CN107863898A - 车载逆变器电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车载逆变器电路，包括：升压变换电路、中间滤波电路、逆变电路、微控制器MCU、输出滤波电路、交流电压输入检测电路、交流电压有效值检测电路、切换器K1、电压反馈电路、电池电压监控电路、内部电压供给电路，以及至少一个电流传感器CT；升压变换电路的输入端用于连接电池电压Vbat，在微处理器MCU控制下输出电压高于Vbat的母线电压Vbus；母线电压Vbus经过中间滤波电路滤波后，输入逆变电路，逆变电路用于产生供输出的交流电压；逆变电路通过输出滤波电路接逆变器交流输出端；电压反馈电路分别产生反馈电压信号输出至微控制器MCU和升压变换电路；本发明能够自动切换外部交流电压。

Description

车载逆变器电路
技术领域
本发明涉及一种车载逆变器，尤其是一种车载逆变器电路。
背景技术
车载逆变器（电源转换器、Power Inverter）能够将 DC12V直流电转换为和市电相同的 AC220V交流电，供一般电器使用，是一种方便的车用电源转换器。
车载逆变器的电路结构很多，如何设计工作稳定的电路是设计人员需要考虑的问题之一；
现有的车载逆变器只能将车载电池的直流电逆变为AC 220v交流电，无法自动切换外接AC 220v交流电。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种车载逆变器电路，电路结构合理，能够在外部有交流电压输入时很快的自动切换到外部交流电，使得在车辆停车时不使用车载电池里面的电能，可以方便用户使用外部电网的交流电。本发明采用的技术方案是：
一种车载逆变器电路，包括：
升压变换电路、中间滤波电路、逆变电路、微控制器MCU、输出滤波电路、交流电压输入检测电路、交流电压有效值检测电路、切换器K1、电压反馈电路、电池电压监控电路、内部电压供给电路，以及至少一个电流传感器CT；
升压变换电路的输入端用于连接电池电压Vbat，在微处理器MCU控制下输出电压高于Vbat的母线电压Vbus；
母线电压Vbus经过中间滤波电路滤波后，输入逆变电路，逆变电路用于产生供输出的交流电压；逆变电路通过输出滤波电路接逆变器交流输出端；
电压反馈电路的输入端接升压变换电路产生的母线电压Vbus，并分别产生反馈电压信号输出至微控制器MCU和升压变换电路；
通过电流传感器CT检测升压变换电路的输入电流和/或逆变电路的输入电流和/或逆变电路的输出电流，并反馈至微控制器MCU；
电池电压监控电路的输入端用于连接电池电压Vbat，输出端向微控制器MCU反馈电池电压监控信号；
内部电压供给电路的输入端用于连接电池电压Vbat，并产生车载逆变器电路中需要的各直流电压；
两个交流电压输入检测电路的输入端分别接逆变器交流输入端的两端子，输出端分别向微控制器MCU反馈交流电压检测信号；切换器K1的第一端接逆变器交流输入端，切换器K1的第二端接交流电压有效值检测电路的输入端，交流电压有效值检测电路的输出端接逆变器交流输出端；切换器K1受控于微处理器MCU；交流电压有效值检测电路的反馈端接微处理器MCU。
进一步地，升压变换电路包括隔离变压器T1、NMOS管Q1、Q2、整流桥RCT1、门极驱动电路、PWM控制器U1；
PWM控制器U1的输入端接微控制器MCU输出的开关信号，PWM控制器U1连接门极驱动电路，门极驱动电路的两个相位相反的输出端分别接NMOS管Q1栅极和Q2栅极；NMOS管Q1、Q2的源极均接初级地，NMOS管Q1的漏极接隔离变压器T1初级一端，NMOS管Q2的漏极接隔离变压器T1初级另一端，隔离变压器T1的初级中间抽头用于连接电池正极；隔离变压器T1的次级两端分别接整流桥RCT1两个输入端；电压反馈电路的一路反馈电压信号接PWM控制器 U1。
进一步地，在电池正极与隔离变压器T1初级中间抽头之间的连线上设置第一电流传感器CT1，用于检测升压变换电路的输入电流并向微控制器MCU反馈。
