專利名稱：一種適于微小功率逆變的直流升壓電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直流升壓電路，具體的涉及一種適于微小功率逆變的直流升壓電路。
背景技術(shù)：
光伏(PV)電池產(chǎn)生直流電，直流電經(jīng)控制器存儲(chǔ)于蓄電池。蓄電池電壓隨著電量的變化會(huì)在12V左右波動(dòng)。大多數(shù)的家用電器都要求交流220V供電，并且對(duì)交流電的幅值 和波形質(zhì)量要求很高。傳統(tǒng)逆變裝置一般采用先逆變后升壓的方式，成本高、電路復(fù)雜、調(diào) 試?yán)щy且波形質(zhì)量不是很好。高頻逆變裝置是將蓄電池直流電先經(jīng)直流升壓生成穩(wěn)定的 330V直流電，再經(jīng)逆變電路轉(zhuǎn)換成50HZ、220V交流電的裝置。電路相對(duì)簡(jiǎn)單、成本較低，采 用數(shù)字化的控制方法，調(diào)試簡(jiǎn)單，波形質(zhì)量也有了很大改善。我國(guó)的光伏發(fā)電行業(yè)尚處在起步階段，并網(wǎng)發(fā)電的規(guī)范和技術(shù)都不是很成熟，離 實(shí)際應(yīng)用還有一段距離。但家用或是便攜式獨(dú)立的光伏發(fā)電系統(tǒng)的市場(chǎng)已經(jīng)逐步打開，這 就為微小功率的光伏逆變裝置提供的廣闊的發(fā)展空間。目前，逆變裝置的DC向AC轉(zhuǎn)換電路的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，且轉(zhuǎn)換效率也非常高， 可以實(shí)現(xiàn)94%以上的轉(zhuǎn)換效率。直流升壓電路的發(fā)展?jié)摿€很大，提高直流升壓電路的轉(zhuǎn) 換效率對(duì)提高逆變裝置的轉(zhuǎn)換效率意義重大。

發(fā)明內(nèi)容
直流升壓電路是逆變裝置中的一項(xiàng)十分重要的環(huán)節(jié)，其發(fā)展水平對(duì)逆變裝置的性 能起到一定的決定作用。本發(fā)明為提高轉(zhuǎn)換效率提出一種將PV陣列生成儲(chǔ)存于蓄電池的 低壓12V直流電轉(zhuǎn)換成330V直流電的微小功率光伏逆變的直流升壓電路。本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下，一種適于微小功率逆變的直流升壓電路包括兩路 對(duì)稱的推挽電路，輸出結(jié)果相疊加，產(chǎn)生380V的交流電，其變壓器的次級(jí)線圈串接在一一 起；整流濾波電路將380V交流電，整流濾波生成330V直流電，所述整流濾波電路采用全波 整流濾波，由四個(gè)二極管組成的整流橋串聯(lián)電感和電容組成的濾波電路構(gòu)成；PWM生成及 穩(wěn)壓控制電路主要包括第二電阻、第三電阻、穩(wěn)壓管、比較器、二極管、光耦、PWM控制器，第 二電阻和第三電阻對(duì)整流濾波電路生成的330V直流電進(jìn)行分壓，與穩(wěn)壓管穩(wěn)定的參考電 壓經(jīng)比較器進(jìn)行比較輸出高低電平，高低電平經(jīng)二極管，光耦隔離，加到PWM控制器的差分 放大器反向輸入端，差分放大器的正向輸入端接入穩(wěn)定的參考電壓。兩路對(duì)稱推挽升壓電路的變壓器的次級(jí)線圈分別接在整流濾波電路的交流輸入 端，整流濾波電路的直流輸出端VH接PWM生成及穩(wěn)壓控制電路。推挽升壓電路中的四個(gè)開關(guān)器件(Q5、Q6、Q7、Q8)在高頻開關(guān)信號(hào)下工作，并且兩 個(gè)為一組在PWM信號(hào)控制下交替導(dǎo)通。差分放大器動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)PWM輸出信號(hào)的脈寬，當(dāng)直 流電壓高于330V時(shí)，脈寬占空比為0%，當(dāng)直流電壓低于330V時(shí)脈寬占空比為50%。所述PWM生成及穩(wěn)壓控制電路具體電路連接為第二電阻(R2)與第三電阻(R3)的一端串聯(lián)后接到比較器(Ul)的同向輸入端，第四電阻(R4)的一端接到15V電源上，另一 端與穩(wěn)壓管(Dl)的副端連接后接到比較器(Ul)的反向輸入端，比較器(Ul)的輸出端接到 二極管(D2)正向輸入端，二極管(D2)的輸出端接到光耦(U4)的輸入端，光耦(U4)的輸出 一端接到差分放大器(U3)的反向輸入端，另一端通過(guò)第五電阻(R5)接地，第六電阻(R6) 一端接PWM控制器生成的參考電壓，另一端接電阻第七電阻(R7)、第八電阻(R8)相連接的 一端，第七電阻(R7)的另一端接到差分放大器(U3)的同向輸入端，第八電阻(R8)的另一 端接地。本發(fā) 明所涉及的直流升壓電路，適用于微小功率的光伏逆變裝置。電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； 采用兩組推挽電路疊加的升壓方式，轉(zhuǎn)換效率較普通的反激電路高，對(duì)器件的參數(shù)要求不 高；電路生產(chǎn)成本較低。


