源DC，(1-1)環節的另一端接(1-2)環節和無源濾波單元(2)，而無源濾波單元(2)的另一端接逆變單元(3)，輸出單元(4)的兩端接在逆變單元(3)的橋式電路中，第三端接數控單元5；數控單元(5)有兩個輸出端，一端接調制驅動單元(6)，另一端接逆變驅動單元(7)；所述高頻互補調制單元(1)中的(1-1)環節和(1-2)環節的兩個高頻開關進行高頻互補工作，將DC變換成高頻脈寬調制波，再經無源濾波單元(2)濾波成雙本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高頻雙開關互補調制的數控式逆變器，其特征在于：所述逆變器包括高頻互補調制單元（１）、無源濾波單元（２）、逆變單元（３）、輸出單元（４）、數控單元（５）、調制驅動單元（６）、逆變驅動單元（７）；所述的高頻互補調制單元１由（１－１）環節和（１－２）環節組成，（１－１）環節的一端接直流電源ＤＣ，（１－１）環節的另一端接（１－２）環節和無源濾波單元（２），而無源濾波單元（２）的另一端接逆變單元（３），輸出單元（４）的兩端接在逆變單元（３）的橋式電路中，第三端接數控單元５；數控單元（５）有兩個輸出端，一端接調制驅動單元（６），另一端接逆變驅動單元（７）；所述高頻互補調制單元（１）中的（１－１）環節和（１－２）環節的兩個高頻開關進行高頻互補工作，將ＤＣ變換成高頻脈寬調制波，再經無源濾波單元（２）濾波成雙半波脈動ＤＣ，此雙半波脈動ＤＣ經逆變單元（３）變換成正弦波，送給輸出單元（４）；所述數控單元（５）由單片機組成，數控單元（５）根據電路的需要和輸出單元（４）的情況，分別給調制驅動單元（６）和逆變驅動單元（７）發出控制信號，調制驅動單元（６）根據該控制信號來控制高頻互補調制單元（１）中的（１－１）環節和（１－２）環節，適時調控兩個高頻開關的工作狀態；而逆變驅動單元（７）根據數控單元（５）給它的控制信號，來控制逆變單元（３）的工作狀態，使逆變單元（３）的功率管不僅能以工頻輪流導通工作形成換向逆變，而且能讓功率管工作在導通與放大的臨界狀態，產生類似跟隨功能。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：駱雅琴，聶啟彪，
申請(專利權)人：安徽工業大學，
類型：發明
國別省市：34[中國|安徽]