CN203596759U

CN203596759U - 一种改进型高频正弦波逆变器

Info

Publication number: CN203596759U
Application number: CN201320742941.3U
Authority: CN
Inventors: 蔡荣林
Original assignee: YUEQING RISHENG ELECTRONICS Co Ltd
Current assignee: YUEQING RISHENG ELECTRONICS Co Ltd
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2013-11-12
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2023-11-12

Abstract

一种改进型高频正弦波逆变器，它包括逆变电路，在输入回路上串接差模电感L1，在输入端与接地端之间加接Y电容C5和Y电容C12，在输入滤波电容C9上并接X电容C10，在冷地端与热地端之间跨接Y电容C17，在逆变母线电压滤波电容C7上并接X电容C8，在整流二极管DV1、DV2、DV3、DV4上分别加套EMC磁环FB3、FB4、FB7、FB8，在逆变全桥开关管Q3、Q2、Q5、Q4分别上加套EMC磁环FB1、FB2、FB5、FB6，并分别加RCD吸收电路，在交流输出端加共模电感L5，共模电感L5与大地端之间加接Y电容C13和Y电容C14，在输出电源线上加套EMC磁环L6。

Description

一种改进型高频正弦波逆变器

技术领域

本实用新型涉及一种逆变器，具体地说涉及一种高频正弦波逆变器。

背景技术

直流变交流的逆变电源在很多领域等到了广泛应用，尤其是一些没有交流电源的场合。比如卫生车载设备、环保测量车设备等等，都必须具有高质量的交流电源。而目前市场常用的逆变器，输出的都是幅度与宽度随着负载变化的方波或模拟正弦波，有的能输出正弦波，但波形失真大、高次谐波分量大。为此，本设计人曾设计了“一种高频纯正弦波逆变器”(中国，公开号CN101272109A，公开日2008年9月24日)，直流升压电路连接高压整流电路，高压整流电路连接H桥电路，高压整流电路与H桥电路之间连接电流取样电路，电流取样电路连接电压控制/保护电路，H桥电路连接滤波电路，滤波电路交流输出并连接电压取样电路，电压取样电路连接电压控制/保护电路，电压取样电路与电压控制/保护电路之间连接50Hz高频调制输出电压控制电路，电压控制/保护电路输出端分别连接直流升压电路和50Hz高频调制输出电压控制电路，50Hz高频调制输出电压控制电路输出端连接驱动电路，驱动电路连接H桥电路。它体积小、重量轻、成本低，输出的是纯正弦波，可以使用于功率比逆变器小的所有负载。但是，它电磁兼容性EMC(Electro Magnetic Compatibility)不是十分理想。

高频正弦波逆变器原理简介：高频正弦波逆变器一般由升压电路和逆变电路二部分组成。升压电路是通过开关电源把低压直流电(一般由蓄电池供电)升压到360V左右的直流电，由于输入的直流电压普遍较低，所以升压电路一般都采用推挽结构。其优点是电路简单，效率高，缺点首先是管子在关断时会产生较大的电压过冲，需要加吸收电路、提高管子的耐压，同时也会产生较大的电磁辐射。其次是容易使变压器磁芯偏磁而导致磁芯饱和，降低整机的可靠性。逆变电路一般由SPWM产生电路、全桥电路和滤波电路组成，SPWM可以由硬件比较器或MCU产生，用以控制全桥电路输出脉宽按正弦规律变化的高频功率脉冲，经LC低通滤波电路后得到50Hz/60Hz正弦波交流电。根据以上所说，高频正弦波逆变器二级变换都采用了高频开关电路，管子始终工作在高频开关状态，管子的每一次开启与关闭，都会引起回路中电流突变，产生大量的高次谐波，并通过线路向四周辐射，使EMI严重超标。

发明内容

本实用新型的目在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种改进型高频正弦波逆变器，它电磁兼容性好。

