專利名稱：一種數字化正弦波逆變裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子設備制造領域，更具體的說，本實用新型是關于大功率的一 種數字化正弦波逆變裝置。
背景技術：
眾所周知，所有正弦波逆變電源都需要一個SPWM (正弦波脈寬調制)裝置。目前， 一般有3種方法產生SPWM波形，但都存在一定的缺陷。1.采用模擬電路構成三角波和正弦波發生器電路，用比較器確定其相交點，整個 電路復雜，元器件多，調試困難，生產、維修成本高，可靠性、穩定性也不理想。2，采用專用集成電路產生，波形質量也比較高，但專用的SPWM芯片價格昂貴，同 時還有一定數量的外圍電路配合其工作，一般情況下也需要一個單片機。3.用DSP產生，當需要產生高頻和高精度正弦波時，就需要高速DSP，而高速DSP 價格昂貴。中國專利局于2008年12月3日公告了一份CN201160259Y號文獻，名稱為數字化 逆變器，該數字化逆變器包括由IGBT管組成的逆變橋，其輸入端連接直流母線，通斷控制 端連接一處理器的脈沖信號輸出端，在所述處理器的控制作用下將直流母線上的直流電 壓逆變生成交流電壓輸出，進而經升壓濾波電路連接交流電源輸出端，并通過信號檢測及 電平轉換電路反饋輸出信號至所述的處理器。該逆變器的缺點是用DSP產生，當需要產生 高頻和高精度正弦波時，就需要高速DSP，而高速DSP價格昂貴。
發明內容本實用新型為解決現有技術中存在的SPWM波形產生裝置，外圍元器件多，調試復 雜，穩定性、可靠性不高，若采用DSP或專用集成電路價格昂貴的問題，提供了一種采用一 種單片機技術和結構簡單的控制電路及不需要復雜調試的數字化正弦波逆變裝置。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是本實用新型包括全橋主電路、 控制電路，全橋主電路的輸入端與直流母線相連，全橋主電路的輸出端與變壓器T相連，控 制電路與全橋主電路的控制端相連，控制電路包括自帶定時器模塊的單片機U3及與單片 機U3相連的驅動電路、保護電路。首先用等面積法將正弦半波分成N等分，每一等分的正 弦波曲線與橫軸所包圍的面積，都用一個與此面積相等的等高矩形來代替它，矩形的中點 與對應的正弦波中點重合，N個等高不等寬的矩形面積之和與正弦半波的面積嚴格相等，將 每一等分的面積預先計算好，存入單片機內存中，使用單片機定時器模塊，使其工作在中心 對稱工作模式，從第一個到第N個依次取出正弦波數據，然后通過高速SPWM算法程序和特 殊的調制算法程序，通過驅動電路，驅動全橋功率模塊工作，然后經變壓器T升壓和電容濾 波，輸出正弦波交流電。作為優選，全橋主電路包括工作在SPWM脈沖模式的功率模塊VTl、VT3和工作在 2倍輸出正弦波頻率的換向模式的功率模塊VT2、VT4。功率模塊VTl、VT3工作在高壓側，功率模塊VT2、VT4工作在低壓側。作為優選，驅動電路包括驅動芯片U5、U6，驅動芯片U5的HO輸出端與功率模塊 VTl的控制端相連，驅動芯片U5的LO輸出端與功率模塊VT2的控制端相連，驅動芯片U6的 HO輸出端與功率模塊VT3的控制端相連，驅動芯片U6的LO輸出端與功率模塊VT4的控制 端相連。作為優選，保護電路包括輸出電壓反饋電路單元、過流保護電路單元、直流電壓檢 測單元。作為優選，輸出電壓反饋電路單元包括使用光隔離達到隔離反饋的光隔U4，輸出 電壓反饋電路單元的輸入端與變壓器T輸出線圈相連，輸出電壓反饋電路單元的輸出端與 單片機U3相連。