进一步地，中间滤波电路包括电感L1和电容C2，电感L1的一端接整流桥RCT1的正输出端，另一端接电容C2一端；整流桥RCT1的负输出端接电容C2另一端和次级地。
进一步地，逆变电路包括逆变控制器U2、U3、NMOS管Q3、Q4、Q5、Q6；
逆变控制器U2、U3均连接并受控于微处理器MCU；逆变控制器U2的两个驱动端分别接NMOS管Q3、Q4的栅极，逆变控制器U3的两个驱动端分别接NMOS管Q5、Q6的栅极，NMOS管Q4、Q6的源极接次级地；NMOS管Q3、Q5的漏极接电感L1的另一端；Q3的源极和Q4的漏极连接并作为逆变电路的高端输出端，Q5的源极和Q6的漏极连接并作为逆变电路的低端输出端。
进一步地，在逆变控制器U2、U3与微处理器MCU连接支路中均设有电气隔离元件。
进一步地，在电感L1另一端与NMOS管Q3、Q5漏极的连线上，设有第二电流传感器CT2，用于检测逆变电路的输入电流并向微控制器MCU反馈。
进一步地，输出滤波电路包括电感L2和电容C3；电感L2的一端接逆变电路的高端输出端，另一端接电容C3一端，电容C3的另一端接逆变电路的底端输出端；电容C3的两端用于接逆变器交流输出端。
进一步地，在逆变电路高端输出端与电感L2之间的连线上，设有第三电流传感器CT3，用于检测逆变电路的输出电流并向微控制器MCU反馈。
进一步地，在隔离变压器T1上设温度传感器，用于产生隔离变压器T1的温度检测信号并向微处理器MCU反馈；
在逆变电路中的散热器上设置温度传感器，用于产生逆变电路温度检测信号并向微处理器MCU反馈。
本发明的优点在于：
1）全面的保护功能，具有过流保护，高温保护，过流过压保护等。
2）自动检测外部交流电压输入，自动切换外部交流电压。
3）具有温度补偿功能，使用温度范围广：-35℃～+50℃。
附图说明
图1为本发明的电路框图。
图2为本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明提供一种车载逆变器电路，包括：
升压变换电路1、中间滤波电路2、逆变电路3、微控制器MCU、输出滤波电路4、交流电压输入检测电路5、交流电压有效值检测电路6、切换器K1、电压反馈电路7、电池电压监控电路8、内部电压供给电路9，以及至少一个电流传感器CT；
升压变换电路1的输入端用于连接电池电压Vbat，在微处理器MCU控制下输出电压高于Vbat的母线电压Vbus；
母线电压Vbus经过中间滤波电路2滤波后，输入逆变电路3，逆变电路3用于产生供输出的交流电压；逆变电路3通过输出滤波电路4接逆变器交流输出端；
电压反馈电路7的输入端接升压变换电路1产生的母线电压Vbus，并分别产生反馈电压信号输出至微控制器MCU和升压变换电路1；电压反馈电路7中设有电气隔离元件，比如光电耦合器；
通过电流传感器CT检测升压变换电路1的输入电流和/或逆变电路3的输入电流和/或逆变电路3的输出电流，并反馈至微控制器MCU；
电池电压监控电路8的输入端用于连接电池电压Vbat，输出端向微控制器MCU反馈电池电压监控信号；
内部电压供给电路9的输入端用于连接电池电压Vbat，并产生车载逆变器电路中需要的各直流电压，比如升压变换电路1中需要的15v电压、微控制器MCU需要的5v电压、逆变电路3中需要的15v电压等；
两个交流电压输入检测电路5的输入端分别接逆变器交流输入端的两端子，输出端分别向微控制器MCU反馈交流电压检测信号；切换器K1的第一端接逆变器交流输入端，切换器K1的第二端接交流电压有效值检测电路6的输入端，交流电压有效值检测电路6的输出端接逆变器交流输出端；切换器K1受控于微处理器MCU；交流电压有效值检测电路6的反馈端接微处理器MCU；
下面对各部分电路进行具体说明；
升压变换电路1本例中采用推挽式变换电路，包括隔离变压器T1、NMOS管Q1、Q2、整流桥RCT1、门极驱动电路101、PWM控制器U1；U1可采用SG3525；
