CN203596759U - 一种改进型高频正弦波逆变器 - Google Patents
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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
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 (4)
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。
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