變頻器和微波爐的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了變頻器和微波爐，其中，所述變頻器，包括：升壓電路，連接在直流電源和開關電路之間，用于升高所述直流電源的電壓；所述開關電路，連接在所述升壓電路與第一逆變電路之間，通過控制所述開關電路的導通或截止，以改變所述升壓電路輸出的電壓的頻率；所述第一逆變電路，連接在所述開關電路和倍壓電路之間，用于將所述開關電路輸出的直流電壓轉換為交流電壓；所述倍壓電路，連接至所述第一逆變電路，用于將所述第一逆變電路輸出的所述交流電壓升高預定的倍數，以驅動負載工作。所述微波爐包括上述變頻器。通過本實用新型的技術方案，提高了電壓逆變過程的穩定性，同時不使用逆變器可以減少逆變器的功率損耗，降低成本。
【專利說明】變頻器和微波爐
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及微波爐【技術領域】，具體而言，涉及一種變頻器和一種微波爐。
【背景技術】
[0002]隨著生活水平的提高，自駕旅游逐漸走進人們的生活，各種各樣的自駕游產品層出不窮，其中，車載微波爐使得人們在外出旅游時也可以烹飪食品，避免吃冷餐、吃燒烤的食品，同時車載微波爐體積小，方便攜帶。
[0003]圖1為車載微波爐工作原理的結構示意圖，車載逆變器104接入汽車電瓶102的電源接口，將汽車電瓶102提供的12V直流電壓轉變為220V、50Hz的交流電，微波爐106中的變頻器1062將逆變器104輸出的低壓低頻的交流電轉換為成-4000V、50KHz高壓高頻交流電來驅動微波爐106中磁控管1064的工作，以產生2450MHz的適用于食物加熱的微波能。其中，逆變器104提供220V的交流電給車載微波爐106使用，而逆變器104在工作時本身會消耗一部分電力，造成功率損耗，而且逆變器104占據車內空間，使用繁瑣，影響用戶體驗。
[0004]現有的車載逆變器按輸出電流的波形可以分為以下兩種，一種是方波輸出類型，此種逆變器可能產生尖峰電壓，造成逆變器燒毀，而且負載能力較差，有可能損壞所使用的電器，但價格低廉；另一種是正弦波輸出類型，效率高，噪音小，工作穩定，但價格高昂。
[0005]因此，如何降低逆變器的成本和功耗同時提高逆變器工作的穩定性成為目前亟待解決的技術問題。
實用新型內容
[0006]本實用新型旨在至少解決現有技術或相關技術中存在的技術問題之一。
[0007]為此，本實用新型的一個目的在于提出了 一種不需要逆變器，能夠直接使用直流電源的變頻器。
[0008]本實用新型的另一個目的在于提出了一種微波爐。
[0009]為實現上述目的，根據本實用新型的第一方面的實施例，提出了一種變頻器，包括:升壓電路，連接在直流電源和開關電路之間，用于升高所述直流電源的電壓；所述開關電路，連接在所述升壓電路與第一逆變電路之間，通過控制所述開關電路的導通或截止，以改變所述升壓電路輸出的電壓的頻率；所述第一逆變電路，連接在所述開關電路和倍壓電路之間，用于將所述開關電路輸出的直流電壓轉換為交流電壓；所述倍壓電路，連接至所述第一逆變電路，用于將所述第一逆變電路輸出的所述交流電壓升高預定的倍數，以驅動負載工作。
[0010]根據本實用新型的實施例的變頻器，通過對直流電源的電壓進行升壓、并通過控制與升壓電路相連接的開關電路的導通或截止，直接對經升壓后的直流電壓進行頻率轉換，實現對直流電壓的變頻，與現有技術中對逆變器輸出的交流電進行變頻相比，避免了逆變器產生的尖峰電壓燒毀逆變器甚至損壞所使用電器的問題，同時對開關電路輸出的不同頻率的直流電壓進行逆變、升高預定倍數后直接驅動負載工作，與現有技術中需要逆變器與變頻器組合的方式驅動負載相比，不需要逆變器，節省了逆變器所占的空間。
[0011]另外，根據本實用新型上述實施例的變頻器，還可以具有如下附加的技術特征:
[0012]根據本實用新型的一個實施例，所述升壓電路為直流升壓電路，將所述直流電源輸出的電壓提升至預定電壓值。
[0013]根據本實用新型的實施例的變頻器，通過直流升壓電路直接將直流電源輸出的電壓提升至預定電壓值(例如:將12V的直流電壓提升至311V的直流電壓)，電路結構簡單、成本較低、且直接轉換電路損耗小轉換效率較高。
