便攜式多功能交流電源的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種便攜式多功能交流電源，包括依次連接的蓄電池、直流輸入濾波電路、前級逆變電路、高頻變壓器、整流濾波電路、后級逆變電路和交流輸出濾波電路；電流電壓檢測電路檢測當前的輸出電流和輸出電壓，并反饋給所述DSP芯片，所述DSP芯片還通過前級逆變驅動電路與所述前級逆變電路連接，控制所述前級逆變電路進行逆變，所述DSP芯片通過后級逆變驅動電路與所述后級逆變電路連接，本實用新型通過DSP芯片控制所述后級逆變電路能提供57.7V、100V、220V三種等級的單相交流電壓，并且本實用新型便于攜帶，成本低、運行穩定可靠。
【專利說明】便攜式多功能交流電源
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種移動電源，具體為一種便攜式多功能交流電源。
【背景技術】
[0002]目前供電系統中，一旦系統故障，用電客戶要求搶修時，因為現場停電，往往無法應用電能表或是應用起來極不方便，導致難以滿足客戶當場明確電量的需要。而如今蓄電池技術已經十分完善，不僅方便而且便攜，將蓄電池提供的直流電逆變為電壓等級合適的交流電供給電能表，可以有效解決上述矛盾，提高工作效率。
實用新型內容
[0003]本實用新型要解決的技術問題是:為克服上述問題，提供一種可以提供多種電壓等級的便攜式多功能交流電源。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0005]一種便攜式多功能交流電源，包括依次連接的蓄電池、直流輸入濾波電路、前級逆變電路、高頻變壓器、整流濾波電路、后級逆變電路和交流輸出濾波電路；
[0006]所述蓄電池提供直流輸入；
[0007]所述直流輸入濾波電路將所述蓄電池輸入的低壓直流進行濾波；
[0008]所述前級逆變電路將所述直流輸入濾波電路輸出的低壓直流進行逆變，得到高頻交流并輸出給所述高頻變壓器；
[0009]所述高頻變壓器將高頻交流進行升壓，輸出高頻高壓交流給所述整流濾波電路；
[0010]所述整流濾波電路將高頻高壓交流整流后，輸出高壓直流給所述后級逆變電路；
[0011]所述后級逆變電路將高壓直流進行逆變后，輸出高壓交流；
[0012]所述交流輸出濾波電路將所述后級逆變電路輸出的高壓交流進行濾波后輸出；
[0013]所述交流輸出濾波電路連接有電流電壓檢測電路，所述電流電壓檢測電路跟一DSP芯片連接，所述電流電壓檢測電路檢測當前的輸出電流和輸出電壓，并反饋給所述DSP芯片，所述DSP芯片還通過前級逆變驅動電路與所述前級逆變電路連接，控制所述前級逆變電路進行逆變，所述DSP芯片通過后級逆變驅動電路與所述后級逆變電路連接，通過SPWM調制使其輸出多種電壓等級的高壓交流。
[0014]優選地，所述DSP芯片還連接有欠壓保護電路。
[0015]優選地，所述DSP芯片還連接有過載保護電路。
[0016]優選地，所述DSP芯片還連接有過溫保護電路。
[0017]優選地，所述DSP芯片還連接有短路保護電路。
[0018]優選地，所述蓄電池的輸出端和所述交流輸出濾波電路的輸出端都連接有保險絲。
[0019]優選地，所述DSP芯片還連接有顯示器、鍵盤和溫控風扇。
[0020]本實用新型的有益效果是:本實用新型結構簡單，本方案中計劃采用前級全橋高頻升壓，并應用基于DSP芯片的SPWM控制技術將升壓后的直流電逆變為所需電壓等級的交流電，本實用新型通過DSP芯片控制所述后級逆變電路能提供57.7V、100V、220V三種等級的單相交流電壓。本實用新型設置溫控風扇實現對電源機箱內部溫度的智能調節，進一步提高系統運行的可靠性。電壓數字顯示采用液晶顯示，直觀了解系統的運行狀態，采用高頻變壓器，因此使得電源體積減小，重量減輕，便于攜帶從而減輕工作人員的體力負擔，還設置有欠壓保護電路、過載保護電路、過溫保護電路和短路保護電路，提高系統運行的安全性和穩定性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0022]圖1是本實用新型一個實施例的結構示意圖；
