專利名稱:逆變電源的制作方法
本實(shí)用新型涉及一種逆變電源。
目前 所采用的逆變電源中大多數(shù)只有一次變換，即只有直流——交流變換過(guò)程，還含有輸出變壓器。這種逆變電源，如果采用較低的變換頻率，例如工頻50Hz，為使勵(lì)磁電流不太大和鐵芯不產(chǎn)生磁飽和，采用的輸出變壓器必然比較龐大，致使該逆變電源體積大、重量重、造價(jià)高；如果 變換的頻率較高，則對(duì)輸出變壓器的性能要求高(如要求變壓器損耗小，漏感小，分布電容小等)，因而使該逆變電源造價(jià)高或因沒(méi)有適合的材料制造輸出變壓器而難于實(shí)現(xiàn)逆變。這里所指的輸出變壓器，是指從其次級(jí)線圈輸出交流電供給逆變電路負(fù)載的變壓器。
本實(shí)用新型的任務(wù)是研制出一種造價(jià)低的逆變電源，不管進(jìn)行較低頻逆變或較高頻逆變，無(wú)論直流電源電壓如何(0伏除外)，都能輸出電壓值符合要求的交流電。
本實(shí)用新型是一個(gè)含有直流——直流變換過(guò)程和直流——交流變換過(guò)程的逆變電源，其特征在于至少由直流——直流變換電路和不含輸出變壓器的直流——交流逆變電路構(gòu)成。它的工作原理是直流——直流變換電路將直流電源電壓變換為另一直流電壓，供給無(wú)輸出變壓器的直流——交流逆變電路進(jìn)行逆變，便得到了交流電。交流電的電壓大小由供給直流——交流逆變電路的直流電壓所限定，頻率則是直流——交流逆變電路的工作頻率。
本實(shí)用新型的逆變電源，在直流——直流變換電路與無(wú)輸出變壓器的直流——交流逆變電路構(gòu)成的基礎(chǔ)上，還可增加一些電路，使其性能更好。例如，在其輸出端加一低通濾波器，抑制輸出交流電中可能產(chǎn)生干擾的高次諧波。又如，增加一個(gè)直流穩(wěn)壓電路，將直流——直流變換電路輸出的直流電穩(wěn)壓后供給無(wú)輸出變壓器的直流——交流逆變電路進(jìn)行逆變，從而使輸出的交流電電壓穩(wěn)定，直流穩(wěn)壓電路還可以做成輸出直流電壓可調(diào)形式，從而使輸出的交流電電壓也可調(diào)。有時(shí)，當(dāng)直流——交流逆變電路是一個(gè)OCL功放電路時(shí)，需要直流——直流變換電路供給兩組極性不同的直流電，因此，該直流——直流變換電路最好由有輸出變壓器的逆變電路與整流電路和瀘波電路構(gòu)成，其工作頻率是任意的，與該逆變電源輸出的交流電頻率無(wú)關(guān)。因此可選擇一適中的工作頻率，使得其中的輸出變壓器可以做得體積小，重量輕、造價(jià)低，也使濾波電路可用較小的儲(chǔ)能元件(電感器、電容器)。
該直流——直流變換電路也可以是各種類型的開(kāi)關(guān)式直流穩(wěn)壓電路，開(kāi)關(guān)式直流穩(wěn)壓電路的開(kāi)關(guān)頻率應(yīng)該是較高的，使得其中的變壓器或電感可做得較小。當(dāng)然，在它的輸出端不必增加其它直流穩(wěn)壓電路。
該逆變電源中的無(wú)輸出變壓器的直流——交流逆變電路可以是使用各種半導(dǎo)體器件的各種橋式逆變電路，例如，晶體管橋式多諧振蕩電路，以周期性觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)的晶體管橋式雙穩(wěn)態(tài)電路，可控硅橋式逆變電路等；也可以是以各種正弦波、方波等信號(hào)驅(qū)動(dòng)的OTL、OCL、BTL功率放大電路；還可以是能輸出多相交流電的不含輸出變壓器的逆變電路，如能輸出三相交流電的可控硅三相并聯(lián)逆變電路。該無(wú)輸出變壓器的逆變電路，可以做成逆變頻率是可調(diào)的。例如，當(dāng)無(wú)輸出變壓器的逆變電路是晶體管橋式雙穩(wěn)態(tài)電路時(shí)，調(diào)節(jié)觸發(fā)信號(hào)的頻率便可使逆變頻率可調(diào)。