为达到上述目的，本实用新型采取的解决方案是：一种改进型高频正弦波逆变器，它包括逆变电路，逆变电路具有输入回路，输入端与大地端，输入滤波电容C9，冷地端与热地端，逆变母线电压滤波电容C7，整流二极管DV1、DV2、DV3、DV4，逆变全桥开关管Q3、Q2、Q5、Q4，交流输出端，输出电源线，在输入回路上串接差模电感L1，在输入端与接地端之间加接Y电容C5和Y电容C12，在输入滤波电容C9上并接X电容C10，在冷地端与热地端之间跨接Y电容C17，在逆变母线电压滤波电容C7上并接X电容C8，在整流二极管DV1、DV2、DV3、DV4上分别加套EMC磁环FB3、FB4、FB7、FB8，在逆变全桥开关管Q3、Q2、Q5、Q4分别上加套EMC磁环FB1、FB2、FB5、FB6，并分别加RCD吸收电路，电阻R4、电容C3、二极管D3组成逆变全桥开关管Q3的RCD吸收电路，电阻R3、电容C2、二极管D2组成逆变全桥开关管Q2的RCD吸收电路，电阻R6、电容C5、二极管D5组成逆变全桥开关管Q5的RCD吸收电路，电阻R5、电容C16、二极管D4组成逆变全桥开关管Q4的RCD吸收电路，在交流输出端加共模电感L5，共模电感L5与大地端之间加接Y电容C13和Y电容C14，在输出电源线上加套EMC磁环L6。

该高频正弦波逆变器在现有的逆变电路基础上进行改进，对电路中能产生电磁干扰信号的各处采取措施，如在输入回路上串接差模电感L1，以减小输入线上的di/dt等等。它与现有技术相比，大大地改进了电磁兼容性EMC。通过摸底试验，EMC性能十分理想。

附图说明

图1是本实施例的电气连接图。

图2是现有技术中的推挽电路。

图3是单极性调制波形图。

图4是双极性调制波形图。

图5是改进前的滤波电路。

图6是改进前空载辐射频波图。

图7是改进前加载400W辐射频波图。

图8是改进后空载辐射频波图。

图9是改进后加载400W辐射频波图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图，对本实用新型再作描述，但实施例不应理解为对本实用新型的具体限定。

参见图1，一种改进型高频正弦波逆变器，它包括逆变电路，逆变电路具有输入回路，输入端与大地端，输入滤波电容C9，冷地端与热地端，逆变母线电压滤波电容C7，整流二极管DV1、DV2、DV3、DV4，逆变全桥开关管Q3、Q2、Q5、Q4，交流输出端，输出电源线，在输入回路上串接差模电感L1，在输入端与接地端之间加接Y电容C5和Y电容C12，在输入滤波电容C9上并接X电容C10，在冷地端与热地端之间跨接Y电容C17，在逆变母线电压滤波电容C7上并接X电容C8，在整流二极管DV1、DV2、DV3、DV4上分别加套EMC磁环FB3、FB4、FB7、FB8，在逆变全桥开关管Q3、Q2、Q5、Q4分别上加套EMC磁环FB1、FB2、FB5、FB6，并分别加RCD吸收电路，电阻R4、电容C3、二极管D3组成逆变全桥开关管Q3的RCD吸收电路，电阻R3、电容C2、二极管D2组成逆变全桥开关管Q2的RCD吸收电路，电阻R6、电容C5、二极管D5组成逆变全桥开关管Q5的RCD吸收电路，电阻R5、电容C16、二极管D4组成逆变全桥开关管Q4的RCD吸收电路，在交流输出端加共模电感L5，共模电感L5与大地端之间加接Y电容C13和Y电容C14，在输出电源线上加套EMC磁环L6。

参见图1，所述的差模电感L1接变压器T1，在变压器T1的二个绕组间加一个电容C11，变压器T1、电容C11、开关管Q2、Q6构成推挽正激电路。

从图2中可以看到，现有技术中的推挽电路在管子关断后输入侧电路没有回路，所以在管子关断瞬间会产生很大的di/dt，谐波含量很大。又因为存在变压器T2漏感，会在开关管上产生很大的电压尖峰，使EMC进一步恶化。从图1中可以看到，而推挽正激电路，在变压器T1二个绕组间存在一个容量较大的电容C11(47uF)，在管子关断后可由电容C11续流，可大大减小di/dt，也消除了管子关断时的电压尖峰，在二个管子都关断时(死区时间)，电源通过变压器T1绕组给电容C11充电。由此可见推挽正激电路输入电流是连续的，其电流纹波为同情况下推挽电路的50％，因此输入电流的高次谐波显著减小。另外此电容C11还能修正变压器T1磁芯的偏磁。