[0023]圖2是本實用新型一個實施例的結構示意圖；
[0024]圖3是本實用新型一個實施例的電路結構圖；
[0025]圖4A和圖4B是本實用新型中所述電流電壓檢測電路的電路圖；
[0026]圖5A、圖5B、圖5C和圖?是本實用新型中所述前級逆變驅動電路的電路圖；
[0027]圖6Α、圖6Β、圖6C和圖6D是本實用新型中所述后級逆變驅動電路的電路圖；
[0028]圖7是本實用新型中所述欠壓保護電路的電路圖；
[0029]圖8是本實用新型中所述過載保護電路和短路保護電路的電路圖；
[0030]圖9是本實用新型中所述過溫保護電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0031]現在結合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本實用新型的基本結構，因此其僅顯示與本實用新型有關的構成。
[0032]如圖1所示的本實用新型所述一種便攜式多功能交流電源，包括依次連接的蓄電池、直流輸入濾波電路、前級逆變電路、高頻變壓器、整流濾波電路、后級逆變電路和交流輸出濾波電路，在本實施例中，所述蓄電池采用常規的能提供36V直流電的蓄電池；
[0033]所述蓄電池提供36V的直流輸入；
[0034]所述直流輸入濾波電路在本實施例中為并聯在所述蓄電池兩側的電容C1，如圖3所示，其將所述蓄電池輸入的36V低壓直流進行濾波；
[0035]在本實施例中，所述前級逆變電路選用多個MOSFET管，如圖3所示，包括MOSFET1、MOSFET2、MOSFET3、M0SFET4、Dl、D2、D3和D4，其將所述直流輸入濾波電路輸出的36V低壓直流進行逆變，得到高頻交流并輸出到所述高頻變壓器的一次側；
[0036]所述高頻變壓器將高頻交流進行升壓，輸出高頻高壓交流給所述整流濾波電路，由于采用高頻逆變器，因此可以大大降低濾波電感及電容的體積和重量，因此使得電源體積減小，重量減輕，便于攜帶從而減輕工作人員的體力負擔；
[0037]所述整流濾波電路將高頻高壓交流整流后，輸出高壓直流給所述后級逆變電路，在本實施例中，所述整流濾波電路包括二極管VD1、VD2、VD3、VD4和電容C2，所述電容C2用于消除雜波；
[0038]所述后級逆變電路將高壓直流進行逆變后，輸出高壓交流，在本實施例中，所述后級逆變電路采用絕緣柵雙極型晶體管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，包括IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4、D5、D6、D7和D8，如圖3所示，其脈動電壓由SPWM方式進行調制;
[0039]所述交流輸出濾波電路將所述后級逆變電路輸出的高壓交流進行濾波后輸出，在本實施例中，如圖3所示，所述交流輸出濾波電路為LC濾波電路，包括電感L和電容C3 ；
[0040]所述交流輸出濾波電路連接有電流電壓檢測電路，在本實施例中，所述電流電壓檢測電路包括電流檢測電路和電壓檢測電路，分別如圖4A和圖4B所示，所述電流檢測電路包括電流互感器21CE-5A型、4個運算放大器LM224D、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R12、二極管D9、二極管D10、電容C4、電容C5，所述電壓檢測電路包括電流互感器ZMPT101B型、4個運算放大器LM224D、電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16、電阻R17、電阻R18、電阻R19、電阻R20、電阻R21、電阻R22、二極管D11、二極管D12、電容C6和電容C7，所述電流檢測電路和電壓檢測電路都與DSP芯片連接，所述電流電壓檢測電路檢測當前的輸出電流和輸出電壓，并反饋給所述DSP芯片，本實施例中，所述DSP芯片采用美國TI公司生產的32位TMS320F28035微控制器，其控制性能優異，且價格低廉，因此十分適合，所述DSP芯片還通過前級逆變驅動電路與所述前級逆變電路連接，所述前級逆變驅動電路分別與MOSFET 1、M0SFET2、M0SFET3、M0SFET4連接，在本實施例中，圖5A是與MOSFET 1連接的MOSFET 1前級逆變驅動電路，其包括電源模塊B1515LS、光耦合器TLP250、電阻R23、電阻R24、電阻R25、電容C8和電容C9，圖5B是與M0SFET2連接的M0SFET2前級逆變驅動電路，其包括電源模塊B1515LS、光耦合器TLP250、電阻R26、電阻R27、電阻R28、電容C10和電容Cl 1，圖5C是與M0SFET3連接的M0SFET3前級逆變驅動電路，其包括電源模塊B1515LS、光耦合器TLP250、電阻R29、電阻R30、電阻R31、電容C12和電容C13，圖?是與M0SFET4連接的M0SFET4前級逆變驅動電路，其包括電源模塊B1515LS、光耦合器TLP250、電阻R32、電阻R33、電阻R34、電容C14和電容C15，其控制所述前級逆變電路進行逆變，如圖3所示，所述DSP芯片發出驅動信號控制互為對角的兩個MOSFET管同時導通，而同一側半橋上下兩個MOSFET管交替導通，將低壓直流逆變成高頻交流加在所述高頻變壓器的一次側，進而再進行升壓。通過改變驅動信號的占空比，就可以改變加在所述高頻變壓器一次側的電壓。當驅動信號占空比不變時，輸出電壓則與高頻變壓器的匝數比成正比。為了避免同一側半橋上下兩個MOSFET管在換流的過程中發生短暫的同時導通現象而損壞功率器件，所以占空比不能超過50%。
[0041]所述DSP芯片通過后級逆變驅動電路與所述后級逆變電路連接，SPWM技術中，載波為三角波，調制波為正弦波，兩種波形相比較便可得到脈寬按正弦規律變化的方波，也即SPWM波，而通過調節調制波幅值與三角波幅值之比，即調制比，就可改變所得方波占空比，方波高電平時間決定了 IGBT的開通時間，所以通過改變調制比就可有效調節逆變所得交流電壓有效值，從而提供57.7V、100V、220V三種等級的單相交流電壓。所述DSP芯片發出SPWM控制信號經過后級逆變驅動電路控制IGBT，所述后級逆變驅動電路主要完成信號轉換與隔離功能，采用光耦隔離的集成驅動芯片，其分別與IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4對應設置，如圖6A所示為與IGBT1連接的IGBT1后級逆變驅動電路，其包括模塊電源QA01、光耦合器TLP250、電阻R35、電阻R36、電阻R37、電阻R38、電容C16、電容C17、電容C18、電容C19和二極管D12 ;如圖6B所示為與IGBT2連接的IGBT2后級逆變驅動電路，其包括模塊電源QAOl、光耦合器TLP250、電阻R39、電阻R40、電阻R41、電阻R42、電容C20、電容C21、電容C22、電容C23和二極管D13 ;如圖6C所示為與IGBT3連接的IGBT3后級逆變驅動電路，其包括模塊電源QAO1、光耦合器TLP250、電阻R43、電阻R44、電阻R45、電阻R46、電容C24、電容C25、電容C26、電容C27和二極管D14 ;如圖6D所示為與IGBT4連接的IGBT4后級逆變驅動電路，其包括模塊電源QAO1、光耦合器TLP250、電阻R47、電阻R48、電阻R49、電阻R50、電容C28、電容C29、電容C30、電容C31和二極管D15。
[0042]在優選的實施方案中，所述DSP芯片還連接有欠壓保護電路，如圖7所示，其包括電阻R51、電阻R52、穩壓管VD5、二極管D16、三極管Ql和繼電器Kl及其開關，其在電壓過低影響儀器工作時，所述繼電器Kl的開關切斷電源。
[0043]在優選的實施方案中，所述DSP芯片還連接有過載保護電路；在優選的實施方案中，所述DSP芯片還連接有過溫保護電路，如圖9所示，其包括電阻R53、開關K2和電容C32，通過其實現過溫保護。
[0044]在優選的實施方案中，所述DSP芯片還連接有短路保護電路，如圖8所示，圖8是所述短路保護電路和過載保護電路整體的電路圖，其實現短路和過載保護，圖中包括運算放大器LM311、D觸發器、電阻R54、電阻R55、電阻R56、電阻R57、電阻R58、電阻R59、二極管D17、電容C33和電容C34。
[0045]在優選的實施方案中，所述蓄電池的輸出端和所述交流輸出濾波電路的輸出端都連接有保險絲，提高系統整體運行的安全型。
[0046]在優選的實施方案中，如圖2所示，所述DSP芯片還連接有顯示器、鍵盤和溫控風扇，可以通過鍵盤方便的進行操控，并通過顯示器實時的顯示工作狀態，并通過溫控風扇降低工作溫度，提供工作的可靠性。
[0047]以上述依據本實用新型的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項實用新型技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項實用新型的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。
【權利要求】
1.一種便攜式多功能交流電源，其特征在于，包括依次連接的蓄電池、直流輸入濾波電路、前級逆變電路、高頻變壓器、整流濾波電路、后級逆變電路和交流輸出濾波電路； 所述蓄電池提供直流輸入； 所述直流輸入濾波電路將所述蓄電池輸入的低壓直流進行濾波； 所述前級逆變電路將所述直流輸入濾波電路輸出的低壓直流進行逆變，得到高頻交流并輸出給所述高頻變壓器； 所述高頻變壓器將高頻交流進行升壓，輸出高頻高壓交流給所述整流濾波電路； 所述整流濾波電路將高頻高壓交流整流后，輸出高壓直流給所述后級逆變電路； 所述后級逆變電路將高壓直流進行逆變后，輸出高壓交流； 所述交流輸出濾波電路將所述后級逆變電路輸出的高壓交流進行濾波后輸出； 所述交流輸出濾波電路連接有電流電壓檢測電路，所述電流電壓檢測電路跟一 DSP芯片連接，所述電流電壓檢測電路檢測當前的輸出電流和輸出電壓，并反饋給所述DSP芯片，所述DSP芯片還通過前級逆變驅動電路與所述前級逆變電路連接，控制所述前級逆變電路進行逆變，所述DSP芯片通過后級逆變驅動電路與所述后級逆變電路連接，通過SPWM調制使其輸出多種電壓等級的高壓交流。
2.如權利要求1所述的便攜式多功能交流電源，其特征在于，所述DSP芯片還連接有欠壓保護電路。
3.如權利要求1或2所述的便攜式多功能交流電源，其特征在于，所述DSP芯片還連接有過載保護電路。
4.如權利要求1所述的便攜式多功能交流電源，其特征在于，所述DSP芯片還連接有過溫保護電路。
5.如權利要求1所述的便攜式多功能交流電源，其特征在于，所述DSP芯片還連接有短路保護電路。
6.如權利要求1所述的便攜式多功能交流電源，其特征在于，所述蓄電池的輸出端和所述交流輸出濾波電路的輸出端都連接有保險絲。
7.如權利要求1所述的便攜式多功能交流電源，其特征在于，所述DSP芯片還連接有顯不器、鍵盤和溫控風扇。
【文檔編號】H02M7/5387GK204156550SQ201420477779
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月24日 優先權日:2014年8月24日
【發明者】孔祥新, 劉海濤, 劉蔭琦, 邢麗娟, 韓雨辰 申請人:曲阜師范大學