[0014]根據本實用新型的一個實施例，所述直流升壓電路為升壓斬波電路，包括:與所述直流電源串聯連接的第一電感、二極管、第二電感、第一電容；與所述直流電源并聯的第二電容；晶體管，所述晶體管一端連接在所述第一電感和所述二極管之間，另一端與所述直流電源的負極相連接；第三電容，所述第三電容一端連接在所述二極管和所述第二電感之間，另一端與所述直流電源的負極相連接；與第一電容并聯連接的至少一個電阻，其中，所述至少一個電阻串聯連接和/或并聯連接。
[0015]根據本實用新型的實施例的變頻器，具體來說，直流升壓電路可以采用升壓斬波電路，提升直流電源電壓的同時，還可以采用PWM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度調制)技術改變直流電壓的脈沖占空比，使得輸出的電壓具有較好的穩定性，而且可以通過PWM技術調節直流電壓的占空比調節預定電壓值的大小。
[0016]根據本實用新型的一個實施例，所述升壓電路包括:第二逆變電路，連接至所述直流電源，用于將所述直流電源輸出的電壓轉換為電壓有效值等于所述預定電壓值的交流電；整流電路，連接在所述第二逆變電路與所述開關電路之間，用于對所述第二逆變電路輸出的交流電進行整流，以得到所述預定電壓值的直流電。
[0017]根據本實用新型的實施例的變頻器，升壓電路還可以采用第二逆變電路和整流電路相結合的方式，具體來說，通過第二逆變電路將直流電源的電壓轉換為220V、50Hz的交流電，然后通過整流電路對逆變轉換的交流電進行整流即可得到預定電壓值的直流電。
[0018]根據本實用新型的一個實施例，所述整流電路具體為可控硅整流橋，使用可控硅二極管對所述第二逆變電路輸出的交流電進行整流，以得到所述預定電壓值的直流電。
[0019]根據本實用新型的實施例的變頻器，通過采用可控硅二極管對第二逆變電路輸出的交流電進行整流，使得交流電的整流受到二極管和可控硅的雙重控制，同時通過調節可控硅的導通時間可以調節整流后得到的直流電壓的占空比，調節預定電壓值的大小，輸出電壓穩定，控制方便靈活。
[0020]根據本實用新型的一個實施例，所述開關電路包括多個串聯或并聯的晶體管和/或場效應管。
[0021]根據本實用新型的實施例的變頻器，開關電路采用晶體管和/或場效應管組成的電子開關陣列，通過控制開關的頻率即可調節直流電壓頻率，對直流電壓進行變頻，與現有技術中對交流電進行變頻相比，可避免逆變器產生的尖峰電壓損壞逆變器，同時成本較低，電路結構簡單。具體來說，晶體管和/或場效應管可以為:二極管、三極管和IGBT管(Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵型雙極型晶體管)。
[0022]根據本實用新型的一個實施例，所述第一逆變電路，包括:第一晶體管和第二晶體管，與所述開關電路的輸出端串聯連接，接收所述開關電路輸出的直流電壓；第三晶體管和第四晶體管，串聯后與所述第一晶體管和所述第二晶體管并聯連接；變壓器，所述變壓器的第一端連接在所述第一晶體管和所述第二晶體管之間，所述變壓器的第二端連接在所述第三晶體管和所述第四晶體管之間，且所述變壓器的第一輸出端與第二輸出端之間連接有電感和電容；所述第一逆變電路的輸出端與所述電容并聯連接。
[0023]根據本實用新型的實施例的變頻器，通過第一逆變電路將經過開關電路改變頻率后的直流電壓轉換為交流電，轉換為驅動負載(或倍壓電路)所需要的交流電壓，由于第一逆變電路的輸入直流電壓具有較好的穩定性，因此可有效避免逆變器直接連接變頻器時，尖峰電壓損壞逆變器和所使用電器的情況。
[0024]當然，本領域技術人員應當理解的是，第二逆變電路也可以使用與第一逆變電路相同的電路結構。
[0025]根據本實用新型的一個實施例，所述倍壓電路，包括:至少一組與所述第一逆變電路輸出端并聯的電容和二極管，以將所述第一逆變電路輸出的所述交流電壓升高預定的倍數。
[0026]根據本實用新型的實施例的變頻器，倍壓電路可以根據需要對交流電壓升高的倍數選擇并聯的電容和二極管的數量，當然，需要升高的倍數越多，需要并聯的電容和二極管越多。
[0027]根據本實用新型的一個實施例，所述直流電源包括:汽車電瓶和/或太陽能電池。
[0028]根據本實用新型的實施例的變頻器，直流電源可以是汽車電瓶，滿足車載使用，同時也可以采用更為節能環保的太陽能電池作為直流電源，節約能源。
[0029]根據本實用新型第二方面的實施例，提出了一種微波爐，包括:上述實施例中任一項所述的變頻器；磁控管，連接至所述變頻器，產生適于加熱的微波能。
