CN215498740U - 高压变频电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了高压变频电源，涉及电源技术领域，包括电源模块，整流变压模块，直流变频逆变模块，电压调节模块，高压整流模块，采样模块，主控制模块；所述整流变压模块用于将AC‑DC转换并调节直流电，直流变频逆变模块用于将DC‑AC转换和控制交流电的电压幅值和频率，电压调节模块用于调节交流电，高压整流模块用于将AC‑DC转换，采样模块用于检测输出电压与电流，主控制模块用于接收信号、驱动电源工作、输出控制信号和数据信号。本实用新型高压变频电源采用可控硅整流器对高压侧的电压进行整流处理，具有控制高电压的能力，并且采用IPM智能功率开关器件，不仅具有开关的功能，还对开关具保护功能，增加了电源的安全性和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源技术领域，具体是高压变频电源。
背景技术
高压变频电源是一种适用高电压中的AC-DC-AC转换的电源装置，随着智能控制及电力电子技术的发展，变频电源技术的应用越来越广泛，变频电源因其优良的控制性能和较高的输出效率已被广泛使用在各工业、民用等领域，同时随着高压输电技术的不断发展，使得整个高压设备对于供电电源的安全可靠性提出了更高的要求，但是目前传统的高压变频电源的逆变过程中大都采用单一的MOSFET或者IGBT作为开关元件，开关元件自身无法做到很好的保护效果，在高压工作下存在较大的安全隐患，高压变频电源的稳定性和可靠性得不到保障。
发明内容
本实用新型实施例提供高压变频电源，以解决上述背景技术中提出的问题。
依据本实用新型实施例中，提供高压变频电源，该高压变频电源包括：电源模块，整流变压模块，直流变频逆变模块，电压调节模块，高压整流模块，采样模块，主控制模块，通信模块和报警模块；
所述电源模块，用于为该高压变频电源提供交流电压；
所述整流变压模块，用于将所述电源模块输出的交流电压转换为直流电压，用于改变输出的直流电压；
所述直流变频逆变模块，用于将所述整流变压模块输出的直流电压逆变为交流电；用于控制输出交流电的电压幅值和频率；
所述电压调节模块，用于改变所述直流变频逆变模块输出的交流电压；
所述高压整流模块，用于将所述电压调节模块输出的交流电压转化为直流电压；
所述采样模块，用于检测所述直流变频逆变模块输出交流电的电压信号和电流信号，用于检测所述高压整流模块输出直流电压的电压信号；
所述主控制模块，用于接收所述采样模块输出的电压信号和电流信号，用于驱动所述整流变压模块和直流变频工作，用于输出控制信号和数据信号；
所述通信模块，用于接收所述主控制模块输出的数据信号，用于与用户端进行数据交互；
所述报警模块，用于接收主控制模块输出的控制信号并发出声光报警。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型高压变频电源采用可控硅整流器对高压侧的电压进行整流处理，具有控制高电压的能力，并且采用IPM智能功率开关器件，不仅具有开关的功能，还对开关具有过热短路保护，增加了该高压变频电源的安全性和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实例提供的高压变频电源的原理方框示意图。
图2为本实用新型实例提供的高压变频电源电路图。
图3为图2中高压变频电源的采样模块电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参见图1，本实用新型实施例提供高压变频电源，该高压变频电源包括：电源模块1，整流变压模块2，直流变频逆变模块3，电压调节模块4，高压整流模块5，采样模块6，主控制模块7，通信模块8和报警模块9；
具体地，电源模块1，用于为该高压变频电源提供交流电压；所述电源模块1连接整流变压模块2的第一端；
整流变压模块2，用于将所述电源模块1输出的交流电压转换为直流电压，用于改变输出的直流电压；所述整流变压模块2的第二端连接整流变频逆变模块3的第一端；
