CN204967653U - 一种基于stm32高性能全数字式正弦波逆变电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于STM32高性能全数字式正弦波逆变电源，包含直流推挽升压电路、正弦逆变电路、输出滤波电路、驱动电路、采样电路、微控制器模块、点阵液晶和辅助电源模块，本实用新型前级采用推挽升压电路将输入的直流电升压到350V左右的母线电压，后级采用全桥逆变电路，逆变桥输出经滤波器滤波后，用隔离变压器进行电压采样，电流互感器进行电流采样，以形成反馈环节，增加电源输出的稳定性。

Description

一种基于STM32高性能全数字式正弦波逆变电源

技术领域

本实用新型涉及一种正弦波逆变电源***，尤其涉及一种基于STM32高性能全数字式正弦波逆变电源，属于电源检测控制领域。

背景技术

逆变器就是一种将低压直流电转变为220伏交流电的电子设备。因为我们通常是将220伏交流电整流变成直流电来使用，而逆变器的作用与此相反，因此而得名。正弦波逆变电源分为若干种，从与方波相差无几的方形波到比较接近正弦波的圆角梯形波。我们这里仅讨论方形波，这也是目前大部分市售高频逆变器能够提供的波形。这类正弦波逆变电源可应用于笔记本电脑、电视机、组合式音响、摄像机、数码相机、打印机、各种充电器、掌电上脑、游戏机、影碟机、移动DVD、家用治疗仪等等，输出功率较大的逆变器还可以应用于小型电热器具如电吹风机、电热杯、厨房电器等等。但对感性负载类电器如电冰箱、电钻等则不宜长时间使用正弦波逆变电源供电。否则，将可能对逆变器和相关电器产品造成损坏或缩短预期使用寿命。如果一定要使用感性负载，建议选用储备功率较大的正弦波逆变电源。

例如申请号为“201010562505.9”一种风光互补正弦波逆变电源，逆变控制电路包括电力线、市电采样及整形电路、PLC芯片及PLC***电路、微处理器、基准正弦信号发生器、电压调节器、驱动控制电路、输出电压采样电路以及求和电路，市电采样及整形电路与负载连接，市电采样及整形电路通过微处理器与基准正弦信号发生器连接，基准正弦信号发生器通过电压调节器与驱动控制电路连接，而驱动控制电路与逆变电路连接，PLC芯片及PKLC***电路与电力线双向连接，PLC芯片及PLC***电路与微处理器双向连接，微处理器与求和电路相连，与逆变电路相连的输出电压采样电路连接求和电路，求和电路与电压调节器连接。本实用新型无需信号互连线，通信抗干扰能力强，可靠性高。

又如申请号为“201310353180.7”的一种正弦波输出的逆变电源，它至少包括：直流电压端、H桥逆变电路和控制电路，H桥逆变电路包括四个功率管Q1～Q4和四个二极管D1～D4，四个功率管Q1～Q4采用IGBT管，其中Q1和Q2作为上半桥电路，Q3和Q4作为下半桥电路，上半桥电路的两只IGBT管集电极接电源正极，上半桥电路的IGBT管Q1和Q2发射极分别与下半桥电路的IGBT管Q3和Q4集电极分别电连接，Q1和Q3的电连接点与Q2和Q3的电连接点分别与变压器T初极端电连接，下半桥电路的IGBT管Q3和Q4发射极接电源地。该实用新型是一种安全可靠，性高的正弦波输出的逆变电源。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于STM32高性能全数字式正弦波逆变电源。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于STM32高性能全数字式正弦波逆变电源，包含直流推挽升压电路、正弦逆变电路、输出滤波电路、驱动电路、采样电路、微控制器模块、点阵液晶和辅助电源模块，其中，所述直流推挽升压电路、正弦逆变电路、输出滤波电路依次连接，所述驱动电路的输出端分别与直流推挽升压电路、正弦逆变电路的输入端连接，所述采样电路的输入端分别与直流推挽升压电路、正弦逆变电路、输出滤波电路的输出端连接，所述采样电路的输出端连接微控制器模块的输入端，所述微控制器模块的输出端分别连接驱动电路和点阵液晶的输入端；所述辅助电源模块的输出端分别连接驱动电路、采样电路、微控制器模块和点阵液晶的输入端。

作为本实用新型一种基于STM32高性能全数字式正弦波逆变电源的进一步优选方案，所述微控制器模块采用STM32F103VE增强型单片机。

作为本实用新型一种基于STM32高性能全数字式正弦波逆变电源的进一步优选方案，所述点阵液晶的芯片型号为LPH7366。

作为本实用新型一种基于STM32高性能全数字式正弦波逆变电源的进一步优选方案，所述驱动电路的芯片型号为TLP250。

作为本实用新型一种基于STM32高性能全数字式正弦波逆变电源的进一步优选方案，所述采样电路采用电流互感器与电压互感器。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本实用新型前级采用推挽升压电路将输入的直流电升压到350V左右的母线电压，后级采用全桥逆变电路，逆变桥输出经滤波器滤波后，用隔离变压器进行电压采样，电流互感器进行电流采样，以形成反馈环节，增加电源输出的稳定性；

2、本实用新型电源的全部功能由单片机控制实现，具有输出电压、频率稳定，效率高，保护功能齐全。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，一种基于STM32高性能全数字式正弦波逆变电源，包含直流推挽升压电路、正弦逆变电路、输出滤波电路、驱动电路、采样电路、微控制器模块、点阵液晶和辅助电源模块，其中，所述直流推挽升压电路、正弦逆变电路、输出滤波电路依次连接，所述驱动电路的输出端分别与直流推挽升压电路、正弦逆变电路的输入端连接，所述采样电路的输入端分别与直流推挽升压电路、正弦逆变电路、输出滤波电路的输出端连接，所述采样电路的输出端连接微控制器模块的输入端，所述微控制器模块的输出端分别连接驱动电路和点阵液晶的输入端；所述辅助电源模块的输出端分别连接驱动电路、采样电路、微控制器模块和点阵液晶的输入端。

