可調壓調頻逆變電源制造技術

一種可調壓調頻逆變電源，主要目的在于提供一種損耗小、效率高的逆變器電源。其特征在于：此電源還包括一個由調壓單片機控制模塊和調頻單片機控制模塊構成的控制電路，主電路中的開關元件均采用場效應管，調壓單片機控制模塊輸出的高低電平作為工頻變壓器和高頻斬波單元的脈寬調制信號，以實現控制所述MOS管的開通和關斷；調頻單片機控制模塊亦輸出高低電平作為全橋逆變電路的脈寬調制信號，以實現控制IPP26CN10N型大功率開關管的開通和關斷，此模塊中單片機上的定時器初始值設定端作為頻率調整信號的輸入端。本種逆變器電源與傳統工頻逆變器電源相比，體積小、重量輕，而且采用本種逆變器電源可以提高供電系統效率、大大降低系統損耗。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種應用于工業供電領域中的電源。
技術介紹
當前，電力電子作為節能、節材、自動化、智能化、機電一體化的基礎，正朝著應用技術高頻化、硬件結構模塊化、產品性能綠色化的方向發展。目前在許多需要高頻電壓的場合，例如無線電能傳輸，實驗用高頻電源等，在這些場合下，對逆變電源的要求已經越來越高，傳統的工頻逆變器電源由于存在體積大、損耗多、效率低等問題已經在一定程度上限制了供電系統效率的提高，并且使系統損耗居高不下。
技術實現思路
為了解決
技術介紹
中所提到的技術問題，本技術提供一種可調壓調頻逆變電源，該種電源與傳統工頻逆變器電源相比，體積小、重量輕，而且采用本種逆變器電源可以提高供電系統效率、大大降低系統損耗。本技術的技術方案是該種可調壓調頻逆變電源，包括工頻變壓器和全橋整流單元、高頻斬波單元、高頻變壓器、高頻整流濾波單元以及全橋逆變電路單元構成的主電路，其獨特之處在于所述逆變電源還包括一個由調壓單片機控制模塊和調頻單片機控制模塊構成的控制電路，所述調壓單片機控制模塊和調頻單片機控制模塊均采用AT89C51單片機；所述主電路中的開關元件均采用場效應管，其中，所述工頻變壓器和高頻斬波單元中的場效應管采用型號為IRF640的MOS管，所述全橋逆變電路單元中的場效應管采用IPP26CN10N型大功率開關管；所述調壓單片機控制模塊中單片機的P2. O端口輸出的高低電平作為工頻變壓器和高頻斬波單元的脈寬調制信號，此單片機的P2. O端口連接至電壓調整驅動電路的控制信號輸入端，所述電壓調整驅動電路的驅動信號輸出端連接至所述MOS管的控制端，以實現控制所述MOS管的開通和關斷；所述調頻單片機控制模塊中單片機亦通過其上的P2. O端口輸出的高低電平作為全橋逆變電路的脈寬調制信號，此單片機的P2. O端口連接至逆變器調整驅動電路的控制信號輸入端，所述逆變器調整驅動電路的驅動信號輸出端連接至所述IPP26CN10N型大功率開關管的控制端，以實現控制所述IPP26CN10N型大功率開關管的開通和關斷，所述調頻單片機控制模塊中單片機上的定時器初始值設定端作為頻率調整信號的輸入端。本技術具有如下有益效果本種逆變電源利用智能控制芯片作為核心控制部件產生高頻逆變所需的PWM信號，經隔離驅動電路、觸發電路驅動電力電子器件實現電能的通斷控制，進而實現交流電能輸出。由于采用智能控制芯片，PWM信號電壓和頻率可以通過編程改變，從而實現輸出交流電的電壓和頻率調節。與傳統工頻逆變器相比，高頻逆變器具有體積小、重量輕、損耗小、效率高等優點，采用高頻調壓逆變器是提高供電系統效率、降低系統損耗的重要手段，尤其對于對電能利用效率要求嚴格的用電設備，本種逆變電源能夠確保電能利用效率的達標。