直流变频逆变模块3，用于将所述整流变压模块2输出的直流电压逆变为交流电；用于控制输出交流电的电压幅值和频率；所述直流变频逆变模块3的第二端连接电压调节模块4的第一端和采样模块6的第一端；
电压调节模块4，用于改变所述直流变频逆变模块3输出的交流电压；所述电压调节模块4的第二端连接高压整流模块5的第一端；
高压整流模块5，用于将所述电压调节模块4输出的交流电压转化为直流电压；所述高压整流模块5的第二端连接采样模块6的第二端；
采样模块6，用于检测所述直流变频逆变模块3输出交流电的电压信号和电流信号，用于检测所述高压整流模块5输出直流电压的电压信号；所述采样模块6的第三端连接主控制模块7的第三端；
主控制模块7，用于接收所述采样模块6输出的电压信号和电流信号，用于驱动所述整流变压模块2和直流变频工作，用于输出控制信号和数据信号；所述主控制模块7的第一端连接整流变压模块2的第一端，主控制模块7的第二端连接直流变频逆变模块3的第三端；
通信模块8，用于接收所述主控制模块7输出的数据信号，用于与用户端进行数据交互；
报警模块9，用于接收主控制模块7输出的控制信号并发出声光报警；所述通信模块8连接主控制模块7的第四端，报警模块9连接主控制模块7的第五端。
在具体实施例中，上述电源模块1可采用电网或者配电柜提供所需的交流电压；上述整流变压模块2可采用可控硅组成的全桥式整流器将交流电转换为直流电，并可采用BUCK控制电路进行降压处理；上述直流变频逆变模块3了采用IPM（Intelligent PowerModule，智能功率模块）智能功率开关控制方式控制电源进行变频和逆变；上述电压调节模块4可采用变压器的方式进行电源调节；上述高压整流模块5可采用高压整流器U2将输入的交流电转换为直流电；上述采样模块6可采用电流传感器U3或者电压传感器分别对电流和电压进行采样，也可通过电阻分压式进行电压采样；上述主控制模块7可采用DSP或者单片机的控制方式接收数据和控制该高压变频电源工作；上述通信模块8可采用GPRS（Generalpacket radio service，通用无线分组业务）通信、以太网通信、LoRa（Long Range，长距离）通信中的一种实现与监控中心的无线数据交互；上述报警模块9采用声光报警，在此不做赘述。
实施例2：在实施例1的基础上，请参阅图2和图3，在本实用新型所述的高压变频电源的一个具体实施例中，所述电源模块1包括电压源AC、熔断器F1、第一电容C1、第一电阻R1、第二电容C2和第二电阻R2；所述整流变压模块2包括第一可控硅SCR1、第二可控硅SCR2、第三可控硅SCR3、第四可控硅SCR4；
具体地，电压源AC通过熔断器F1连接第一电容C1、第二电阻R2、第一可控硅SCR1的阳极和第二可控硅SCR2的阴极，电压源AC的另一端连接第一电阻R1、第二电容C2、第三可控硅SCR3的阳极和第四可控硅SCR4的阴极，第二电阻R2的另一端连接第二电容C2的另一端，第一电容C1的另一端连接第一电阻R1的另一端，第一可控硅SCR1的阴极连接第三可控硅SCR3的阴极，第二可控硅SCR2的阳极连接第四可控硅SCR4的阳极；
进一步地，所述整流变压模块2还包括压敏电阻RV、第三电容C3、第一开关管K1、第一二极管D1、第一电感L1和第四电容C4；
具体地，压敏电阻RV连接第三电容C3、第三可控硅SCR3的阴极和第一开关管K1的集电极，压敏电阻RV的另一端连接第三电容C3的另一端、第四可控硅SCR4的阳极、第一二极管D1的阳极和第四电容C4的第一端，第一开关管K1的发射极连接第一电感L1和第一二极管D1的阴极，第一电感L1的另一端连接第四电容C4的第二端。