[0030]根據本實用新型的實施例的微波爐，在微波爐中加入變頻器，使得微波爐不需要連接逆變器即可直接工作，也即微波爐可以直接使用直流電源(汽車電瓶或太陽能電池)進行供電，減少了逆變器所占的空間，采用對直流電壓變頻的方式，電路結構簡單，成本較低，而且直流電壓具有較好的穩定性可有效避免產生尖峰電壓，從而避免損壞微波爐。
[0031]本實用新型的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]本實用新型的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0033]圖1示出了相關技術中車載微波爐工作原理的結構示意圖；
[0034]圖2A至2C示出了根據本實用新型的實施例的變頻器的結構示意圖；
[0035]圖3示出了根據本實用新型的實施例的升壓斬波電路的結構示意圖；
[0036]圖4示出了根據本實用新型的實施例的第一逆變電路的結構示意圖；
[0037]圖5示出了根據本實用新型的實施例的倍壓電路的結構示意圖。
【具體實施方式】[0038]為了能夠更清楚地理解本實用新型的上述目的、特征和優點，下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行進一步的詳細描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0039]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本實用新型，但是，本實用新型還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本實用新型的保護范圍并不受下面公開的具體實施例的限制。
[0040]圖2A至2C示出了根據本實用新型的實施例的變頻器的結構示意圖。
[0041]如圖2A所示，根據本實用新型的實施例的變頻器204，包括:升壓電路2042，連接在直流電源(圖2A至圖2C中示出的汽車電瓶/太陽能電池202)和開關電路2044之間，用于升高所述直流電源的電壓；所述開關電路2044，連接在所述升壓電路2042與第一逆變電路2046之間，通過控制所述開關電路2044的導通或截止，以改變所述升壓電路2042輸出的電壓的頻率；所述第一逆變電路2046，連接在所述開關電路2044和倍壓電路2048之間，用于將所述開關電路2044輸出的直流電壓轉換為交流電壓；所述倍壓電路2048，連接至所述第一逆變電路2046，用于將所述第一逆變電路2046輸出的所述交流電壓升高預定的倍數，以驅動負載206工作。
[0042]通過對直流電源的電壓進行升壓、并通過控制與升壓電路2042相連接的開關電路2044的導通或截止，直接對經升壓后的直流電壓進行頻率轉換，實現對直流電壓的變頻，與現有技術中對逆變器輸出的交流電進行變頻相比，避免了逆變器產生的尖峰電壓燒毀逆變器甚至損壞所使用電器的問題，同時對開關電路2044輸出的不同頻率的直流電壓進行逆變、升高預定倍數后直接驅動負載工作，與現有技術中需要逆變器與變頻器組合的方式驅動負載相比，不需要逆變器，節省了逆變器所占的空間。
[0043]其中，所述升壓電路2042可以有以下兩種實現方式:
[0044]實施方式一
[0045]根據本實用新型的一個實施例，所述升壓電路2042為直流升壓電路2042A，將所述直流電源輸出的電壓提升至預定電壓值。
[0046]如圖2B所示，通過直流升壓電路2042A直接將直流電源輸出的電壓提升至預定電壓值(例如:將12V的直流電壓提升至311V的直流電壓)，電路結構簡單、成本較低、且直接轉換電路損耗小轉換效率較高。
[0047]下面結合圖3詳細說明根據本實用新型的實施例的升壓斬波電路。
[0048]圖3示出了根據本實用新型的實施例的升壓斬波電路的結構示意圖。
[0049]如圖3所示，根據本實用新型的一個實施例，所述直流升壓電路2042A為升壓斬波電路，包括:與所述直流電源302串聯連接的第一電感304、二極管306、第二電感308、第一電容310 ;與所述直流電源并聯的第二電容312 ;晶體管314，所述晶體管314—端連接在所述第一電感304和所述二極管306之間，另一端與所述直流電源302的負極相連接；第三電容316，所述第三電容316 —端連接在所述二極管306和所述第二電感308之間，另一端與所述直流電源302的負極相連接；與第一電容310并聯連接的至少一個電阻318，其中，所述至少一個電阻318串聯連接和/或并聯連接。