PWM控制器U1的输入端接微控制器MCU输出的开关信号，PWM控制器U1连接门极驱动电路101，门极驱动电路101的两个相位相反的输出端分别接NMOS管 Q1栅极和Q2栅极；NMOS管Q1、Q2的源极均接初级地，NMOS管Q1的漏极接隔离变压器T1初级一端，NMOS管Q2的漏极接隔离变压器T1初级另一端，隔离变压器T1的初级中间抽头用于连接电池正极；隔离变压器T1的次级两端分别接整流桥RCT1两个输入端；电压反馈电路7的一路反馈电压信号接PWM控制器 U1；
门极驱动电路101中设有电气隔离元件，比如光电耦合器；图1中存在ISO的地方均设有电气隔离元件；
更优地，在电池正极与隔离变压器T1初级中间抽头之间的连线上设置第一电流传感器CT1，用于检测升压变换电路1的输入电流并向微控制器MCU反馈；
更优地，升压变换电路1的输入端还并联有滤波电容C1；电池与升压变换电路1间还设有熔丝F1；
中间滤波电路2包括电感L1和电容C2，电感L1的一端接整流桥RCT1的正输出端，另一端接电容C2一端；整流桥RCT1的负输出端接电容C2另一端和次级地；
逆变电路3本例中采用全桥逆变电路，包括逆变控制器U2、U3、NMOS管Q3、Q4、Q5、Q6；其中U2和U3均采用L6386E；
逆变控制器U2、U3均连接并受控于微处理器MCU，在逆变控制器U2、U3与微处理器MCU连接支路中均设有电气隔离元件，比如光电耦合器；逆变控制器U2的两个驱动端分别接NMOS管Q3、Q4的栅极，逆变控制器U3的两个驱动端分别接NMOS管Q5、Q6的栅极，NMOS管Q4、Q6的源极接次级地；NMOS管Q3、Q5的漏极接电感L1的另一端；Q3的源极和Q4的漏极连接并作为逆变电路3的高端输出端，Q5的源极和Q6的漏极连接并作为逆变电路3的低端输出端；
更优地，在电感L1另一端与NMOS管Q3、Q5漏极的连线上，设有第二电流传感器CT2，用于检测逆变电路3的输入电流并向微控制器MCU反馈；
输出滤波电路4包括电感L2和电容C3；电感L2的一端接逆变电路3的高端输出端，另一端接电容C3一端，电容C3的另一端接逆变电路3的底端输出端；电容C3的两端用于接逆变器交流输出端；优选地，在逆变器交流输出端设有熔丝F2；
更优地，在逆变电路3高端输出端与电感L2之间的连线上，设有第三电流传感器CT3，用于检测逆变电路3的输出电流并向微控制器MCU反馈；
更优地，
在隔离变压器T1上设温度传感器，用于产生隔离变压器T1的温度检测信号并向微处理器MCU反馈；
在逆变电路3中的散热器上设置温度传感器，用于产生逆变电路温度检测信号并向微处理器MCU反馈；逆变电路3中的散热器与NMOS管Q3、Q4、Q5、Q6连接；
微处理器MCU还连接一个风扇控制电路10，通过风扇控制电路10控制风扇的转速；
微处理器MCU还连接一个蜂鸣器，用于产生告警音；
微处理器还连接指示LED，以及连接一个远程控制端口Remote。
该车载逆变器电路实时监测外部电网交流输入，如有外部交流电压输入，立即停止逆变（微处理器控制逆变电路3停止工作），通过控制切换器K1然后切换到外部交流输入。
该车载逆变器电路实时监测电池状态，避免电池过度放电。且具有温度补偿功能，使用温度范围广：-35℃～+50℃。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种车载逆变器电路，其特征在于，包括：
升压变换电路(1)、中间滤波电路(2)、逆变电路(3)、微控制器MCU、输出滤波电路(4)、交流电压输入检测电路(5)、交流电压有效值检测电路(6)、切换器K1、电压反馈电路(7)、电池电压监控电路(8)、内部电压供给电路(9)，以及至少一个电流传感器CT；
升压变换电路(1)的输入端用于连接电池电压Vbat，在微处理器MCU控制下输出电压高于Vbat的母线电压Vbus；
母线电压Vbus经过中间滤波电路(2)滤波后，输入逆变电路(3)，逆变电路(3)用于产生供输出的交流电压；逆变电路(3)通过输出滤波电路(4)接逆变器交流输出端；