圖1是微小功率逆變裝置的總體框圖；圖2是本發(fā)明的直流升壓電路；圖3是本明電路中的PWM生成及穩(wěn)壓控制電路。圖中，蓄電池1，直流升壓電路2，DC向AC變換電路13，推挽升壓電路17、18，整流 濾波電路26，PWM生成及穩(wěn)壓控制電路46。
具體實(shí)施例方式圖1為微小功率逆變裝置的總體框圖。蓄電池1存儲(chǔ)光伏電池產(chǎn)生的直流電，并將 直流電加到直流升壓電路2。直流升壓電路2將蓄電池1的12V直流電升壓至穩(wěn)定的330V 直流電，并將330V的直流電，加到DC向AC變換電路13。DC向AC變換電路13，將穩(wěn)定的 330V直流電，轉(zhuǎn)換成工頻220V的交流電。DC向AC變換電路13 是典型的全橋逆變電路，四個(gè)MOS管Ql、Q2、Q3、Q4構(gòu)成逆 變?nèi)珮?，SPWM控制及MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)四個(gè)MOS管Ql、Q2、Q3、Q4的通斷，全橋逆變電 路后接由Li、Cl構(gòu)成的LC濾波電路。電阻Rl為一個(gè)阻性負(fù)載。圖2為本發(fā)明的直流升壓電路。采用了在本領(lǐng)域內(nèi)公知的推挽升壓電路拓?fù)?。?流升壓電路將兩組對(duì)稱的推挽升壓電路17、18輸出結(jié)果疊加，以將蓄電池1的在12V左右 波動(dòng)的直流電轉(zhuǎn)化為380V的交流電。整流濾波電路26將380V的交流電轉(zhuǎn)化為330V的直 流電，整流濾波電路采用全波整流，由四個(gè)二極管組成的整流橋串聯(lián)電感L2和電容C2組 成。兩對(duì)稱推挽升壓電路的變壓器T1、T2的次級(jí)線圈分別接在整流濾波電路的整流橋的交 流輸入端。整流濾波電路的直流輸出端VH接PWM生成及穩(wěn)壓控制電路46。推挽升壓電路 中的四個(gè)開關(guān)器件Q5、Q6、Q7、Q8在高頻開關(guān)信號(hào)下工作，并且兩個(gè)為一組在PWM信號(hào)15、 16控制下交替導(dǎo)通。這四個(gè)開關(guān)的功率損耗占總體損耗很大的比重。圖3為圖2中所示的PWM生成及穩(wěn)壓控制電路46。電阻R2、R3對(duì)330V的直流電 進(jìn)行分壓，與穩(wěn)壓管Dl穩(wěn)定的參考電壓經(jīng)比較器U1，進(jìn)行比較輸出高低電平。高低電平經(jīng) 二極管D2，光耦U4隔離，加到PWM控制器U2的差分放大器U3反向輸入端。差分放大器U3 的正向輸入端接入穩(wěn)定的參考電壓。動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)PWM輸出信號(hào)15和16的脈寬，當(dāng)直流電 壓高于330V時(shí)，脈寬占空比為0%，當(dāng)直流電壓低于330V時(shí)脈寬占空比為50%，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓控制的效果。
圖3所示PWM生成及穩(wěn)壓控制電路具體電路連接如下第二電阻R2與第三電阻 R3的一端串聯(lián)后接到比較器Ul的同向輸入端。第四電阻R4的一端接到15V電源上，另一 端與穩(wěn)壓管Dl的副端連接后接到比較器Ul的反向輸入端。比較器Ul的輸出端接到二極 管D2正向輸入端，D2的輸出端接到光耦U4的輸入端。光耦U4的輸出一端接到差分放大 器U3的反向輸入端，另一端通過(guò)第五電阻R5接地。第六電阻R6 —端接到PWM控制器生成 的參考電壓Vref，另一端接到電阻第七電阻R7、第八電阻R8相連接的一端，第七電阻R7的 另一端接到差分放大器U3的同向輸入端，第八電阻R8的另一端接地。
權(quán)利要求