本逆變電源的直流——直流變換電路由有輸出變壓器的逆變電路與整流電路和濾波電路構(gòu)成，可以通過(guò)開(kāi)關(guān)的切換，使它的電路工作在對(duì)電池充電的狀態(tài)，這時(shí)，電路的工作是這樣的直流——直流變換電路不再進(jìn)行直流——直流變換，其中的整流電路和濾波電路則對(duì)交流電源的交流電進(jìn)行整流和濾波以獲得較平穩(wěn)的直流電，供給直流——交流逆變電路進(jìn)行逆變。逆變頻率應(yīng)當(dāng)與該逆變電源工作在逆變狀態(tài)時(shí)、直流——直流變換電路的工作頻率大致相同。逆變獲得的交流電輸送到直流——直流變換電路中的輸出變壓器的次級(jí)(今作初級(jí)用)，從輸出變壓器初級(jí)(今作次級(jí)用)輸出的交流電經(jīng)整流便可對(duì)電池充電，也可作其他用途。整流元件可以利用直流——直流變換電路中的保護(hù)二極管。
該逆變電源，無(wú)論直流電源電壓是多少(0伏除外)，都能通過(guò)調(diào)節(jié)將其逆變?yōu)殡妷悍弦蟮慕涣麟姟?br>本發(fā)明的解決方案，可進(jìn)一步用以下附圖進(jìn)行說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明所設(shè)計(jì)的逆變電源電路圖，整個(gè)電路包括有直流——直流變換電路〔11〕和無(wú)輸出變壓器的直流——交流逆變電路〔12〕。
圖2是圖1所示電路的輸出波形圖。
圖1中直流——直流變換電路〔11〕是由有輸出變壓器的逆變電路〔13〕和整流電路〔14〕及濾波電路〔15〕組成的。
有輸出變壓器的逆變電路〔13〕是由晶體管T1和T2、電阻R1～R6、電容C1和C2組成的多諧振蕩器與晶體管T3和T4、輸出變壓器B、二極管D1和D2組成的推挽級(jí)構(gòu)成。
整流電路〔14〕是一個(gè)橋式整流電路，它由二極管D3～D6組成。
濾波電路〔15〕是一個(gè)電容濾波器，它由C3組成。
無(wú)輸出變壓器的直流——交流逆變電路〔12〕是一個(gè)輸出單相交流電的橋式逆變電路，更具體地說(shuō)，是一個(gè)晶體管橋式多諧振蕩器，它由晶體管T5～T8、二極管D7～D14、電阻R7～R14、電容C4～C7組成。逆變后的交流電直接由A、B兩端輸出。
整個(gè)電路的工作是以T1和T2為核心的多諧振蕩器產(chǎn)生自激振蕩，分別從T1、T2的發(fā)射極輸出矩形脈沖，激勵(lì)以T3、T4為核心的推挽級(jí)，使T3和T4交替地導(dǎo)通和截止，在輸出變壓器B的次級(jí)便可獲得一定電壓的矩形波交流電。交流電經(jīng)整流電路〔14〕整流和濾波電路〔15〕濾波，變?yōu)檩^平穩(wěn)的直流電，其電壓為U，方向是上正下負(fù)。這時(shí)，直流——直流變換電路〔11〕完成了直流——直流變換過(guò)程，它輸出的直流電，供給無(wú)輸出變壓器的直流——交流逆變電路〔12〕，使由T5～T8為核心的晶體管橋式多諧振蕩器產(chǎn)生自激振蕩，振蕩時(shí)，以T5和T8為一組，T6和T7為另一組，兩組晶體管交替地導(dǎo)通和截止。當(dāng)T5和T8導(dǎo)通，而T6和T7截止時(shí)，AB兩端的電壓uAB＝u(忽略晶體管壓降)；當(dāng)T5和T8截止，而T6和T7導(dǎo)通時(shí)，AB兩端的電壓uAB＝－u(忽略晶體管壓降)。如此過(guò)程不斷重復(fù)，從而產(chǎn)生了圖2所示的輸出交流電壓uAB的波形。交流電壓uAB的波形是方波，uAB的最大值和有效值在數(shù)值上均等于u。
另外，D1和D2的作用是分別保護(hù)T3和T4的，同時(shí)有助于提高有輸出變壓器的逆變電路〔13〕的變換效率；D7～D10的作用是分別保護(hù)T5～T8，以免其發(fā)射結(jié)擊穿；D11～D14則是為逆變電源的電感性負(fù)載起續(xù)流的作用；R11～R14的作用是防止C4～C7由放電轉(zhuǎn)為充電的瞬間沖擊電流過(guò)大而損壞T5～T8。
圖1中，有關(guān)一些器件的數(shù)值應(yīng)滿足下面條件R1＝R2，R3＝R4，R5＝R6，C1＝C2，匝數(shù)
N1＝N2，R7＝R8＝R9＝R10，R11＝R12＝R13＝R14，C4＝C5＝C6＝C7逆變電路〔13〕的工作頻率為f1＝1／1.4 R1C1；逆變電路〔12〕的工作頻率，也就是整個(gè)電路輸出交流電的頻率為f1＝1／1.4(R7＋R12)C7。