进一步地，所述直流变频逆变模块3包括第一开关芯片J1、第二开关芯片J2、第三开关芯片J3和第四开关芯片J4；所述主控制模块7包括第一控制器U1；具体地，第一开关芯片J1的第一端连接第四电容C4的第二端和第二开关芯片J2的第一端，第一开关芯片J1的第二端连接第三开关芯片J3的第一端，第二开关芯片J2的第二端连接第四开关芯片J4的第一端，第三开关芯片J3的第二端连接第四芯片的第二端和第四电容C4的第一端，第一开关芯片J1的第三端、第二开关芯片J2的第三端、第三开关芯片J3的第三端和第四开关芯片J4的第三端分别连接第一控制器U1的第二端、第三端、第四端和第五端，第一控制器U1的第一端连接第一开关管K1的栅极。
进一步地，所述电压调节模块4包括第一变压器W1；所述高压整流模块5包括高压整流器U2和第七电容C7；
具体地，第一变压器W1的第一端连接第二开关芯片J2的第二端，第一变压器W1的第二端连接第一开关芯片J1的第二端，第一变压器W1的第三端连接高压整流器U2的第一端，第一变压器W1的第四端连接高压整流器U2的第二端，高压整流器U2的第三端通过第七电容C7连接高压整流器U2的第四端。
进一步地，所述采样模块6包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电容R5和第六电容R6；
具体地，第三电阻R3的第一端连接高压整流器U2的第三端和第五电容R5，第三电阻R3的第二端连接连接第五电容R5的另一端、第四电阻R4、第六电容R6和第一控制器U1的第六端，第四电阻R4的另一端和第六电容R6的另一端连接高压整流器U2的第四端。
进一步地，所述采样模块6还包括电流传感器U3、基准电压源V1、比较器A1、逻辑芯片U4、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7；
具体地，电流传感器U3的输出端连接比较器A1的反相端，比较器A1的同相端连接基准电压源V1，比较器A1的输出端连接逻辑芯片U4的第二端，逻辑芯片U4的第三端连接第一控制器U1的第八端，第五电阻R5连接第一变压器W1的第二端，第五电阻R5的另一端通过第六电阻R6连接第一控制器U1的第七端和第七电阻R7，第七电阻R7的另一端接地。
在具体实施例中，上述第一开关管K1可采用IGBT的控制方式，通过第一控制器U1驱动控制，该第一开关管K1、第一二极管D1、第一电感L1和第四电容C4组成BUCK降压电路，降低输入的电压；上述第一开关芯片J1、第二开关芯片J2、第三开关芯片J3和第四开关芯片J4可选用有高速、低概率的IGBE芯片和优选的门级驱动以及保护电路构成的IPM智能功率开关控制电源的逆变和变频功能，降低损耗的同时，且对开关具有过热过压短路保护，并且该第一开关芯片J1、第二开关芯片J2、第三开关芯片J3和第四开关芯片J4需通过光耦进行隔离驱动控制；上述电流传感器U3可选用霍尔电流传感器U3；上述第一控制器U1可采用DSP控制核心板进行数据的接收和驱动控制，在此可选用TMS320F28335；上述比较器A1可选用LM358或者TL082比较器，基准电压电压源AC为设定值。
在本实用实施例中，通过整流变压模块2将电源模块1提供的交流电压整流为直流电压，并通过BUCK电路改变输出的电压值，BUCK电路由主控制模块7驱动控制，输出的直流电通过直流变频逆变模块3进行进一步的转换，将直流电转换为交流电，逆变的过程由主控制模块7驱动控制，电压调节模块4将输出的交流电进行隔离并调节，最终通过高压整流模块5将交流电转换为平滑的高压直流电输出，采样模块6检测高压整流模块5和直流变频逆变模块3输出的电压电流信号反馈给主控制模块7，主控制模块7进一步控制高压整流模块5、直流变频逆变模块3和报警模块9的工作，并将检测数据通过通信模块8传输给用户终端，其中主控制模块7根据第一控制器U1内部的软件***进行数据的处理和开关的驱动控制。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.高压变频电源，其特征在于：
该高压变频电源包括：电源模块，整流变压模块，直流变频逆变模块，电压调节模块，高压整流模块，采样模块，主控制模块；
所述电源模块，用于为该高压变频电源提供交流电压；
所述整流变压模块，用于将所述电源模块输出的交流电压转换为直流电压，用于改变输出的直流电压；