一種適于微小功率逆變的直流升壓電路，包括推挽升壓電路、整流濾波電路、PWM生成及穩(wěn)壓控制電路，其特征在于兩路對(duì)稱的推挽電路(17、18)輸出結(jié)果相疊加，產(chǎn)生380V的交流電，其變壓器(T1、T2)的次級(jí)線圈串接在一起；整流濾波電路將380V交流電，整流濾波生成330V直流電；PWM生成及穩(wěn)壓控制電路主要包括第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、穩(wěn)壓管(D1)、比較器(U1)、二極管(D2)、光耦(U4)、PWM控制器(U2)，第二電阻(R2)和第三電阻(R3)對(duì)整流濾波電路生成的330V直流電進(jìn)行分壓，與穩(wěn)壓管(D1)穩(wěn)定的參考電壓經(jīng)比較器(U1)進(jìn)行比較輸出高低電平，高低電平經(jīng)二極管(D2)，光耦(U4)隔離，加到PWM控制器(U2)的差分放大器(U3)反向輸入端，差分放大器(U3)的正向輸入端接入穩(wěn)定的參考電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流升壓電路，其特征在于所述整流濾波電路采用全波整 流濾波，由四個(gè)二極管組成的整流橋串聯(lián)電感(L2)和電容(C2)組成的濾波電路構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直流升壓電路，其特征在于兩路對(duì)稱推挽升壓電路 (17,18)的變壓器(T1、T2)的次級(jí)線圈分別接在整流濾波電路的交流輸入端，整流濾波電 路的直流輸出端(VH)接PWM生成及穩(wěn)壓控制電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流升壓電路，其特征在于推挽升壓電路中的四個(gè)開關(guān)器 件(Q5、Q6、Q7、Q8)在高頻開關(guān)信號(hào)下工作，并且兩個(gè)為一組在PWM信號(hào)(15、16)控制下交 替導(dǎo)通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流升壓電路，其特征在于差分放大器(U3)動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié) PWM輸出信號(hào)(15、16)的脈寬，當(dāng)直流電壓高于330V時(shí)，脈寬占空比為0%，當(dāng)直流電壓低 于330V時(shí)脈寬占空比為50%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流升壓電路，其特征在于所述PWM生成及穩(wěn)壓控制電路 具體電路連接為第二電阻(R2)與第三電阻(R3)的一端串聯(lián)后接到比較器(U1)的同向輸 入端，第四電阻(R4)的端接到15V電源上，另一端與穩(wěn)壓管(D1)的副端連接后接到比較器 (U1)的反向輸入端，比較器(U1)的輸出端接到二極管(D2)正向輸入端，二極管(D2)的輸 出端接到光耦(U4)的輸入端，光耦(U4)的輸出一端接到差分放大器(U3)的反向輸入端， 另一端通過(guò)第五電阻(R5)接地，第六電阻(R6) —端接PWM控制器生成的參考電壓，另一端 接電阻第七電阻(R7)、第八電阻(R8)相連接的一端，第七電阻(R7)的另一端接到差分放大 器(U3)的同向輸入端，第八電阻(R8)的另一端接地。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適于微小功率逆變的直流升壓電路，由兩路對(duì)稱的推挽電路、整流濾波電路、PWM生成及穩(wěn)壓控制電路構(gòu)成，兩路對(duì)稱的推挽電路輸出結(jié)果相疊加，產(chǎn)生380V的交流電；整流濾波電路將380V交流電，整流濾波生成330V直流電；PWM生成及穩(wěn)壓控制電路中第二電阻(R2)和第三電阻(R3)對(duì)整流濾波電路生成的330V直流電進(jìn)行分壓，與穩(wěn)壓管(D1)穩(wěn)定的參考電壓經(jīng)比較器(U1)進(jìn)行比較輸出高低電平，高低電平經(jīng)二極管(D2)、光耦(U4)，加到PWM控制器(U2)的差分放大器(U3)反向輸入端，差分放大器(U3)的正向輸入端接入穩(wěn)定的參考電壓。本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；采用兩組推挽電路疊加的升壓方式，轉(zhuǎn)換效率較普通的反激電路高，對(duì)器件的參數(shù)要求不高；電路生產(chǎn)成本較低。
文檔編號(hào)H02M3/337GK101860221SQ20101016914
公開日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月5日
發(fā)明者袁磊, 魏學(xué)業(yè) 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)