CN2014102364623A 一种数字控制稳压逆变器 1-6

(10)申请公布号 CN 103997250 A (43)申请公布日 2014.08.20 CN 103997250 A (21)申请号 201410236462.3 (22)申请日 2014.05.29 H02M 7/5395(2006.01) H02J 3/18(2006.01) (71)申请人 甘肃西柴动力机电制造有限公司 地址 744300 甘肃省定西市安定区南川开发 区华泰路 (72)发明人 尚天德 满春水 李承文 时瑞 苗志飞 王志愿 (54) 发明名称 一种数字控制稳压逆变器 (57) 摘要 本发明涉及一种数字化稳压逆变器， 具体为 一种功率因数高、 输出电压精确的数字控制稳压 逆变器。 其包括有源PFC功率因数校正电路、 全桥 逆变电路和数字化控制系统。逆变器由有源功率 因数校正电路和全桥逆变电路构成主电路 ； 数字 控制系统采用数字信号控制器 dsPIC30F3011 作 为核心控制单元， 通过全桥逆变电路的驱动系统 实现全数字化 PWM 脉宽调制， 对输出电压外环和 电流内环双环控制 ； 人机交互系统对输出电压实 时显示， 同时严密的过流、 过 / 欠压和过热保护电 路有效保证逆变器的可靠工作 ； 此外， 还包括电 流、 电压采样电路， 分别通过连接辅助电路和信号 调理电路向数字信号控制器传递信号， 结合驱动 电路对主电路系统进行调节控制。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103997250 A CN 103997250 A 1/1 页 2 1. 一种数字控制稳压逆变器， 包括主电路 (1)， LED 显示电路 (2) 和数字控制电路 (3)， 其特征在于 ： 包括依次连接的主电路 (1)， LED 显示电路 (2) 和数字控制电路 (3)， 包括全桥 逆变电路 (104)， 主电路 (1) 中， 市电 (101) 通过整流滤波电路 (102) 整形后变为脉动直流 电， 经过有源 PFC 功率因数校正电路 (103) 后将直流脉动电压升压至 400V 平稳直流电， 由 全桥逆变电路 (104) 变为高频交流电， 最后通过 LC 滤波电路 (105) 将高频交流电整形成正 弦波电压。 2.如权利要求1所述的数字控制稳压逆变器， 其特征在于， 所述数字控制电路(3)以数 字信号控制器(305)为核心， 包括报警电路(301)， 给定电路(302)， 调理电路(303)， 光耦隔 离电路(304)， 数字信号控制器(305)， 开关量电路(306)， 调理电路(307)， 采样电路(308)， 驱动电路 (309)， 所述给定电路 (302)， 用于设定输出电压大小， 经调理电路 (303) 将 0 2.5V模拟信号输入数字信号控制器(305) ； 采样电路(308)用于输出电流和输出电压采样， 通过调理电路 (307) 处理后输入到数字信号控制器 (305) 的 AN 口， 结合给定信号计算控制 偏差， 通过驱动电路(309)进行数字化PWM脉宽调制 ； 报警电路(301)实时监测逆变器工作 状态， 对过/欠压、 过流、 过热故障进行保护， 并把故障信号传递到数字信号控制器(305)的 INT0 INT2 口由 LED 显示电路 (2) 进行错误代码显示 ； 所述开关量电路 306 用于继电器 控制。 3.如权利要求2所述的数字控制稳压逆变器， 其特征在于， 所述驱动电路(309)通过专 用驱动芯片 IR2113 实现全数字化 PWM 脉宽调制。 4. 如权利要求 1 所述的数字控制稳压逆变器， 其特征在于所述的 LED 显示电路 (2) 与 数字信号控制器 (305) 的 RF0 RF6 口连接。 5. 如权利要求 2 所述的数字控制稳压逆变器， 其特征在于数字控制电路 (3) 还包括振 荡电路 (310)， 与数字信号控制器 (305) 的复位端口 MCLR 连接的复位电路 (311)， 模拟参考 电压电路 (312)。 6. 