所述直流变频逆变模块，用于将所述整流变压模块输出的直流电压逆变为交流电；用于控制输出交流电的电压幅值和频率；
所述电压调节模块，用于改变所述直流变频逆变模块输出的交流电压；
所述高压整流模块，用于将所述电压调节模块输出的交流电压转化为直流电压；
所述采样模块，用于检测所述直流变频逆变模块输出交流电的电压信号和电流信号，用于检测所述高压整流模块输出直流电压的电压信号；
所述主控制模块，用于接收所述采样模块输出的电压信号和电流信号，用于驱动所述整流变压模块和直流变频工作，用于输出控制信号和数据信号。
2.根据权利要求1所述的高压变频电源，其特征在于，该高压变频电源还包括通信模块和报警模块；
所述通信模块，用于接收所述主控制模块输出的数据信号，用于与用户端进行数据交互；
所述报警模块，用于接收主控制模块输出的控制信号并发出声光报警；
所述通信模块连接主控制模块的第四端，报警模块连接主控制模块的第五端。
3.根据权利要求1所述的高压变频电源，其特征在于，所述电源模块包括电压源、熔断器、第一电容、第一电阻、第二电容和第二电阻；所述整流变压模块包括第一可控硅、第二可控硅、第三可控硅、第四可控硅；
所述电压源通过熔断器连接第一电容、第二电阻、第一可控硅的阳极和第二可控硅的阴极，电压源的另一端连接第一电阻、第二电容、第三可控硅的阳极和第四可控硅的阴极，第二电阻的另一端连接第二电容的另一端，第一电容的另一端连接第一电阻的另一端，第一可控硅的阴极连接第三可控硅的阴极，第二可控硅的阳极连接第四可控硅的阳极。
4.根据权利要求3所述的高压变频电源，其特征在于，所述整流变压模块还包括压敏电阻、第三电容、第一开关管、第一二极管、第一电感和第四电容；
所述压敏电阻连接第三电容、第三可控硅的阴极和第一开关管的集电极，压敏电阻的另一端连接第三电容的另一端、第四可控硅的阳极、第一二极管的阳极和第四电容的第一端，第一开关管的发射极连接第一电感和第一二极管的阴极，第一电感的另一端连接第四电容的第二端。
5.根据权利要求4所述的高压变频电源，其特征在于，所述直流变频逆变模块包括第一开关芯片、第二开关芯片、第三开关芯片和第四开关芯片；所述主控制模块包括第一控制器；
所述第一开关芯片的第一端连接第四电容的第二端和第二开关芯片的第一端，第一开关芯片的第二端连接第三开关芯片的第一端，第二开关芯片的第二端连接第四开关芯片的第一端，第三开关芯片的第二端连接第四芯片的第二端和第四电容的第一端，第一开关芯片的第三端、第二开关芯片的第三端、第三开关芯片的第三端和第四开关芯片的第三端分别连接第一控制器的第二端、第三端、第四端和第五端，第一控制器的第一端连接第一开关管的栅极。
6.根据权利要求5所述的高压变频电源，其特征在于，所述电压调节模块包括第一变压器；所述高压整流模块包括高压整流器和第七电容；
所述第一变压器的第一端连接第二开关芯片的第二端，第一变压器的第二端连接第一开关芯片的第二端，第一变压器的第三端连接高压整流器的第一端，第一变压器的第四端连接高压整流器的第二端，高压整流器的第三端通过第七电容连接高压整流器的第四端。
7.根据权利要求6所述的高压变频电源，其特征在于，所述采样模块包括第三电阻、第四电阻、第五电容和第六电容；
所述第三电阻的第一端连接高压整流器的第三端和第五电容，第三电阻的第二端连接连接第五电容的另一端、第四电阻、第六电容和第一控制器的第六端，第四电阻的另一端和第六电容的另一端连接高压整流器的第四端。
8.根据权利要求7所述的高压变频电源，其特征在于，所述采样模块还包括电流传感器、基准电压源、比较器、逻辑芯片、第五电阻、第六电阻和第七电阻；
所述电流传感器的输出端连接比较器的反相端，比较器的同相端连接基准电压源，比较器的输出端连接逻辑芯片的第二端，逻辑芯片的第三端连接第一控制器的第八端，第五电阻连接第一变压器的第二端，第五电阻的另一端通过第六电阻连接第一控制器的第七端和第七电阻，第七电阻的另一端接地。
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