專利名稱：正弦波車載逆變器的逆變控制電路及正弦波車載逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車載逆變器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種正弦波車載逆變器的逆變控制電路及相應(yīng)的正弦波車載逆變器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有車載逆變器的模塊框圖如圖1所示，包括直流濾波電路10、DC/DC升壓電路20、DC/AC逆變電路30和交流濾波電路40，以及用于產(chǎn)生PWM波控制DC/DC升壓電路20的升壓控制電路50及用于產(chǎn)生SPWM波控制DC/AC逆變電路30的逆變控制電路60。直流輸入后先經(jīng)過直流濾波電路10以減少紋波電流和抑制電磁干擾，再經(jīng)過DC/DC升壓電路20將DC12V或DC24V變換到高壓直流，然后經(jīng)過DC/AC逆變電路30將高壓直流轉(zhuǎn)換成SPWM正弦波脈寬調(diào)制的方波，最后經(jīng)過交流濾波電路40輸出AC220V/50HZ或AC110V/60HZ的正弦波交流電壓，如通過單相插座輸出該交流電壓。如圖2所示，逆變控制電路60具體包括輸出電壓檢測(cè)電路67、逆變微控制器68和驅(qū)動(dòng)電路69。輸出電壓檢測(cè)電路67連接交流濾波電路40的交流輸出端，將交流輸出電壓反饋給逆變微控制器68，逆變微控制器68根據(jù)交流輸出電壓的大小計(jì)算輸出的SPWM波的脈沖寬度，將SPWM波經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路69發(fā)送控制信號(hào)給DC/AC逆變電路30實(shí)現(xiàn)DC/AC逆變。當(dāng)檢測(cè)到交流輸出電壓低于設(shè)定值時(shí)，逆變微控制器68增大SPWM波的脈沖寬度，使交流輸出電壓升高；當(dāng)檢測(cè)到交流輸出電壓高于設(shè)定值時(shí)，逆變微控制器68減小SPWM波的脈沖寬度，使交流輸出電壓下降，即自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出的SPWM波的脈沖寬度，從而使交流輸出電壓保持穩(wěn)定。該過程具體如圖3所示，逆變微控制器68根據(jù)反饋的交流輸出電壓實(shí)際值和交流輸出電壓設(shè)定值計(jì)算SPWM 波調(diào)制系數(shù)和SPWM波占空比，然后輸出SPWM波。然而，在上述方案中首先要準(zhǔn)確測(cè)量交流輸出電壓的有效值的大小，而交流輸出電壓的有效值的采樣計(jì)算是較為困難的，不僅要有足夠的采樣次數(shù)，逆變微控制器68還要進(jìn)行大量的計(jì)算。如果檢測(cè)交流輸出電壓的峰值再計(jì)算有效值，受采樣次數(shù)和輸出波形的影響，檢測(cè)結(jié)果會(huì)存在誤差。同時(shí)在進(jìn)行比例積分控制時(shí)，需要設(shè)定合適的比例系數(shù)和積分系數(shù)，否則當(dāng)輸入電壓變化和負(fù)載變化時(shí)會(huì)出現(xiàn)超調(diào)或振蕩現(xiàn)象，使輸出電壓不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有車載逆變器的逆變控制電路輸出SPWM波時(shí)計(jì)算處理較為復(fù)雜的缺陷，提供一種正弦波車載逆變器的逆變控制電路及相應(yīng)的車載逆變器。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種正弦波車載逆變器的逆變控制電路，包括電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路、電壓修正模塊、SPWM波發(fā)生模塊和驅(qū)動(dòng)電路；所述電壓檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路與正弦波車載逆變器的DC/AC逆變電路的直流輸入端相連，分別將檢測(cè)的直流輸入電壓和直流輸入電流發(fā)送給電壓修正模塊；
