一種正弦波逆變電源的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于電源技術領域，具體設及一種正弦波逆變電源。
【背景技術】
[0002] 逆變器的功能是將直流電轉換為交流電，為整流的逆向過程。目前，逆變器已廣泛 應用于航天航空、新能源、電梯應急、城市景觀節能工程、冷光路牌工程，W及各種逆變應急 電源等領域。
[0003] 逆變器按輸出波形分可分為正弦波逆變器、方波逆變器等。正弦波逆變器使用較 廣泛的實現方法是采用正弦波脈寬調制SPWM(Sinusoidal PWM)技術。所謂SPmi技術，就是 在PWM的基礎上改變了調制脈沖方式，脈沖寬度時間占空比按正弦規律排列，運樣，輸出波 形經過濾波后可輸出正弦波。由于輸出正弦波頻率較低，要求LC濾波器中的UC的值都很 大，導致濾波器的體積笨重，不利于逆變器體積的小型化。

【發明內容】

[0004] 為了解決現有技術中存在的上述問題，本實用新型提出一種正弦波逆變電源，通 過輸出4路互補SPWM脈沖信號驅動全橋逆變電路，減小了濾波電路的體積。
[0005] 為達到上述目的，本實用新型采用如下技術方案：
[0006] -種正弦波逆變電源，包括DC-DC模塊、逆變模塊、控制模塊和濾波模塊。所述控制 模塊輸出4路互補的正弦波脈寬調制SPWM脈沖;所述逆變模塊為一全橋逆變電路，主要由四 個功率開關管組成。所述DC-DC模塊將輸入的直流電壓升壓后為所述逆變模塊供電，所述控 制模塊輸出的SPWM脈沖送至所述逆變模塊的功率開關管，所述逆變模塊輸出的脈沖信號經 所述濾波模塊濾波后輸出正弦波信號。
[0007] 進一步地，所述控制模塊包括SPWM脈沖產生電路和驅動電路，所述SPWM脈沖產生 電路輸出的SPWM脈沖信號送至所述驅動電路，經所述驅動電路放大后送至所述逆變模塊。 [000引優選地，所述SPWM脈沖產生電路主要由微處理器或可編程邏輯控制器組成，通過 修改編程參數改變輸出SPWM脈沖信號的脈寬調制參數。
[0009] 進一步地，所述濾波模塊為一 LC濾波器，其轉折頻率fn為：
[0010]
[001 U 優選地，SPWM脈沖頻率fs不小于10倍的LC濾波器的轉折頻率fn，即fs > lOfn。
[0012] 與現有技術相比，本實用新型具有W下有益效果：
[0013] 本實用新型的正弦波逆變電源的控制模塊輸出4路互補SPWM脈沖信號控制全橋逆 變電路的功率開關管，功率開關管通斷的頻率比傳統方法增加了一倍，降低了對LC濾波器 的濾波電感和濾波電容的要求，減小了 LC濾波器的體積，有利于正弦波逆變電源的小型化。 同時，由于逆變模塊采用全橋連接方式，使輸出電壓波形中的偶次諧波相互抵消，輸出只包 含奇次諧波，與傳統的正弦波逆變電源，減小了諧波失真，提高了系統的電磁兼容性。例如， 采用傳統的SPWM信號，當開關頻率為20k出時，濾波電感LMmH，濾波電容CMiiF。采用本實用 新型的正弦波逆變電源，濾波電感只需ImH,濾波電容只需2.2W。采用本實用新型的正弦波 逆變電源，輸出正弦波信號的綜合諧波失真T皿小于5%。
【附圖說明】
[0014] 圖1為正弦波逆變電源的組成框圖；
[0015] 圖2為實施例逆變模塊采用的一種全橋逆變電路的電原理圖；
[0016] 圖3為LC濾波器的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。
[0018] 一種正弦波逆變電源，其組成如圖1所示，包括DC-DC模塊、逆變模塊、控制模塊和 濾波模塊。所述控制模塊輸出4路互補的正弦波脈寬調制SPWM脈沖;所述逆變模塊為一全橋 逆變電路，主要由四個功率開關管組成。所述DC-D對莫塊將輸入的直流電壓升壓后為所述逆 變模塊供電，所述控制模塊輸出的SPWM脈沖送至所述逆變模塊的功率開關管，所述逆變模 塊輸出的脈沖信號經所述濾波模塊濾波后輸出正弦波信號。
[0019] DC-DC模塊用于將輸入直流電壓提升后為逆變模塊供電。根據具體的需求選用合 適的DC-DC集成電路忍片。DC-DC集成電路忍片的數量可W為1片，也可W采取多片串聯的方 案，運樣可W減小DC-D對莫塊的體積，并能提高電路的可靠性。
[0020] 控制模塊包括SPWM脈沖產生電路和驅動電路。SPmi脈沖產生電路輸出4路SPmi脈 沖信號至驅動電路進行放大后去控制逆變模塊。SPWM脈沖產生電路主要由微處理器或可編 程邏輯控制器組成。微處理器或可編程邏輯控制器通過軟件編程可W很方便地產生各種波 形，還可W通過修改編程參數改變輸出SPWM脈沖信號的脈寬調制參數，如正弦調制頻率。