附圖說明圖1是本技術的系統構成框圖。圖2是本技術所涉及的電壓調整電路原理圖。圖3是本技術所涉及的逆變電路調整原理圖。圖4是本技術所述調壓單片機控制模塊的電氣原理圖。圖5是本技術所述電壓調整驅動電路的電氣原理圖。圖6是本技術所述調頻單片機控制模塊的電氣原理圖。圖7和圖8組合后構成本技術所述逆變器調整驅動電路的完整電氣原理圖。具體實施方式以下結合附圖對本技術作進一步說明由圖1所示，該種可調壓調頻逆變電源，包括工頻變壓器和全橋整流單元、高頻斬波單元、高頻變壓器、高頻整流濾波單元以及全橋逆變電路單元構成的主電路，其獨特之處在于所述逆變電源還包括一個由調壓單片機控制模塊和調頻單片機控制模塊構成的控制電路，調壓單片機控制模塊和調頻單片機控制模塊的電氣原理圖分別如圖4和圖5所示，所述調壓單片機控制模塊和調頻單片機控制模塊均采用AT89C51單片機；所述主電路中的開關元件均采用場效應管，其中，所述工頻變壓器和高頻斬波單元中的場效應管采用型號為IRF640的MOS管，所述全橋逆變電路單元中的場效應管采用IPP26CN10N型大功率開關管。本技術所涉及的電壓調整電路原理圖如圖2所示，在單片機的控制下對MOS管進行控制，按照設定的PWM信號進行處理，這種設計下MOS管的驅動電路簡單，電路可靠性高，在MOS管的開通期間導通電壓幾乎為0，關斷期間電流為接近0，從而使電路的損耗降的很小，只要在直流側加入合適的整流電容使電壓平穩輸出，即可保證輸出電壓的穩定。圖中，原邊變壓器為高頻變壓器，磁芯采用鐵氧體EER42磁芯，根據查詢到的參數，EER42磁芯的最大磁通密度5960高斯，設計高頻變壓器匝數比為1:1，可承受200V電壓，需滿足設計的43. 2V的電壓，并留有較大的裕量，防止電源出現故障，燒壞高頻變壓器，當MOS管開通時，高頻變壓器原邊儲存電能，關斷時通過副邊釋放電能，通過調節輸出電能的多少來調節電壓，即通過PWM信號的占空比來調節輸出電壓，經過電容濾波，當電壓和容值選擇合適時，輸出穩定的直流電壓，供逆變器使用。這里的占空比的調節通過按鍵輸出到單片機，由單片機控制輸出不同的PWM信號，經驅動電路，控制MOS管的開通和關斷。開關器件根據輸入電壓43. 2V，開關頻率IOOkHz，選擇MOS管型號為IRF640。所述調壓單片機控制模塊中單片機的P2. O端口輸出的高低電平作為工頻變壓器和高頻斬波單元的脈寬調制信號，此單片機的P2. O端口連接至電壓調整驅動電路的控制信號輸入端，所述電壓調整驅動電路的驅動信號輸出端連接至所述MOS管的控制端，以實現控制所述MOS管的開通和關斷。電壓調整驅動電路的電氣原理圖如圖5所示，調壓單片機控制模塊的電路如圖4所示，調壓單片機控制模塊主要實現掃描顯示控制、按鍵控制、報警等功能。主要通過P2. O端口輸出的高低電平來控制調壓開關管的導通和關斷，通過按鍵改變定時器的初始值來調節輸出PWM信號的占空比來調節電壓。圖3是本技術所涉及的逆變電路調整原理圖，采用全橋逆變結構，具體實現時，要求輸出電壓上限頻率為15kHz，電壓上限值為36V，額定功率為20W。根據需要選用IPP26CN10N作為開關元件，其額定工作電壓為100V，電流為35A，開通和關斷時間分別為14ns 和 16ns。圖6是調頻單片機控制模塊的電氣原理圖，圖7和圖8組合后構成本技術所述逆變器調整驅動電路的完整電氣原理圖。