所述電壓修正模塊與所述電壓檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路相連，將根據(jù)所述直流輸入電流修正的直流輸入電壓修正值發(fā)送給SPWM波發(fā)生模塊；所述SPWM波發(fā)生模塊與所述電壓修正模塊相連，將根據(jù)直流輸入電壓修正值和輸出交流電壓設(shè)定值計(jì)算產(chǎn)生的SPWM波發(fā)送給所述驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)正弦波車載逆變器的DC/AC逆變電路。在根據(jù)本發(fā)明所述的正弦波車載逆變器的逆變控制電路中，所述電壓修正模塊和SPWM波發(fā)生模塊集成在逆變微控制器中。 在根據(jù)本發(fā)明所述的正弦波車載逆變器的逆變控制電路中，所述電流檢測(cè)電路包括第一運(yùn)放1C、電阻R8-R11和電容C4-C5，所述第一運(yùn)放IC的正向輸入端通過電阻R9與所述DC/AC逆變電路的直流電流檢測(cè)端相連，且第一運(yùn)放IC的正向輸入端通過電容C4接地，所述第一運(yùn)放IC的反向輸入端通過電阻R8接地，所述第一運(yùn)放IC的反向輸入端和信號(hào)輸出端之間連有電阻R10，所述第一運(yùn)放IC的信號(hào)輸出端通過電阻Rll和電容C5接地，且所述電阻Rll和電容C5之間的節(jié)點(diǎn)接入所述逆變微控制器。在根據(jù)本發(fā)明所述的正弦波車載逆變器的逆變控制電路中，所述電壓修正模塊進(jìn)一步包括:線路壓降計(jì)算單元和減法器；所述線路壓降計(jì)算單元與所述電流檢測(cè)單元相連，將根據(jù)所述直流輸入電流和線路阻抗計(jì)算的線路壓降發(fā)送給減法器；所述減法器與所述線路壓降計(jì)算單元和電壓檢測(cè)單元相連，將所述直流輸入電壓與線路壓降的差值作為直流輸入電壓修正值發(fā)送給所述SPWM波發(fā)生模塊。本發(fā)明還提供了一種正弦波車載逆變器，包括直流濾波電路、DC/DC升壓電路、DC/AC逆變電路、交流濾波電路和升壓控制電路，以及如上所述的正弦波車載逆變器的逆變控制電路。實(shí)施本發(fā)明的正弦波車載逆變器的逆變控制電路及相應(yīng)的正弦波車載逆變器，具有以下有益效果:本發(fā)明通·過電壓檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路將DC/AC逆變電路的直流輸入電壓和直流輸入電流信號(hào)送到電壓修正模塊，電壓修正模塊將根據(jù)檢測(cè)的直流輸入電流修正直流輸入電壓，發(fā)送直流輸入電壓修正值給SPWM波發(fā)生模塊，計(jì)算并輸出SPWM波給驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)DC/AC逆變電路；本發(fā)明改變了現(xiàn)有車載逆變器輸出電壓反饋控制模式，而是采用直流電壓前饋控制加直流電流補(bǔ)償調(diào)節(jié)輸出電壓，不需要復(fù)雜的交流電壓檢測(cè)計(jì)算和比例積分運(yùn)算，可以節(jié)省微控制器的資源；并且響應(yīng)快，不會(huì)出現(xiàn)輸出電壓超調(diào)和振蕩，且輸出穩(wěn)定、工作可靠。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:圖1是現(xiàn)有車載逆變器的模塊框圖；圖2是現(xiàn)有車載逆變器中逆變控制電路的具體框圖；圖3是現(xiàn)有車載逆變器中逆變控制電路的SPWM波發(fā)生的過程示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明的正弦波車載逆變器的逆變控制電路的模塊框圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明的正弦波車載逆變器的部分電路的原理圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明的正弦波車載逆變器的逆變控制電路的具體電路圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。請(qǐng)參閱圖4，為根據(jù)本發(fā)明的正弦波車載逆變器的穩(wěn)壓逆變控制電路的模塊框圖。如圖4所示，該正弦波車載逆變器的逆變控制電路60至少包括電壓檢測(cè)電路61、電流檢測(cè)電路62、電壓修正模塊63、SPWM波發(fā)生模塊64和驅(qū)動(dòng)電路69。而正弦波車載逆變器的電路如圖1中所示，包括直流濾波電路10、DC/DC升壓電路20、DC/AC逆變電路30和交流濾波電路40，以及用于產(chǎn)生PWM波控制DC/DC升壓電路20的升壓控制電路50及用于產(chǎn)生SPWM波控制DC/AC逆變電路30的逆變控制電路60，該逆變控制電路60采用如圖4所示的逆變控制電路60。