其中，所述微控制器模块采用STM32F103VE增强型单片机，所述点阵液晶的芯片型号为LPH7366，所述驱动电路的芯片型号为TLP250，所述采样电路采用电流互感器与电压互感器。

本实用新型分为前后两级，前级采用推挽升压电路将输入的直流电升压到350V左右的母线电压，后级采用全桥逆变电路，逆变桥输出经滤波器滤波后，用隔离变压器进行电压采样，电流互感器进行电流采样，以形成反馈环节，增加电源输出的稳定性。升压级PWM驱动及逆变级SPWM驱动均由STM32单片机产生，减小了硬件开支。基于上述方案试制的400W样机，具有输出短路保护、过流保护及输入过压保护、欠压保护功能，50Hz输出时频率偏差小于0.05Hz，满载（400W）效率高于87%，电压精度为220V±1%，THD小于1.5%.

逆变电源应用广泛，特别是精密仪器对逆变电源的性能要求更高。高性能逆变电源不仅要求工作稳定、逆变效率高、输出波形特性好、保护功能齐全，还要求逆变电源小型化、智能化、并且具备可扩展性。本实用新型提出一种基于STM32系列单片机STM32F103VE的纯数字式正弦逆变电源，该电源的全部功能由单片机控制实现，具有输出电压、频率稳定，效率高，保护功能齐全的特点。

本实用新型主要包括直流推挽升压电路、正弦逆变电路、输出滤波电路、驱动电路、采样电路、主控制器和点阵液晶构成。其中，直流升压部分将输入电压升高至输出正弦交流电的峰值以上的母线直流电压，正弦逆变部分将母线直流电压逆变后经输出滤波电路得到正弦式交流电，采样电路则对母线电压、母线电流、输出电压、输出电流、输入电压进行采样，以实现短路保护、过压欠压保护、过流保护、闭环稳压等功能。驱动电路的功能是将驱动信号的逻辑电平进行匹配放大，以满足驱动功率管的要求。控制电路的功能是产生驱动信号，并对采样信号进行处理，以实现复杂的***功能。点阵液晶的功能是显示***工作信息，如果输出电压、电流以及保护信息等。

本实用新型主控制器选用STM32F103VE增强型单片机，STM32系列单片机是意法半导体公司专门为高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的产品。此单片机采用哈佛结构，使处理器可以同时进行取址和数据读写操作，处理器的性能高达1.25MIPS/MHz.支持单周期硬件乘除法，最高时钟频率72M，最大可达512kB片上Flash及64kB片上RAM.同时具有多达30路PWM及3个12位精度的ADC等众多适合做逆变及电机驱动的外设。在本***中用于产生PWM、SPWM驱动信号，并对采样信号进行处理，以完成稳压反馈及保护功能，并驱动点阵液晶显示***信息。考虑实际的功率管及驱动芯片的速度，升压PWM波的频率为20kHz，逆变SPWM波的频率为18kHz.根据调制方法的不同，SPWM驱动信号形式可以分为：双极性、单极性和单极性倍频。由于双极性调制失真度小，故本设计中SPWM采用双极性驱动方式。

点阵液晶：选用LPH7366型点阵液晶，具有超低功耗的特点。用于显示***当前的工作状态，如输出电压、输出电流、输入电压等信息。同时指示***是否处于保护以及处于何种保护状态。

辅助电源：为***不同部分提供不同的电压电需求，由直流输入电压经LM2596—5V降压到5.0V后一部分为采样电路供电，另一部分经LDO稳压器LM117—3.3V稳压到3.3V供处理器及点阵液晶使用。同时，由推挽变压器的一个辅助绕组得到20V左右的电压，经整流滤波及LM2596-ADJ稳压到15V后供驱动电路使用。

驱动电路：选用东芝半导体公司生产的高速光耦隔离型IGBT/MOSFET驱动芯片TLP250.TLP250具有隔离电压高、驱动能力强、开关速度快等特点。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种基于STM32高性能全数字式正弦波逆变电源，其特征在于：包含直流推挽升压电路、正弦逆变电路、输出滤波电路、驱动电路、采样电路、微控制器模块、点阵液晶和辅助电源模块，其中，所述直流推挽升压电路、正弦逆变电路、输出滤波电路依次连接，所述驱动电路的输出端分别与直流推挽升压电路、正弦逆变电路的输入端连接，所述采样电路的输入端分别与直流推挽升压电路、正弦逆变电路、输出滤波电路的输出端连接，所述采样电路的输出端连接微控制器模块的输入端，所述微控制器模块的输出端分别连接驱动电路和点阵液晶的输入端；所述辅助电源模块的输出端分别连接驱动电路、采样电路、微控制器模块和点阵液晶的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种基于STM32高性能全数字式正弦波逆变电源，其特征在于：所述微控制器模块采用STM32F103VE增强型单片机。

3.根据权利要求1所述的一种基于STM32高性能全数字式正弦波逆变电源，其特征在于：所述点阵液晶的芯片型号为LPH7366。

4.根据权利要求1所述的一种基于STM32高性能全数字式正弦波逆变电源，其特征在于：所述驱动电路的芯片型号为TLP250。

5.根据权利要求1所述的一种基于STM32高性能全数字式正弦波逆变电源，其特征在于：所述采样电路采用电流互感器与电压互感器。