电压反馈电路(7)的输入端接升压变换电路(1)产生的母线电压Vbus，并分别产生反馈电压信号输出至微控制器MCU和升压变换电路(1)；
通过电流传感器CT检测升压变换电路(1)的输入电流和/或逆变电路(3)的输入电流和/或逆变电路(3)的输出电流，并反馈至微控制器MCU；
电池电压监控电路(8)的输入端用于连接电池电压Vbat，输出端向微控制器MCU反馈电池电压监控信号；
内部电压供给电路(9)的输入端用于连接电池电压Vbat，并产生车载逆变器电路中需要的各直流电压；
两个交流电压输入检测电路(5)的输入端分别接逆变器交流输入端的两端子，输出端分别向微控制器MCU反馈交流电压检测信号；切换器K1的第一端接逆变器交流输入端，切换器K1的第二端接交流电压有效值检测电路(6)的输入端，交流电压有效值检测电路(6)的输出端接逆变器交流输出端；切换器K1受控于微处理器MCU；交流电压有效值检测电路(6)的反馈端接微处理器MCU。
2.如权利要求1所述的车载逆变器电路，其特征在于，
升压变换电路(1)包括隔离变压器T1、NMOS管Q1、Q2、整流桥RCT1、门极驱动电路(101)、PWM控制器U1；
PWM控制器U1的输入端接微控制器MCU输出的开关信号，PWM控制器U1连接门极驱动电路(101)，门极驱动电路(101)的两个相位相反的输出端分别接NMOS管Q1栅极和Q2栅极；NMOS管Q1、Q2的源极均接初级地，NMOS管Q1的漏极接隔离变压器T1初级一端，NMOS管Q2的漏极接隔离变压器T1初级另一端，隔离变压器T1的初级中间抽头用于连接电池正极；隔离变压器T1的次级两端分别接整流桥RCT1两个输入端；电压反馈电路(7)的一路反馈电压信号接PWM控制器 U1。
3.如权利要求2所述的车载逆变器电路，其特征在于，
在电池正极与隔离变压器T1初级中间抽头之间的连线上设置第一电流传感器CT1，用于检测升压变换电路(1)的输入电流并向微控制器MCU反馈。
4.如权利要求2所述的车载逆变器电路，其特征在于，
中间滤波电路(2)包括电感L1和电容C2，电感L1的一端接整流桥RCT1的正输出端，另一端接电容C2一端；整流桥RCT1的负输出端接电容C2另一端和次级地。
5.如权利要求4所述的车载逆变器电路，其特征在于，
逆变电路(3)包括逆变控制器U2、U3、NMOS管Q3、Q4、Q5、Q6；
逆变控制器U2、U3均连接并受控于微处理器MCU；逆变控制器U2的两个驱动端分别接NMOS管Q3、Q4的栅极，逆变控制器U3的两个驱动端分别接NMOS管Q5、Q6的栅极，NMOS管Q4、Q6的源极接次级地；NMOS管Q3、Q5的漏极接电感L1的另一端；Q3的源极和Q4的漏极连接并作为逆变电路(3)的高端输出端，Q5的源极和Q6的漏极连接并作为逆变电路(3)的低端输出端。
6.如权利要求5所述的车载逆变器电路，其特征在于，
在逆变控制器U2、U3与微处理器MCU连接支路中均设有电气隔离元件。
7.如权利要求5所述的车载逆变器电路，其特征在于，
在电感L1另一端与NMOS管Q3、Q5漏极的连线上，设有第二电流传感器CT2，用于检测逆变电路(3)的输入电流并向微控制器MCU反馈。
8.如权利要求5所述的车载逆变器电路，其特征在于，
输出滤波电路(4)包括电感L2和电容C3；电感L2的一端接逆变电路(3)的高端输出端，另一端接电容C3一端，电容C3的另一端接逆变电路(3)的底端输出端；电容C3的两端用于接逆变器交流输出端。
9.如权利要求8所述的车载逆变器电路，其特征在于，
在逆变电路(3)高端输出端与电感L2之间的连线上，设有第三电流传感器CT3，用于检测逆变电路(3)的输出电流并向微控制器MCU反馈。
10.如权利要求2所述的车载逆变器电路，其特征在于，
在隔离变压器T1上设温度传感器，用于产生隔离变压器T1的温度检测信号并向微处理器MCU反馈；
在逆变电路(3)中的散热器上设置温度传感器，用于产生逆变电路温度检测信号并向微处理器MCU反馈。
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