其中，電壓檢測(cè)電路61和電流檢測(cè)電路62與正弦波車載逆變器的DC/AC逆變電路30的直流輸入端相連，分別將檢測(cè)的DC/AC逆變電路30的直流輸入電壓和直流輸入電流發(fā)送給電壓修正模塊63 。DC/DC升壓電路20將升壓后的高壓直流提供給DC/AC逆變電路30，電壓檢測(cè)電路61檢測(cè)該直流輸入電壓，電流檢測(cè)電路62檢測(cè)該直流輸入電流。電壓修正模塊63與電壓檢測(cè)電路61相連，接收電壓檢測(cè)電路61輸出的直流輸入電壓。該電壓修正模塊63還與電流檢測(cè)電路62相連，接收電流檢測(cè)電路62輸出的直流輸入電流，根據(jù)檢測(cè)的直流輸入電壓和直流輸入電流進(jìn)行計(jì)算，輸出修正后的直流輸入電壓給SPWM波發(fā)生模塊64。即:直流電壓修正值=直流輸入電壓-線路壓降，其中，線路壓降=直流輸入電流X線路阻抗。如圖4所示，電壓修正模塊可以進(jìn)一步包括:線路壓降計(jì)算單元和減法器。其中，線路壓降計(jì)算單元與電流檢測(cè)單元62相連，將根據(jù)直流輸入電流和線路阻抗計(jì)算的線路壓降發(fā)送給減法器。減法器與線路壓降計(jì)算單元和電壓檢測(cè)單元61相連，將直流輸入電壓與線路壓降的差值作為直流輸入電壓修正值發(fā)送給SPWM波發(fā)生模塊64。SPWM波發(fā)生模塊64與電壓修正模塊63相連，裝載電壓修正模塊63發(fā)送的直流輸入電壓修正值，并根據(jù)交流輸出電壓設(shè)定值和直流輸入電壓修正值計(jì)算確定SPWM波的脈沖占空比，并輸出對(duì)應(yīng)的SPWM波給驅(qū)動(dòng)電路69。在本發(fā)明中，SPWM波發(fā)生模塊64產(chǎn)生的SPWM波通過驅(qū)動(dòng)電路69進(jìn)行信號(hào)放大后驅(qū)動(dòng)DC/AC逆變電路30實(shí)現(xiàn)DC/AC逆變。對(duì)本發(fā)明交流輸出電壓穩(wěn)壓控制方式說明如下:由于交流輸出電壓的大小是由DC/AC逆變電路30逆變前的直流輸入電壓大小和控制逆變的SPWM波的占空比決定，因此只要測(cè)量出逆變前的直流輸入電壓，就可以計(jì)算出滿足逆變輸出交流電壓有效值所需的SPWM波占空比?？紤]到負(fù)載電流大小會(huì)對(duì)輸出電壓產(chǎn)生影響，這是由于當(dāng)SPWM波占空比不變時(shí)，相對(duì)于空載，負(fù)載電流會(huì)產(chǎn)生線路壓降，包括DC/AC逆變電路30中的場(chǎng)效應(yīng)管、交流濾波電路40中的電感及線路的壓降，使輸出電壓降低，且負(fù)載越大，線路壓降越大，輸出電壓降低越多。通過測(cè)量DC/AC逆變電路30的直流輸入電流和線路阻抗，計(jì)算出線路壓降，將檢測(cè)的直流輸入電壓減去線路壓降得到直流輸入電壓修正值，根據(jù)直流輸入電壓修正值計(jì)算SPWM波的占空比，使輸出電壓在不同直流輸入電壓、不同負(fù)載大小都能保持穩(wěn)定。當(dāng)直流輸入電壓變化時(shí)，電壓修正模塊63輸出電壓變化，SPWM波發(fā)生模塊64計(jì)算輸出的SPWM波的占空比變化，即直流輸入電壓減小時(shí)，直流輸入電壓修正值也減小，SPWM波的占空比增大；直流輸入電壓增大時(shí)，直流輸入電壓修正值也增大，SPWM波的占空比減小，總之不管直流輸入電壓增大或減小，交流輸出電壓不變，保持穩(wěn)定，即實(shí)現(xiàn)了電壓前饋控制，具有響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，直流輸入電流變化，電壓修正模塊63輸出的直流輸入電壓修正值變化，SPWM波發(fā)生模塊64計(jì)算輸出的SPWM波的占空比變化，即負(fù)載增大時(shí)，直流輸入電流增大，而直流輸入電壓修正值減小，SPWM波的占空比增大；負(fù)載減小時(shí)，直流輸入電流減小，而直流輸入電壓修正值增大，SPWM波的占空比減小，總之不管負(fù)載增大或減小，交流輸出電壓不變，即通過電流補(bǔ)償調(diào)節(jié)，負(fù)載變化時(shí)交流輸出電壓同樣能保持穩(wěn)定。請(qǐng)參閱圖5，為根據(jù)本發(fā)明的正弦波車載逆變器的部分電路原理圖。如圖5所示，DC/DC升壓電路20的變壓器將低壓直流信號(hào)升壓后由變壓器輸出端T-1和T-2輸出通過整流橋，即二極管D1-D4輸入至電容El，以提供給DC/AC逆變電路30。