参见图1，所述的变压器T1只有一个绕组输出端与整流二极管DV1、DV2、DV3、DV4构成的整流电路连接。

关于SPWM调制方式(参见图1-图4)。SPWM一般有二种调制方式，一种为单极性调制(如图3)，一种是双极性调制(如图4)。从图1和图2中可以看到，首先单极性调制只有二只管子处在高频开关状态，而双极性调制四只管子均处在高频开关状态。再则单极性调制属于‘1’、‘0’、‘-1’三态调制，在一个输出周期内，只有一段区间内的能量从交流侧回馈到直流侧；双极性调制属于二态调制，每个开关周期均有能量从交流侧回馈到直流侧，加剧了母线电压的谐波含量。因此单极性调制比双极性调制具有更好的EMC性能，在这里我们采用单极性调制。

参见图1，所述的逆变全桥开关管Q3与Q5之间、Q2与Q4之间分别连接差模电感L3、L4，滤波电容C6两端分别连接差模电感L3、L4，构成双电感滤波电路，并在滤波电容C6上并联由电阻R1和电容C4构成的RC电路。

参见图1和图5，图5是改进前的滤波电路，由原先的单电感滤波电路改成双电感滤波电路，这样既起到了差模电感的滤波作用，又具有共模电感对高频干扰的隔离作用，减少了共模干扰；在滤波电容C6上并联RC电路，抑制了LC滤波电路的寄生振荡。

从图6-图9的辐射频谱图中可以看出，在未对机器作EMC改进之前，辐射非常大，在50MHz～200MHz之间大面积严重超标。对机器作EMC改进后，无论空载还是带载，辐射大幅下降，远低于标准。这说明EMC改进措施有着非常理想的效果。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种改进型高频正弦波逆变器，它包括逆变电路，逆变电路具有输入回路，输入端与大地端，输入滤波电容C9，冷地端与热地端，逆变母线电压滤波电容C7，整流二极管DV1、DV2、DV3、DV4，逆变全桥开关管Q3、Q2、Q5、Q4，交流输出端，输出电源线，其特征是：在输入回路上串接差模电感L1，在输入端与接地端之间加接Y电容C5和Y电容C12，在输入滤波电容C9上并接X电容C10，在冷地端与热地端之间跨接Y电容C17，在逆变母线电压滤波电容C7上并接X电容C8，在整流二极管DV1、DV2、DV3、DV4上分别加套EMC磁环FB3、FB4、FB7、FB8，在逆变全桥开关管Q3、Q2、Q5、Q4分别上加套EMC磁环FB1、FB2、FB5、FB6，并分别加RCD吸收电路，电阻R4、电容C3、二极管D3组成逆变全桥开关管Q3的RCD吸收电路，电阻R3、电容C2、二极管D2组成逆变全桥开关管Q2的RCD吸收电路，电阻R6、电容C5、二极管D5组成逆变全桥开关管Q5的RCD吸收电路，电阻R5、电容C16、二极管D4组成逆变全桥开关管Q4的RCD吸收电路，在交流输出端加共模电感L5，共模电感L5与大地端之间加接Y电容C13和Y电容C14，在输出电源线上加套EMC磁环L6。

2.根据权利要求1所述的一种改进型高频正弦波逆变器，其特征是：所述的差模电感L1接变压器T1，在变压器T1的二个绕组间加一个电容C11，变压器T1、电容C11、开关管Q2、Q6构成推挽正激电路。

3.根据权利要求2所述的一种改进型高频正弦波逆变器，其特征是：所述的变压器T1只有一个绕组输出端与整流二极管DV1、DV2、DV3、DV4构成的整流电路连接。

4.根据权利要求1所述的一种改进型高频正弦波逆变器，其特征是：所述的逆变全桥开关管Q3与Q5之间、Q2与Q4之间分别连接差模电感L3、L4，滤波电容C6两端分别连接差模电感L3、L4，构成双电感滤波电路，并在滤波电容C6上并联由电阻R1和电容C4构成的RC电路。