如圖所示，調頻單片機控制模塊中單片機亦通過其上的P2. O端口輸出的高低電平作為全橋逆變電路的脈寬調制信號，此單片機的P2. O端口連接至逆變器調整驅動電路的控制信號輸入端，所述逆變器調整驅動電路的驅動信號輸出端連接至所述IPP26CN10N型大功率開關管的控制端，以實現控制所述IPP26CN10N型大功率開關管的開通和關斷，所述調頻單片機控制模塊中單片機上的定時器初始值設定端作為頻率調整信號的輸入端。本種逆變電源采用單片機控制以按鍵操作的控制模式，通過按鍵向單片機輸入命令，單片機進行計算，然后單片機輸出相應電壓和頻率的PWM信號。根據輸入的調壓需求，調節調制波的占空比，實現輸出電壓5-36V、輸出頻率lkHz-15kHz的范圍內調節，通過調制斬波電路的占空比，改變斬波電路的輸出直流電壓，也就是改變逆變電路直流側的電壓，從而實現交流輸出電壓的幅值調節，并保證輸出電壓在任何幅值下都是標準的方波，波形畸變小。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種可調壓調頻逆變電源，包括工頻變壓器和全橋整流單元、高頻斬波單元、高頻變壓器、高頻整流濾波單元以及全橋逆變電路單元構成的主電路，其特征在于：所述逆變電源還包括一個由調壓單片機控制模塊和調頻單片機控制模塊構成的控制電路，所述調壓單片機控制模塊和調頻單片機控制模塊均采用AT89C51單片機；所述主電路中的開關元件均采用場效應管，其中，所述工頻變壓器和高頻斬波單元中的場效應管采用型號為IRF640?的MOS管，所述全橋逆變電路單元中的場效應管采用IPP26CN10N?型大功率開關管；所述調壓單片機控制模塊中單片機的P2.0端口輸出的高低電平作為工頻變壓器和高頻斬波單元的脈寬調制信號，此單片機的P2.0端口連接至電壓調整驅動電路的控制信號輸入端，所述電壓調整驅動電路的驅動信號輸出端連接至所述MOS管的控制端，以實現控制所述MOS管的開通和關斷；所述調頻單片機控制模塊中單片機亦通過其上的P2.0端口輸出的高低電平作為全橋逆變電路的脈寬調制信號，此單片機的P2.0端口連接至逆變器調整驅動電路的控制信號輸入端，所述逆變器調整驅動電路的驅動信號輸出端連接至所述IPP26CN10N?型大功率開關管的控制端，以實現控制所述IPP26CN10N?型大功率開關管的開通和關斷，所述調頻單片機控制模塊中單片機上的定時器初始值設定端作為頻率調整信號的輸入端。...

【技術特征摘要】
1. 一種可調壓調頻逆變電源，包括工頻變壓器和全橋整流單元、高頻斬波單元、高頻變壓器、高頻整流濾波單元以及全橋逆變電路單元構成的主電路，其特征在于所述逆變電源還包括一個由調壓單片機控制模塊和調頻單片機控制模塊構成的控制電路，所述調壓單片機控制模塊和調頻單片機控制模塊均采用AT89C51單片機；所述主電路中的開關元件均采用場效應管，其中，所述工頻變壓器和高頻斬波單元中的場效應管采用型號為IRF640的 MOS管，所述全橋逆變電路單元中的場效應管采用IPP26CN10N型大功率開關管；所述調壓單片機控制模塊中單片機的P2. O端口輸出的高低電平作為工頻變壓器和高頻斬波單元的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陶國彬，張秀艷，趙玉峰，李杰，徐玉強，王巍，
申請(專利權)人：東北石油大學，
類型：實用新型
國別省市：