DC/AC逆變電路30主要包括由場(chǎng)效應(yīng)管M1-M4組成的H形橋式逆變電路，分別由控制信號(hào)M1G-M4G控制其導(dǎo)通和斷開。交流濾波電路40由濾波電感LI和濾波電容C2組成，將逆變的交流電壓通過交流電壓輸出端ACl和AC2輸出。DC/AC逆變電路30的直流電壓檢測(cè)端VSDC為電容El的正極，電流采樣電阻RS串聯(lián)在電容El的負(fù)極和逆變電路下橋臂公共端之間，且直流電流檢測(cè)端VCT2與直流電壓檢測(cè)端VSDC之間連有濾波電容Cl。請(qǐng)參閱圖6，為根據(jù)本發(fā)明的正弦波車載逆變器的穩(wěn)壓逆變控制電路的具體電路圖。如圖6所示，本發(fā)明中的電壓修正模塊63和SPWM波發(fā)生模塊64可以集成在逆變微控制器68中實(shí)現(xiàn)。電壓檢測(cè)電路61包括電阻R1-R7，以及電容C3。其中，直流電壓檢測(cè)端VSDC通過依次串聯(lián)的電阻R1-R6進(jìn)行 分壓，且電阻R5-R6之間的節(jié)點(diǎn)通過電阻R7輸入至逆變微控制器68的第一輸入端,且逆變微控制器68的第一輸入端通過電容C3接地。電流檢測(cè)電路62包括第一運(yùn)放1C、電阻R8-R11和電容C4-C5。第一運(yùn)放IC的正向輸入端通過電阻R9與DC/AC逆變電路30的直流電流檢測(cè)端VCT2相連，且第一運(yùn)放IC的正向輸入端通過電容C4接地，第一運(yùn)放IC的反向輸入端通過電阻R8接地，第一運(yùn)放IC的反向輸入端和信號(hào)輸出端之間連有電阻R10。第一運(yùn)放IC的信號(hào)輸出端通過電阻Rll輸入至逆變微控制器68的第二輸入端，且逆變微控制器68的第二輸入端通過電容C5接地。逆變微控制器68中的電壓修正模塊63根據(jù)直流輸入電壓和直流輸入電流計(jì)算出直流輸入電壓修正值，輸出給SPWM波發(fā)生模塊64。SPWM波發(fā)生模塊64根據(jù)交流輸出電壓設(shè)定值和直流輸入電壓修正值計(jì)算出SPWM波的脈沖占空比，并輸出對(duì)應(yīng)的SPWM波如PWMA-PWMD,該SPWM波通過驅(qū)動(dòng)電路69進(jìn)行信號(hào)放大后即M1G-M4G來驅(qū)動(dòng)DC/AC逆變電路30逆變。本發(fā)明還相應(yīng)提供了一種正弦波車載逆變器，包括如圖1所示的直流濾波電路、DC/DC升壓電路、DC/AC逆變電路、交流濾波電路和升壓控制電路，該正弦波車載逆變器還包括如上所述的正弦波車載逆變器的逆變控制電路。該逆變控制電路可以采用圖4中所示的原理框圖實(shí)現(xiàn)。綜上所示，本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)是改變現(xiàn)有的正弦波車載逆變器輸出電壓反饋控制模式，而是采用直流電壓前饋控制加直流電流補(bǔ)償調(diào)節(jié)使輸出電壓保持穩(wěn)定。本發(fā)明技術(shù)方案不需要復(fù)雜的交流電壓檢測(cè)計(jì)算和比例積分運(yùn)算，可以節(jié)省微控制器的資源。同時(shí)，本技術(shù)方案采用的電壓前饋控制和電流補(bǔ)償調(diào)節(jié)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，不會(huì)出現(xiàn)輸出電壓超調(diào)和振蕩，且輸出穩(wěn)定、工作可靠。本發(fā)明是根據(jù)特定實(shí)施例進(jìn)行描述的，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白在不脫離本發(fā)明范圍時(shí)，可進(jìn)行各種變化和等同替換。此外，為適應(yīng)本發(fā)明技術(shù)的特定場(chǎng)合，可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行諸多修改而不脫離其保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明并不限于在此公開的特定實(shí)施例，而包括所有落入到權(quán)利要求 保護(hù)范圍的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種正弦波車載逆變器的逆變控制電路，其特征在于，包括電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路、電壓修正模塊、SPWM波發(fā)生模塊和驅(qū)動(dòng)電路； 