如权利要求 2 所述的数字控制稳压逆变器， 其特征在于 ： 所述的 RS-232C 串行接口 电路 (313) 与数字信号控制器 (305) 的异步通讯接口 UART2 连接， 通过 PC 机在线调试。 7. 如权利要求 1 所述的数字控制稳压逆变器， 其特征在于所述的主电路 (1) 还包括市 电输入 (101)， 整流滤波电路 (102)， 有源 PFC 电路 (103)， 全桥逆变电路 (104)， LC 滤波电 路 (105)。 8. 如权利要求 1 所述的数字控制稳压逆变器， 其特征在于采用有源 PFC 功率因数校正 技术， 逆变器效率可达到 95， 高效节能。 权 利 要 求 书 CN 103997250 A 2 1/3 页 3 一种数字控制稳压逆变器 技术领域 0001 本发明涉及电力电子技术领域， 具体为一种数字控制稳压逆变器。 技术背景 0002 稳压器是一种能自动调整输出电压的供电电路或供电设备， 其作用是将波动较大 或达不到电器设备运行要求的电压稳定在它的设定值范围内， 使各种电路或电器设备能在 额定工作电压下正常工作。 传统的稳压器， 主要以自耦变压器为主， 笨重、 体积大、 动态响应 速度慢， 轻者也有数十公斤， 重的则达数百公斤， 家庭运用时噪声大、 效率低、 占地面积大， 并且在移动作业时给操作人员带来极大的不便。 0003 随着电力电子、 数字化控制技术的发展， 数字化逆变电源开始出现， 为数字化稳压 逆变器走向市场化和工业化提供了技术支撑。 数字控制稳压逆变器以体积小、 效率高、 控制 精度高等优势将成为稳压电源发展的主流方向。 目前问世的数字控制稳压逆变器多以不间 断电源 UPS 为主， 在此背景下， 本发明提出了一种以数字信号控制器 dsPIC30F3011 为核心 并实现双环控制的数字控制稳压逆变器。其核心是采用有源 PFC 功率因数校正技术， 逆变 器效率可达 95， 在家用电器及精度要求高的领域具有独特的优势， 其次是采用输出电压 外环控制和电感电流内环控制， 输出电压理想， 具有较好的应用价值。 发明内容 0004 本发明为了解决以上所述现有技术中存在的问题， 提供一种数字控制、 工作效率 高、 动态响应速度快的一种数字控制稳压逆变器。 0005 本发明一种数字控制稳压逆变器， 包括依次连接的主电路 1， 数字控制电路 3 和 LED 显示电路 2， 主电路 1 包括市电输入、 整流滤波、 有源 PFC 功率因数校正、 全桥逆变、 LC 滤波和稳定输出等， 其特征在于， 包括全桥逆变电路 (104)， 主电路 1 中， 市电 101 通过整流 滤波电路 102 整形后变为脉动直流电， 经过有源 PFC 功率因数校正电路 103 后将直流脉动 电压升压至 400V 平稳直流电， 由全桥逆变电路 104 变为高频交流电， 最后通过 LC 滤波电路 105 将高频交流电整形成正弦波电压。 0006 所述的 LED 显示电路 2 与数字信号控制器 305 的 I/O 口连接， 用于实时显示输出 电压并进行故障代码闪屏警告。 0007 所述的数字信号控制电路 3 以数字信号控制器 305 为核心， 包括报警电路 301， 给 定电路302， 调理电路303， 光耦隔离电路304， 数字信号控制器305， 开关量电路306， 调理电 路 307， 采样电路 308， 驱动电路 309， 所述的给定电路 302、 调理电路 303， 用于设定 200V 220V 可调电压的模拟参考信号 ； 采样电路 308、 调理电路 307 用于输出电压和输出电流采 用， 完后反馈到数字信号控制器 305 并计算控制偏差， 通过驱动电路 309 进行数字化 PWM 脉 宽调制 ； 驱动电路 309 以 IR2113 为核心控制全桥逆变电路 ； 数字信号控制电路 3 还包括报 警电路301、 光耦隔离电路304， 实时监测逆变器工作状态， 对过/欠压、 过流、 过热故障进行 保护， 并把故障信号传递到数字信号控制器 305 的 AN 口由 LED 显示电路 2 进行错误代码显 说 明 书 CN 103997250 A 3 2/3 页 4 示。