作為優選，過流保護電路單元包括運算放大器U8A，U8B，過流保護電路單元的輸 入端與直流母線相連，過流保護電路單元的輸出端與單片機U3相連。作為優選，直流電壓檢測單元包括電阻R17、R9，直流電壓檢測單元的輸入端連接 直流24V，直流電壓檢測單元的輸出與單片機U3相連。單片機U3的24，25，26，44腳發出的脈沖信號經過TO，TO驅動，經過功率模塊VTl， VT2, VT3，VT4組成的全橋電子開關逆變，經過變壓器T升壓，電容器濾波，輸出正弦波交流 電；輸出的正弦波信號通過光隔U4隔離，反饋電壓送入單片機U3，單片機U3通過PID程 序運算，計算出調制深度M，用M值調節輸出，使輸出穩定在給定值上。由于光隔U4在小信 號時有較大非線性，只使用在給定值附近的那一段；在輸出短路或過流時，取樣電壓經U8B 、U8A放大送入單片機U3實現保護，直流輸入電壓經R17，R9分壓后送入單片機U3，實現 過壓和欠壓的保護。本實用新型的有益效果是采用自帶定時器模塊的單片機U3，使整個電路及運算 過程得以簡化，降低了成本，減少了調試工作。
圖1是本實用新型數字化正弦波逆變裝置中的一種全橋主電路；圖2是本實用新型數字化正弦波逆變裝置中的一種控制電路；圖3是本實用新型數字化正弦波逆變裝置中的一種驅動電路；圖4是本實用新型數字化正弦波逆變裝置中的一種過流保護電路單元。圖中1.單片機U3的控制電路，2.電壓取樣電路，3.功率模塊VTl /VT2的驅動 電路，4.功率模塊VT13/VT4的驅動電路
具體實施方式
下面通過具體實施例，并結合附圖對本實用新型的技術方案作進一步具體的說 明。實施例本實施例的一種數字化正弦波逆變裝置，參見圖1，包括由功率模塊VTl、VT2、 VT3、VT4組成的全橋主電路、參見圖2，包括單片機U3的控制電路1和電壓取樣電路2，主 電路的輸入端與直流母線相連，主電路的輸出端連接變壓器T，主電路的控制端連接控制電
4路；控制電路包括自帶定時器模塊的單片機U3及與單片機U3相連的驅動電路、保護電路， 本實施例單片機U3采用STM8S207型單片機；參見圖3，驅動電路包括驅動芯片U5構成的 功率模塊VTl /VT2的驅動電路3、驅動芯片U6構成的功率模塊VT13/VT4的驅動電路4，驅 動芯片U5的HO輸出端與功率模塊VTl的控制端相連，驅動芯片U5的LO輸出端與功率模 塊VT2的控制端相連，驅動芯片U6的HO輸出端與功率模塊VT3的控制端相連，驅動芯片U6 的LO輸出端與功率模塊VT4的控制端相連；保護電路包括輸出電壓反饋電路單元、過流保 護電路單元、直流電壓檢測單元；輸出電壓反饋電路單元包括光隔U4，光隔U4的輸入端經 電容器C21與變壓器T的二次側線圈相連，光隔U4的輸出端經電位器VRl分壓后與單片機 U3的15腳相連；參見圖4，過流保護電路單元包括運算放大器U8A、U8B，過流保護電路單 元的輸入端與直流母線相連，過流保護電路單元的輸出端與單片機U3的23腳相連；直流電 壓檢測單元包括電阻R17、R9，電阻R17、R9組成一個分壓電路，直流電壓檢測單元的輸入 端連接直流24V，直流電壓檢測單元的輸出端連接單片機U3的14腳；本實施例中，驅動芯 片 U5、U6 采用 IR2110，光隔 U4 是 TLP521，U8A、U8B 是 LM358。