所述電壓檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路與正弦波車載逆變器的DC/AC逆變電路的直流輸入端相連，分別將檢測(cè)的直流輸入電壓和直流輸入電流發(fā)送給電壓修正模塊； 所述電壓修正模塊與所述電壓檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路相連，將根據(jù)所述直流輸入電流修正的直流輸入電壓修正值發(fā)送給SPWM波發(fā)生模塊； 所述SPWM波發(fā)生模塊與所述電壓修正模塊相連，將根據(jù)直流輸入電壓修正值和輸出交流電壓設(shè)定值計(jì)算產(chǎn)生的SPWM波發(fā)送給所述驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)正弦波車載逆變器的DC/AC逆變電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正弦波車載逆變器的逆變控制電路，其特征在于，所述電壓修正模塊和SPWM波發(fā)生模塊集成在逆變微控制器中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的正弦波車載逆變器的逆變控制電路，其特征在于，所述電流檢測(cè)電路包括第一運(yùn)放1C、電阻R8-R11和電容C4-C5，所述第一運(yùn)放IC的正向輸入端通過電阻R9與所述DC/AC逆變電路的直流電流檢測(cè)端相連，且第一運(yùn)放IC的正向輸入端通過電容C4接地，所述第一運(yùn)放IC的反向輸入端通過電阻R8接地，所述第一運(yùn)放IC的反向輸入端和信號(hào)輸出端之間連有電阻R10，所述第一運(yùn)放IC的信號(hào)輸出端通過電阻Rll和電容C5接地，且所述電阻Rll和電容C5之間的節(jié)點(diǎn)接入所述逆變微控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正弦波車載逆變器的逆變控制電路，其特征在于，所述電壓修正模塊進(jìn)一步包括:線路壓降計(jì)算單元和減法器； 所述線路壓降計(jì)算單元與所述電流檢測(cè)單元相連，將根據(jù)所述直流輸入電流和線路阻抗計(jì)算的線路壓降發(fā)送給減法器； 所述減法器與所述線路壓降計(jì)算單元和電壓檢測(cè)單元相連，將所述直流輸入電壓與線路壓降的差值作為直流輸入電壓修正值發(fā)送給所述SPWM波發(fā)生模塊。
5.一種正弦波車載逆變器，其特征在于，包括直流濾波電路、DC/DC升壓電路、DC/AC逆變電路、交流濾波電路和升壓控制電路，以及權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的正弦波車載逆變器的逆變控制電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種正弦波車載逆變器的逆變控制電路及相應(yīng)的正弦波車載逆變器，該逆變控制電路包括電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路、電壓修正模塊、SPWM波發(fā)生模塊和驅(qū)動(dòng)電路；其中，電壓檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路與正弦波車載逆變器的DC/AC逆變電路的直流輸入端相連，分別將檢測(cè)的直流輸入電壓和直流輸入電流發(fā)送給電壓修正模塊；電壓修正模塊將根據(jù)檢測(cè)的直流輸入電流修正直流輸入電壓，發(fā)送直流輸入電壓修正值給SPWM波發(fā)生模塊，計(jì)算并輸出SPWM波給驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)DC/AC逆變電路將直流轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的交流。本發(fā)明采用直流電壓前饋控制加直流電流補(bǔ)償調(diào)節(jié)使輸出交流電壓穩(wěn)定，不需要復(fù)雜的交流電壓檢測(cè)計(jì)算和比例積分運(yùn)算，可以節(jié)省資源，且輸出穩(wěn)定、工作可靠。
文檔編號(hào)H02M7/537GK103248258SQ20121003021
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月10日
發(fā)明者謝勇, 萬小平 申請(qǐng)人:美固電子(深圳)有限公司