[发明专利]基于正弦调制波的单相逆变变频电源

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于正弦调制波的单相逆变变频电源，属于电源控制领域。

背景技术

电力电子技术涉及电子学、电力学和控制理论，随着微处理器和功率器件的迅速发展及控制理论的日益成熟，电力电子技术的应用也越来越广泛，各种电力电子装置广泛应用于高压直流输电、静止无功补偿、交直流电力拖动、逆变电源等。

以上电力电子装置的应用中，逆变电源的应用非常广泛。在已有的各种电源中，蓄电池、太阳能电池等都是直流电源，当需要这些电源向交流负载供电时，就需要对其进行逆变。很多交流负载在获得稳定的交流电源和足够的功率同时，还需要交流电源具有可变的频率或者可变的电压，比如交流电机的调速。

在单相交流电源的各种负载中，也常常需要单相交流电源的频率和电压具有灵活的可调性，以实现节能和负载在不同工作方式下的电源供给。目前出现了以各种微处理器为控制核心的变频电源，虽然都具有较高的性能，但是，这种变频电源多数都是成本较高，且控制复杂，不适合推广使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于正弦调制波的单相逆变变频电源，通过电位器的调节灵活改变交流电源的频率，控制系统采用全硬件实现方式，结构简单，减小了逆变电源的体积，并大大提高系统的可靠性。

按照本发明提供的技术方案，所述基于正弦调制波的单相逆变变频电源包括：逆变电路，所述逆变电路的输出端连接过温和过流保护电路，逆变电路的输入端连接隔离功率驱动电路和软启动电路，所述软启动电路的输入端连接软启动控制信号生成电路、整流电路，整流电路的输入接220V交流输入，所述隔离功率驱动电路的输入端连接驱动信号生成电路，驱动信号生成电路的输入端连接过温和过流保护电路、D/A转换电路、锯齿载波生成电路和死区电路，所述D/A转换电路的输入端连接数据存储器和电压取反电路，数据存储器的输入端连接计数器，计数器的输出还连接所述死区电路，计数器的输入端连接压控振荡器，压控振荡器的输入端连接电压调节器，电压调节器的输出端连接电压取反电路的输入端；其中所述整流电路、软启动电路和逆变电路一起称为主电路；所述电压调节器的输出电压分别连接到压控振荡器的电压输入与D/A转换电路的参考电压输入，通过对电压调节器输出电压的调节，一方面改变D/A转换电路的参考电压，实现正弦调制波幅值的改变，另一方面改变压控振荡器的输入电压，实现压控振荡器输出频率的改变；压控振荡器输出的频率经计数器进行分频，同时产生同步信号，分频后的信号作为数据存储器的地址选择信号；读取数据存储器里存储的正弦表，将读取出的正弦表值经D/A转换电路生成所需的单极性正弦调制波，所述单极性正弦调制波与锯齿载波生成电路输出的锯齿载波通过驱动信号生成电路中的电压比较器比较后生成SPWM信号；计数器输出的同步信号经过死区电路后与所述SPWM信号生成驱动信号；当主电路中出现过温或者过流时，驱动信号被封锁。

所述主电路包括：四个IGBT管构成的单相逆变桥电路，单相逆变桥电路的输出端接负载，在单相逆变桥电路的两个输入端并联有：第二继电器常闭触点和第四电阻的串联支路、第三电阻、第二电容、滤波电容，滤波电容的正极通过充电电阻连接二极管整流桥的正输出端，滤波电容的负极接所述二极管整流桥的负输出端，二极管整流桥的输入端接单相220V交流电源；所述充电电阻两端并联有第一继电器的常开触点以及第一电容和第二电阻的串联支路；在主电路接通单相220V交流电源时所述充电电阻使直流母线电压逐步增加，待滤波电容的电压为稳态值的90％时，第一继电器的常开触点闭合，从而实现充电软启的功能，第一继电器的控制信号由软启动控制信号生成电路提供；第二继电器的控制线圈由220V交流电压控制，当主电路通电时第二继电器的常闭触点打开，主电路断电时，第二继电器触点闭合，第四电阻并联到放电回路，此时主电路的放电时间常数变小，保证断电时主电路的安全。