本實(shí)用新型的一個(gè)典型實(shí)施例，是其電阻R1＝R2＝400Ω；R3＝R4＝22Ω；電容C1＝C2＝2μF，C3＝200μF，C4＝C5＝C6＝C7＝6μF；電阻R7＝R8＝R9＝R10＝2.2KΩ，R11＝R12＝R13＝R14＝180Ω；輸出變壓器B用標(biāo)準(zhǔn)鐵芯GEI型，截面積26毫米×33毫米，材料為D42——0.35，繞組N1＝N2＝8匝，漆包線直徑為2.5mm，N3＝80匝，漆包線直徑為1.12mm；各晶體管hFE＞30，T1和T2的BVceo≥25V，Icm≥1.5A，T3和T4的BVceo≥60V，Icm≥30A，T5、T6、T7、T8的BVceo≥250V，Icm≥2.5A；二極管D1和D2的VRM≥60V，IF≥10A，D3、D4、D5、D6的VRM≥250V，IF≥1.5A，D11、D12、D13、D14的VRM≥250V，IF≥1A；直流電源Ec＝24V。在這種情況下，在該電路〔10〕的輸出端A、B上，可以取得220V、50Hz的方波交流電，最大輸出功率可達(dá)500W。其中有輸出變壓器的逆變電路工作頻率約為900Hz(893Hz)。
在上述的典型實(shí)施例中，若將電容C4、C5、C6、C7改為6000PF，則在圖1中電路的輸出端A、B上，可取得220V，50KHz的方波交流電，最大輸出功率仍為500W。當(dāng)然，T5～T8和D7～D14應(yīng)能工作在50KHz的頻率上。
圖3是能對(duì)電池充電的逆變電源線路圖。K1～K11是11刀兩擲開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)在1時(shí)為逆變狀態(tài)，在2時(shí)為充電狀態(tài)。
逆變時(shí)，C、D端空出不用，直流電源置于E處，逆變后的交流電由G、H端輸出。充電時(shí)，交流電源由C、D端輸入，G、H端空出，被充電的電池置于E處。
權(quán)利要求
1.一種逆變電源，其特征是整個(gè)電路最少含有直流-直流變換電路[11]和直流-交流逆變電路[12]兩部分，直流-直流變換電路[11]是由有輸出變壓器B的、具有一定變換頻率的逆變電路[13]和整流電路[14]及濾波電路[15]組成，逆變電路[13]由外直流電源供電，其輸出變壓器B的次級(jí)并接整流電路[14]，整流電路[14]的輸出端并接上濾波電路[15]，直流-交流逆變電路[12]不含輸出變壓器，并接在濾波電路[15]后面，交流電壓從AB兩點(diǎn)輸出。
2.一種如權(quán)利要求
1所述逆變電源，其特征是有輸出變壓器的逆變電路〔13〕是由晶體管T1和T2、電阻R1～R6、電容C1和C2所組成的多諧振蕩器與晶體管T3和T4、輸出變壓器B、保護(hù)二極管D1和D2組成的推挽級(jí)構(gòu)成，晶體管T3和T4的基極分別接T1和T2的射極輸出，集電極接輸出變壓器B的初級(jí)兩端點(diǎn)，變壓器B的初級(jí)中間抽頭接直流電源正端，負(fù)端接地，D1、D2分別并接在T3、T4的集電極。
3.一種如權(quán)利要求
1所述的逆變電源，其特征是整流電路〔14〕是由整流二極管D3～D6所組成的橋式整流電路。
4.一種如權(quán)利要求
1所述的逆變電源，其特征是濾波電路〔15〕是由濾波電容C3構(gòu)成。
5.一種如權(quán)利要求
1所述的逆變電源，其特征是直流——交流逆變電路〔12〕由晶體管T5～T8和二極管D7～D14、電阻R7～R14、電容器C4～C7所組成的晶體管橋式多諧振蕩器構(gòu)成。
專利摘要
本實(shí)用新型涉及一種逆變電源。本逆變電源最少由直流——直流變換電路和直流——交流逆變電路組成，在直流——交流逆變電路中采用無(wú)輸出變壓器的輸送方式，大大降低了成本，另外加進(jìn)瀘波等電路，提高整個(gè)電路性能。還可通過(guò)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換后對(duì)電池充電，做到一物多用。本逆變電源的功率、頻率和輸出電壓可根據(jù)需要而設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)H02M7/537GK86208052SQ86208052
公開(kāi)日1988年4月20日 申請(qǐng)日期1986年10月8日
發(fā)明者馮小劍 申請(qǐng)人:馮小劍導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan