一种针对逆变器交流容性负载快变的自适应控制电路[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 209448667 U(45)授权公告日 2019.09.27

(21)申请号 201920532345.X(22)申请日 2019.04.18

(73)专利权人 上海奉天电子股份有限公司

地址 201806 上海市嘉定区外冈镇汇德路

468号(72)发明人 杨亚峰　李现朋　(51)Int.Cl.

H02M 7/5387(2007.01)

(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利

权利要求书1页 说明书3页 附图1页

CN 209448667 U()实用新型名称

一种针对逆变器交流容性负载快变的自适应控制电路(57)摘要

本实用新型公开了一种针对逆变器交流容性负载快变的自适应控制电路，包括高压直流电

放大器OP、H桥功率逆变电路压HVDC、单片机MCU、

和Current Sense电路，本实用新型当高压直流电压HVDC为220V瞬时接通交流容性负载时，单片机MCU将会连续采样到逐周期过流信号，当其逐周期过流信号超过预设值的10个SPWM周期时，单片机MCU通过特殊的算法迅速调整并降低输出的单极性SPWM占空比，从而直接降低220V交流输出电压。理论上在负载功率或负载电流不变的情况下，适当地降低输出电压的幅值可以有效降低负载的功率，从而实现交流容性负载快变时，220V交流输出电压幅值对应成比例降低，可有效减小交流容性负载快变时的瞬态电流冲击，同时提升产品的交流容性负载带载能力。

CN 209448667 U

权　利　要　求　书

1/1页

1.一种针对逆变器交流容性负载快变的自适应控制电路，其特征在于：包括高压直流电压HVDC、单片机MCU、放大器OP、H桥功率逆变电路和CurrentSense电路，所述的高压直流电压HVDC分别与电阻R1和H桥功率逆变电路连接，电阻R1和H桥功率逆变电路并联，电阻R1分别与电阻R2和单片机MCU连接，单片机MCU与驱动模块Driver连接，驱动模块Driver与H桥功率逆变电路连接，所述放大器OP的一端与H桥功率逆变电路连接，放大器OP的另一端与单片机MCU连接，H桥功率逆变电路分别与Current Sense电路、电容C和电感L连接，Current Sense电路与电阻R2一端与接地线连接。

2.根据权利要求1所述的一种针对逆变器交流容性负载快变的自适应控制电路，其特征在于：所述H桥功率逆变电路由功率开关管Q1、功率开关管Q2、功率开关管Q3和功率开关管Q4组成。

3.根据权利要求1所述的一种针对逆变器交流容性负载快变的自适应控制电路，其特征在于：所述单片机MCU分别通过两个单极性SPWM和两个单极性PWM将PWM信号传输至驱动模块Driver的连接。

4.根据权利要求1所述的一种针对逆变器交流容性负载快变的自适应控制电路，其特征在于：所述驱动模块Driver分别与功率开关管Q1、功率开关管Q2、功率开关管Q3和功率开关管Q4的连接。

5.根据权利要求1所述的一种针对逆变器交流容性负载快变的自适应控制电路，其特征在于：所述高压直流电压HVDC与功率开关管Q1和功率开关管Q2连接，且功率开关管Q1和功率开关管Q2并联。

6.根据权利要求2所述一种针对逆变器交流容性负载快变自适应控制电路，其特征在于：功率开关管Q1和功率开关管Q3与电感L连接，功率开关管Q2和功率开关管Q4与电容C连接。

7.根据权利要求2所述一种针对逆变器交流容性负载快变自适应控制电路，其特征在于：功率开关管Q3和功率开关管Q4分别与放大器OP一端连接。

8.根据权利要求1所述的一种针对逆变器交流容性负载快变的自适应控制电路，其特征在于：所述单片机MCU的型号为：S9KEAZN16AMLC。

2

CN 209448667 U

说　明　书

1/3页

一种针对逆变器交流容性负载快变的自适应控制电路

技术领域

[0001]本实用新型涉及逆变器技术领域，具体为一种针对逆变器交流容性负载快变的自适应控制电路。

背景技术

[0002]车载电源逆变器类产品根据其输出220V交流电压波形的不同，有方波逆变器、修正正弦波逆变器和纯正弦波逆变器三种。其中方波逆变器早已淘汰，目前最常见的车载电源逆变器产品有修正正弦波和纯正弦波逆变器两种，这两种逆变器本身又有很大的本质区别：修正正弦波逆变器因其逆变电路构造及PWM控制简单，故成本较低，但因其220V交流电压波形仍旧与方波逆变器类似，即220V交流的正周期或负周期内电压均为直流，对于感性或容性负载的适应能力较差；而纯正弦波逆变器输出的220V交流电压波形几乎完全接近于市电220V的正弦波波形，故其对于感性或容性负载有很好的适应能力，能够支持更广泛的电器使用，现在基本已经成为国内车载电源逆变器行业的首选产品。[0003]在实际应用中，当220V交流电压稳定输出后，此时如果瞬时接入交流容性负载，H桥的4颗功率开关管将会瞬时承受较大的电流冲击，严重者会直接顶到产品预设的过流保护功能，使容性负载无法正常工作，其最终看到的结果是产品的容性负载带载能力会普遍降低或者根本无法支持所标称的额定功率的容性负载正常工作。如果采用更加复杂的DSP方案并引入电流环的控制，不仅软件编程控制将变得更加复杂和困难，产品的总设计成本无疑也会变得更加高昂，不利于大面积商用推广。鉴于此，现实用新型了一种更好的方法，既可有效解决交流容性负载快变时的问题，提升产品的交流容性负载带载能力，又可以使产品的总设计成本的最优化。

实用新型内容

[0004]本实用新型的目的在于提供一种针对逆变器交流容性负载快变的自适应控制电路，以解决上述背景技术中提出的问题。[0005]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种针对逆变器交流容性负载快变的自适应控制电路，包括高压直流电压HVDC、单片机MCU、放大器OP、H桥功率逆变电路和Current Sense电路，所述的高压直流电压HVDC分别与电阻R1和H桥功率逆变电路连接，电阻R1和H桥功率逆变电路并联，电阻R1分别与电阻R2和单片机MCU连接，单片机MCU与驱动模块Driver连接，驱动模块Driver与H桥功率逆变电路连接，所述放大器OP的一端与H桥功率逆变电路连接，放大器OP的另一端与单片机MCU连接，H桥功率逆变电路分别与Current Sense电路、电容C和电感L连接，Current Sense电路与电阻R2一端与接地线连接。[0006]优选的，所述H桥功率逆变电路由功率开关管Q1、功率开关管Q2、功率开关管Q3和功率开关管Q4组成。[0007]优选的，所述单片机MCU分别通过两个单极性SPWM和两个单极性PWM将PWM信号传输至驱动模块Driver的连接。

3

CN 209448667 U[0008]

说　明　书

2/3页

优选的，所述驱动模块Driver分别与功率开关管Q1、功率开关管Q2、功率开关管Q3

和功率开关管Q4连接。[0009]优选的，所述高压直流电压HVDC与功率开关管Q1和功率开关管Q2连接，且功率开关管Q1和功率开关管Q2并联。[0010]优选的，功率开关管Q1和功率开关管Q3与电感L连接，功率开关管Q2和功率开关管Q4与电容C连接。[0011]优选的，功率开关管Q3和功率开关管Q4分别与放大器OP的一端连接。[0012]优选的，所述单片机MCU的型号为：S9KEAZN16AMLC。[0013]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：当高压直流电压HVDC为220V瞬时接通交流容性负载时，单片机MCU将会连续采样到逐周期过流信号，当其逐周期过流信号超过预设值的10个SPWM周期时，单片机MCU通过特殊的算法迅速调整并降低输出的单极性SPWM占空比，从而直接降低220V交流输出电压。理论上在负载功率或负载电流不变的情况下，适当地降低输出电压的幅值可以有效降低负载的功率，从而实现交流容性负载快变时，220V交流输出电压幅值对应成比例降低，可有效减小交流容性负载快变时的瞬态电流冲击，同时提升产品的交流容性负载带载能力。可以有效减小交流容性负载快变或瞬态启动时的瞬态电流冲击，提高产品交流容性负载的带载能力，大大增强电路设计的可靠性与过流保护性能。

附图说明

[0014]图1为本实用新型整体的结构示意图。

具体实施方式

[0015]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。[0016]在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的。[0017]在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。[0018]请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种针对逆变器交流容性负载快变的自适应控制电路，包括高压直流电压HVDC、单片机MCU、放大器OP、H桥功率逆变电路和Current Sense电路，所述的高压直流电压HVDC分别与电阻R1和H桥功率逆变电路连接，电阻R1和H桥功率逆变电路并联，电阻R1分别与电阻R2和单片机MCU连接，单片机MCU与驱动模

4

CN 209448667 U

说　明　书

3/3页

块Driver连接，驱动模块Driver与H桥功率逆变电路连接，所述放大器OP的一端与H桥功率逆变电路连接，放大器OP的另一端与单片机MCU连接，H桥功率逆变电路分别与Current Sense电路、电容C和电感L连接，Current Sense电路与电阻R2一端与接地线连接。[0019]放大器OP，可实时逐周期采样到功率开关管Q1、功率开关管Q2、功率开关管Q3和功率开关管Q4上的过流信息，以逐周期高电平脉冲的方式反馈给单片机MCU进行过流信息的分析处理。

[0020]H桥功率逆变电路经过电感L和电容C滤波后，产生220V交流输出电压。R1与R2将高压直流电压HVDC分压后给单片机MCU采样，单片机MCU通过两个单极性SPWM和两个单极性PWM将PWM信号传输至驱动模块Driver的连接，驱动模块Driver将驱动功率开关管Q1、功率开关管Q2、功率开关管Q3和功率开关管Q4工作。

[0021]驱动模块Driver接收两个单极性SPWM传输的PWM信号，将两个单极性SPWM传输的PWM信号传输至功率开关管Q1和功率开关管Q3，驱动模块Driver接收两个单极性PWM传输的PWM信号，将两个单极性PWM传输的PWM信号传输至功率开关管Q2和功率开关管Q4。[0022]进一步的，所述H桥功率逆变电路由功率开关管Q1、功率开关管Q2、功率开关管Q3和功率开关管Q4组成。[0023]进一步的，所述单片机MCU分别通过两个单极性SPWM和两个单极性PWM将PWM信号传输至驱动模块Driver连接。[0024]进一步，所述驱动模块Driver分别与功率开关管Q1、功率开关管Q2、功率开关管Q3和功率开关管Q4连接。[0025]进一步，所述高压直流电压HVDC与功率开关管Q1和功率开关管Q2连接，且功率开关管Q1和功率开关管Q2并联。[0026]进一步，功率开关管Q1和功率开关管Q3与电感L连接，功率开关管Q2和功率开关管Q4与电容C连接。[0027]进一步的，功率开关管Q3和功率开关管Q4分别与放大器OP的一端连接。[0028]进一步的，所述单片机MCU型号为：S9KEAZN16AMLC。[0029]工作原理：当高压直流电压HVDC为220V瞬时接通交流容性负载时，单片机MCU将会连续采样到逐周期过流信号，当其逐周期过流信号超过预设值的10个SPWM周期时，单片机MCU通过特殊的算法迅速调整并降低输出的单极性SPWM占空比，从而直接降低220V交流输出电压。理论上在负载功率或负载电流不变的情况下，适当地降低输出电压的幅值可以有效降低负载的功率，从而实现交流容性负载快变时，220V交流输出电压幅值对应成比例降低，可有效减小交流容性负载快变时的瞬态电流冲击，同时提升产品的交流容性负载带载能力。可以有效减小交流容性负载快变或瞬态启动时的瞬态电流冲击，提高产品交流容性负载的带载能力，大大增强电路设计的可靠性与过流保护性能。[0030]值得注意的是：整个装置通过对其实现控制，由于匹配的设备为常用设备和使用H桥逆变电路有类似SPWM控制技术，属于现有成熟技术，在此不再赘述其电性连接关系以及具体的电路结构。

[0031]尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

5

CN 209448667 U

说　明　书　附　图

1/1页

图1

6