單片機U3的24，25，26，44腳發出的脈沖信號經過U5，U6驅動，經過功率模塊VTl ，VT2，VT3，VT4組成的全橋電子開關逆變，經過變壓器T升壓，電容器C21濾波，在Jl座 上輸出正弦波交流電；輸出正弦波信號通過光隔U4隔離，在電位器VRl中心抽頭取出反饋 電壓送入單片機U3，單片機U3通過PID程序運算，計算出調制深度M，用M值調節輸出，使 輸出穩定在給定值上；由于光隔U4在小信號時有較大非線性，本實施例只使用在給定值附 近的那一段；在輸出短路或過流時，通過取樣電阻R22上的壓降，經U8B，U8A放大，經R27 送入單片機U3實現保護，直流輸入電壓經R17，R9分壓后送入單片機U3，實現過壓和欠 壓的保護。以上的實施例只是本實用新型的最佳方案之一，并非對本實用新型作任何形式上 的限制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其它的變體及改型。
權利要求一種數字化正弦波逆變裝置，包括全橋主電路、控制電路，所述全橋主電路的輸入端與直流母線相連，全橋主電路的輸出端與變壓器T相連，所述控制電路與所述全橋主電路的控制端相連，其特征在于，所述控制電路包括自帶定時器模塊的單片機U3及與單片機U3相連的驅動電路、保護電路。
2.根據權利要求1所述的一種數字化正弦波逆變裝置，其特征在于所述全橋主電路 包括工作在SPWM脈沖模式的功率模塊VTl、VT3和工作在2倍輸出正弦波頻率的換向模 式的功率模塊VT2、VT4。
3.根據權利要求1或2所述的一種數字化正弦波逆變裝置，其特征在于所述驅動電 路包括驅動芯片U5、U6，所述驅動芯片U5的HO輸出端與功率模塊VTl的控制端相連，驅 動芯片U5的LO輸出端與功率模塊VT2的控制端相連，所述驅動芯片U6的HO輸出端與功 率模塊VT3的控制端相連，驅動芯片U6的LO輸出端與功率模塊VT4的控制端相連。
4.根據權利要求1或2所述的一種數字化正弦波逆變裝置，其特征在于所述保護電 路包括輸出電壓反饋電路單元、過流保護電路單元、直流電壓檢測單元。
5.根據權利要求4所述的一種數字化正弦波逆變裝置，其特征在于所述的輸出電壓 反饋電路單元包括使用光隔離達到隔離反饋的光隔U4，輸出電壓反饋電路單元的輸入端與 變壓器T輸出線圈相連，輸出電壓反饋電路單元的輸出端與單片機U3相連。
6.根據權利要求4所述的一種數字化正弦波逆變裝置，其特征在于所述過流保護電 路單元包括運算放大器U8A，U8B，過流保護電路單元的輸入端與直流母線相連，過流保護 電路單元的輸出端與單片機U3相連。
7.根據權利要求4所述的一種數字化正弦波逆變裝置，其特征在于所述直流電壓檢 測單元包括電阻R17、R9，直流電壓檢測單元的輸入端連接直流24V，直流電壓檢測單元的 輸出與單片機U3相連。
專利摘要本實用新型涉及一種數字化正弦波逆變裝置，目的是解決現有技術中存在的SPWM波形產生裝置，外圍元器件多，調試復雜，穩定性、可靠性不高的問題，包括全橋主電路、控制電路，全橋主電路的輸入端與直流母線相連，全橋主電路的輸出端與變壓器T相連，控制電路與全橋主電路的控制端相連，控制電路包括自帶定時器模塊的單片機U3及與單片機U3相連的驅動電路、保護電路。采用自帶定時器模塊的單片機U3，使整個電路及運算過程得以簡化，降低了成本，減少了調試工作。
文檔編號H02M7/5387GK201708707SQ201020165010
公開日2011年1月12日 申請日期2010年4月21日 優先權日2010年4月21日
發明者陳水木 申請人:東陽市海天電器廠