所述开关量电路 306 用于继电器控制。 0008 进一步， 所述驱动电路 309 由数字信号控制器 305 的 PWM1L PWM2H 进行全数字 化控制。 0009 进一步， 所述的 RS-232C 串行接口电路 313 与数字信号控制器 305 的异步通讯接 口 UART2 连接， 通过 PC 机在线调试。 0010 更进一步， 数字控制电路 3 还包括震荡电路 310， 与数字信号控制器 305 的复位端 口 MCLR 连接的复位电路 311， 模拟参考电压电路 312. 0011 采用本发明所述的技术方案， 对比现有技术， 其有益效果如下。 0012 1、 采用有源 PFC 功率因数校正技术， 当网压不稳时， 可以将 150V 250V 不稳定市 电升压至稳定 400V， 并实现有功功率补偿， 逆变器输出 200V 220V 可调工频电压， 直流母 线电压稳定可靠， 高效节能。 0013 2 以数字信号控制器 305 为核心配合 IR2113 驱动电路实现全数字化 PWM 脉宽调 制， 精度高、 动态响应速度快、 输出电压稳定可调。 0014 3 运用于家用电器及对输出电压要求高的场合， 本逆变器体积小、 便于移动、 噪声 小。 0015 4 完善的故障检测系统有效保证逆变器的可靠运行并可以对过 / 欠压、 过流、 过热 等故障代码显示。 附图说明 0016 图 1 为本发明实例中所述的结构原理框图。 0017 图 2 为本发明实例中所述的数字控制系统结构原理框图。 0018 图中 ： 主电路 1， LED 显示电路 2， 数字控制电路 3， 市电输入 101， 整流滤波电路 102， 有源 PFC 电路 103， 全桥逆变电路 104， LC 滤波电路 105， 输出电路 106， 报警电路 301， 给定电路302， 调理电路303， 光耦隔离电路304， 数字信号控制器305， 开关量电路306， 调理 电路 307， 采样电路 308， 驱动电路 309， 震荡电路 310， 复位电路 311， 参考电压电路 312， 串 行接口电路 313， PWM 控制时序输出端口 (PWM1L PWM2H)， 模拟信号端口 (AN)， 晶振输入端 口 (OSC1)， 晶振输出端口 (OSC2)， 复位输入端口 (MCLR)， 模拟参考电压输入端口 (VREF+)， 输入输出端口 (I/O)。 具体实施方式 0019 以下结合具体的实施方式， 对本发明做进一步的描述、 解释和说明。 0020 本发明数字控制稳压逆变器， 如图1所示， 其包括依次连接的主电路1， LED显示电 路 2 和数字控制电路 3， 主要包括全桥逆变电路 104， 主电路 1 中， 市电 101 通过整流滤波电 路 102 整形后变为脉动直流电， 经过有源 PFC 功率因数校正电路 103 后将直流脉动电压升 压至 400V 平稳直流电， 由全桥逆变电路 104 变为高频交流电， 最后通过 LC 滤波电路 105 将 高频交流电整形成工频正弦波电压。 0021 数字控制电路 3 以数字信号控制器 305 为核心， 包括给定电路 302， 用于设定输出 电压， 经调理电路 303 将 0 2.5V 模拟信号输入数字信号控制器 ； 采样电路 308 用于对输 出电压和输出电流采用， 通过调理电路 307 处理后输入到数字信号控制器的 AN 口， 结合给 说 明 书 CN 103997250 A 4 3/3 页 5 定信号计算控制偏差， 通过驱动电路309进行数字化PWM脉宽调制 ； 数字控制电路3还包括 报警电路 301、 实时监测逆变器工作状态， 对过 / 欠压、 过流、 过热等故障进行保护并由 LED 显示电路 2 显示错误代码。稳压逆变器采用数字化控制技术， 实现输出电压和输出电流双 闭环控制， 产品的稳定性高、 对于非线性负载动态响应速度快， 通过有源功率因数校正技术 减少了无功损耗， 提高了功率因数。 0022 其中， 如图 2 所示， 数字信号控制器 305， 振荡电路 310