[0050]具體來說，直流升壓電路2042A可以采用升壓斬波電路，提升直流電源電壓的同時，還可以采用PWM (Pulse Width Modulation，脈沖寬度調制)技術改變直流電壓的脈沖占空比，使得輸出的電壓具有較好的穩定性，而且可以通過PWM技術調節直流電壓的占空比調節預定電壓值的大小。
[0051]實施方式二
[0052]根據本實用新型的一個實施例，所述升壓電路2042包括:第二逆變電路2042B，連接至所述直流電源，用于將所述直流電源輸出的電壓轉換為電壓有效值等于所述預定電壓值的交流電；整流電路2042C，連接在所述第二逆變電路2042B與所述開關電路2044之間，用于對所述第二逆變電路2042B輸出的交流電進行整流，以得到所述預定電壓值的直流電。
[0053]如圖2C所示，升壓電路2042還可以采用第二逆變電路2042B和整流電路2042C相結合的方式，具體來說，通過第二逆變電路2042B將直流電源的電壓轉換為220V、50Hz的交流電，然后通過整流電路2042C對逆變轉換的交流電進行整流即可得到預定電壓值的直流電。
[0054]根據本實用新型的一個實施例，所述整流電路2042C具體為可控硅整流橋，使用可控硅二極管對所述第二逆變電路2042B輸出的交流電進行整流，以得到所述預定電壓值的直流電。
[0055]通過采用可控硅二極管對第二逆變電路2042B輸出的交流電進行整流，使得交流電的整流受到二極管和可控硅的雙重控制，同時通過調節可控硅的導通時間可以調節整流后得到的直流電壓的占空比，調節預定電壓值的大小，輸出電壓穩定，控制方便靈活。
[0056]根據本實用新型的一個實施例，所述開關電路2044包括多個串聯或并聯的晶體管和/或場效應管。
[0057]開關電路2044采用晶體管和/或場效應管組成的電子開關陣列，通過控制開關的頻率即可調節直流電壓頻率，對直流電壓進行變頻，與現有技術中對交流電進行變頻相比，可避免逆變器產生的尖峰電壓損壞逆變器，同時成本較低，電路結構簡單。具體來說，晶體管和/或場效應管可以為:二極管、三極管和IGBT管(Insulated Gate BipolarTransistor,絕緣柵型雙極型晶體管)。
[0058]下面結合圖4詳細說明根據本實用新型的實施例的第一逆變電路。
[0059]圖4示出了根據本實用新型的實施例的第一逆變電路的結構示意圖。
[0060]如圖4所示，根據本實用新型的一個實施例，所述第一逆變電路2046，包括:第一晶體管404和第二晶體管406，與所述開關電路的輸出端串聯連接，接收所述開關電路輸出的直流電壓402 ;第三晶體管408和第四晶體管410，串聯后與所述第一晶體管404和所述第二晶體管406并聯連接；變壓器412，所述變壓器412的第一端連接在所述第一晶體管404和所述第二晶體管406之間，所述變壓器412的第二端連接在所述第三晶體管408和所述第四晶體管410之間，且所述變壓器412的第一輸出端與第二輸出端之間連接有電感414和電容416 ;所述第一逆變電路2046的輸出端與所述電容416并聯連接。
[0061]通過第一逆變電路2046將經過開關電路改變頻率后的直流電壓402轉換為交流電，轉換為驅動負載(或倍壓電路2048)所需要的交流電壓，由于第一逆變電路2046的輸入直流電壓402具有較好的穩定性，因此可有效避免逆變器直接連接變頻器時，尖峰電壓損壞逆變器和所使用電器的情況。
[0062]當然，本領域技術人員應當理解的是，第二逆變電路2042B也可以使用與第一逆變電路2046相同的電路結構。
[0063]下面結合圖5詳細說明根據本實用新型的實施例的倍壓電路。
[0064]圖5示出了根據本實用新型的實施例的倍壓電路的結構示意圖。
[0065]如圖5所示，根據本實用新型的一個實施例，所述倍壓電路2048，包括:至少一組與所述第一逆變電路2046輸出端并聯的電容和二極管(圖5中示出的2組電容和二極管，即電容504和二極管506、二極管508和電容510)，以將所述第一逆變電路2046輸出的所述交流電壓502升高預定的倍數。
[0066]倍壓電路2048可以根據需要對交流電壓502升高的倍數選擇并聯的電容和二極管的數量，當然，需要升高的倍數越多，需要并聯的電容和二極管越多。
[0067]根據本實用新型的一個實施例，所述直流電源包括:汽車電瓶和/或太陽能電池。