[0021] 逆變模塊為一全橋逆變電路，主要由四組功率開關管組成。圖2給出了一種具體的 電原理圖，每組功率開關管由2個場效應管并聯而成，分別為：（Q9、Q10)，（Q11、Q12)，（Q13、 Q14)，（Q15、Q16)。圖中OUT+為DC-DC模塊輸出直流電壓的正極，OUT-為逆變輸出的低電位。 Q1_1、Q2_1、Q3_1、Q4_1分別為四個驅動端，即4路SP麗脈沖信號的輸入端。Q1_0和Q3_0分別 為兩個橋臂的中間連接點，也是逆變電路的兩個輸出端子，分別連接LC濾波器的輸入端。當 輸出SPWM脈沖波為正脈沖時，（Q9、Q10)和(Q15、Q16)處于導通狀態，（Q1UQ12)和(Q13、Q14) 處于關斷狀態；當輸出SPWM脈沖波為負脈沖時，（Q9、Q10)和(Q15、Q16)處于關斷狀態，（Q11、 Q12)和(Q13、Q14)處于導通狀態。另外，圖2所示電路還包括尖峰干擾脈沖吸收電路等一些 輔助電路。
[0022] 濾波模塊為一 LC濾波器，如圖3所示，濾波器的轉折頻率fn為：
[0023]
[0024] 電路設計中，要求LC濾波器能夠有效抑制逆變電源輸出頻率W及附近頻帶的諧 波。選擇SPWM脈沖頻率fs遠高于LC濾波器的轉折頻率fn，通常取fs含lOfn。
[0025] 由于控制模塊輸出4路互補SPWM脈沖信號控制全橋逆變電路的功率開關管，功率 開關管通斷的頻率比傳統方法增加了一倍，降低了對LC濾波器的濾波電感和濾波電容的要 求，減小了 LC濾波器的體積，有利于正弦波逆變電源的小型化。同時，由于逆變模塊采用全 橋連接方式，使輸出電壓波形中的偶次諧波相互抵消，輸出只包含奇次諧波，與傳統的正弦 波逆變電源，減小了諧波失真，提高了系統的電磁兼容性。經計算，采用傳統的SPWM信號，當 開關頻率為20k出時，濾波電感LMmH，濾波電容CMiiF。采用本實用新型的正弦波逆變電源， 濾波電感只需ImH,濾波電容只需2.2W。采用本實用新型的正弦波逆變電源，輸出正弦波信 號的綜合諧波失真T皿小于5%。
[0026]本實用新型不限于上述實施方式，本領域技術人員所做出的對上述實施方式任何 顯而易見的改進或變更，都不會超出本實用新型的構思和所附權利要求的保護范圍。
【主權項】
1. 一種正弦波逆變電源，包括DC-DC模塊、逆變模塊、控制模塊和濾波模塊；其特征在 于，所述控制模塊輸出4路互補的正弦波脈寬調制SPWM脈沖;所述逆變模塊為一全橋逆變電 路，主要由四個功率開關管組成;所述DC-DC模塊將輸入的直流電壓升壓后為所述逆變模塊 供電，所述控制模塊輸出的SPWM脈沖送至所述逆變模塊的功率開關管，所述逆變模塊輸出 的脈沖信號經所述濾波模塊濾波后輸出正弦波信號。2. 根據權利要求1所述的正弦波逆變電源，其特征在于，所述控制模塊包括SPWM脈沖產 生電路和驅動電路，所述SPWM脈沖產生電路輸出的SPWM脈沖信號送至所述驅動電路，經所 述驅動電路放大后送至所述逆變模塊。3. 根據權利要求2所述的正弦波逆變電源，其特征在于，所述SPWM脈沖產生電路主要由 微處理器或可編程邏輯控制器組成，通過修改編程參數改變輸出SPWM脈沖信號的脈寬調制 參數。4. 根據權利要求1所述的正弦波逆變電源，其特征在于，所述濾波模塊為一LC濾波器， 其轉折頻率fn為：5. 根據權利要求4所述的正弦波逆變電源，其特征在于，SPWM脈沖頻率fs不小于10倍的 LC濾波器的轉折頻率fn，即fs 2 10fn。
【專利摘要】本實用新型涉及一種正弦波逆變電源。所述正弦波逆變電源包括DC-DC模塊、逆變模塊、控制模塊和濾波模塊。所述控制模塊輸出4路互補的正弦波脈寬調制SPWM脈沖；所述逆變模塊為一全橋逆變電路，主要由四個功率開關管組成。所述DC-DC模塊將輸入的直流電壓升壓后為所述逆變模塊供電，所述控制模塊輸出的SPWM脈沖送至所述逆變模塊的功率開關管，所述逆變模塊輸出的脈沖信號經所述濾波模塊濾波后輸出正弦波信號。本實用新型的正弦波逆變電源，通過輸出4路互補SPWM脈沖信號驅動全橋逆變電路，與傳統的正弦波逆變電源相比，減小了濾波電路的體積，降低了諧波失真，提高了系統的電磁兼容性。
【IPC分類】H02M1/12, H02M1/088, H02M7/5387
【公開號】CN205377704
【申請號】CN201521101698
【發明人】俞士維
【申請人】北京英賽德佳科技有限公司
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2015年12月25日