[0068]直流電源可以是汽車電瓶，滿足車載使用，同時也可以采用更為節能環保的太陽能電池作為直流電源，節約能源。
[0069]根據本實用新型第二方面的實施例，提出了一種微波爐(未示出)，包括:上述實施例中任一項所述的變頻器204 ;磁控管，連接至所述變頻器204，產生適于加熱的微波能。
[0070]在微波爐中加入變頻器204，使得微波爐不需要連接逆變器即可直接工作，也即微波爐可以直接使用直流電源(圖2A至圖2C中示出的汽車電瓶/太陽能電池202)進行供電，減少了逆變器所占的空間，采用對直流電壓變頻的方式，電路結構簡單，成本較低，而且直流電壓具有較好的穩定性可有效避免產生尖峰電壓，從而避免損壞微波爐。
[0071]以上結合附圖詳細說明了本實用新型的技術方案，通過將升壓電路與開關電路直接連接，使得直接對直流電壓進行變頻，提高了電壓逆變過程的穩定性，避免了現有技術中逆變器產生尖峰電壓損壞逆變器和/或使用電器的問題，同時不使用逆變器可以減少逆變器的功率損耗，降低成本。
[0072]以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種變頻器，其特征在于，包括: 升壓電路，連接在直流電源和開關電路之間，用于升高所述直流電源的電壓； 所述開關電路，連接在所述升壓電路與第一逆變電路之間，通過控制所述開關電路的導通或截止，以改變所述升壓電路輸出的電壓的頻率； 所述第一逆變電路，連接在所述開關電路和倍壓電路之間，用于將所述開關電路輸出的直流電壓轉換為交流電壓； 所述倍壓電路，連接至所述第一逆變電路，用于將所述第一逆變電路輸出的所述交流電壓升高預定的倍數，以驅動負載工作。
2.根據權利要求1所述的變頻器，其特征在于，所述升壓電路為直流升壓電路，將所述直流電源輸出的電壓提升至預定電壓值。
3.根據權利要求2所述的變頻器，其特征在于，所述直流升壓電路為升壓斬波電路，包括: 與所述直流電源串聯連接的第一電感、二極管、第二電感、第一電容； 與所述直流電源并聯的第二電容； 晶體管，所述晶體管一端連接在所述第一電感和所述二極管之間，另一端與所述直流電源的負極相連接； 第三電容，所述第三電容一端連接在所述二極管和所述第二電感之間，另一端與所述直流電源的負極相連接； 與第一電容并聯連接的至少一個電阻，其中，所述至少一個電阻串聯連接和/或并聯連接。
4.根據權利要求1所述的變頻器，其特征在于，所述升壓電路包括: 第二逆變電路，連接至所述直流電源，用于將所述直流電源輸出的電壓轉換為電壓有效值等于預定電壓值的交流電； 整流電路，連接在所述第二逆變電路與所述開關電路之間，用于對所述第二逆變電路輸出的交流電進行整流，以得到所述預定電壓值的直流電。
5.根據權利要求4所述的變頻器，其特征在于，所述整流電路具體為可控硅整流橋，使用可控硅二極管對所述第二逆變電路輸出的交流電進行整流，以得到所述預定電壓值的直流電。
6.根據權利要求1所述的變頻器，其特征在于，所述開關電路包括多個串聯或并聯的晶體管和/或場效應管。
7.根據權利要求1所述的變頻器，其特征在于，所述第一逆變電路，包括: 第一晶體管和第二晶體管，與所述開關電路的輸出端串聯連接，接收所述開關電路輸出的直流電壓； 第三晶體管和第四晶體管，串聯后與所述第一晶體管和所述第二晶體管并聯連接；變壓器，所述變壓器的第一端連接在所述第一晶體管和所述第二晶體管之間，所述變壓器的第二端連接在所述第三晶體管和所述第四晶體管之間，且所述變壓器的第一輸出端與第二輸出端之間連接有電感和電容； 所述第一逆變電路的輸出端與所述電容并聯連接。
8.根據權利要求1所述的變頻器，其特征在于，所述倍壓電路，包括:至少一組與所述第一逆變電路輸出端并聯的電容和二極管，以將所述第一逆變電路輸出的所述交流電壓升高預定的倍數。
9.根據權利要求1所述的變頻器，其特征在于，所述直流電源包括:汽車電瓶和/或太陽能電池。
10.一種微波爐，其特征在于，包括: 如權利要求1至9中任一項所述的變頻器； 磁控管，連接至 所述變頻器，產生適于加熱的微波能。
【文檔編號】H02M7/537GK203800840SQ201420171149
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年4月8日 優先權日:2014年4月8日
【發明者】唐相偉, 劉民勇 申請人:廣東美的廚房電器制造有限公司, 美的集團股份有限公司