[发明专利]多功能电能变换系统

说明书

技术领域

本发明涉及多功能电能变换系统，属于电路领域。

背景技术

在电力电子电路中，由四个开关管构成的桥式电路如图1所示，是一类具有多功能的电路：第一种功能是斩波功能，如果从所述桥式电路端子D1和D2之间加入直流电压，对场效应管S1和S4加入同样的占空比可调的PWM控制信号，并对S2和S3加入使其关闭的低电平，则所述桥式电路端子A1和A2之间可以输出平均值可变的直流电压；第二种功能是逆变功能，如果从所述桥式电路端子D1和D2之间加入直流电压，对场效应管S1和S4加入同样的占空比可调的PWM控制信号，并对S2和S3加入与前述信号相反的PWM控制信号，则所述桥式电路端子A1和A2之间可以输出交变的交流电压；第三种功能是PWM整流功能，如果从端子A1和A2之间加入交流电压，对场效应管S1、S2、S3和S4加入适当的PWM控制信号，使其输入电压矢量与电网电压矢量的夹角在正负90度之内，则端子D1和D2之间可以输出直流电压，实现整流。

但目前实现这三种电能变换的控制系统太过复杂，实现方案难。

发明内容

本发明目的是为了解决控制四个开关管构成的桥式电路实现斩波、逆变和整流三种电能变换的控制系统太过复杂，实现方案难的问题，提供了一种多功能电能变换系统。

本发明所述多功能电能变换系统，该系统涉及的多功能电能变换电路由功率开关管S1、S2、S3和S4构成的单相桥式电路，所述单相桥式电路具有两个桥臂，每个桥臂的两端分别连接端子D1和端子D2，两个桥臂的中点分别连接端子A1和端子A2，

控制所述多功能电能变换电路采用型号为C8051F020的单片机，单片机的P0.0连接起动按钮SB0的一端，P0.1连接停止按钮SB1的一端，P0.2连接斩波功能按钮SB2的一端，P0.3连接逆变功能按钮SB3的一端，P0.4连接整流功能按钮SB4的一端，起动按钮SB0、停止按钮SB1、斩波功能按钮SB2、逆变功能按钮SB3和整流功能按钮SB4的另一端均接地；

单片机的P1.0连接功率开关管S1的栅极，P1.1连接功率开关管S2的栅极，P1.2连接功率开关管S3的栅极，P1.3连接功率开关管S4的栅极；

单片机的P2.0连接功率开关管S5的栅极，功率开关管S5的一端连接继电器R1线圈的一端，继电器R1线圈的另一端连接电源Vcc，功率开关管S5的另一端同时连接单片机的com和端子D2；

继电器R1设置有四对常开常闭触点，

将所述多功能电能变换电路的端子A1、A2、D1和D2按如下连接关系进行连接：

控制输入端子IN1同时连接继电器R1的第一常开触点的一端和第一常闭触点的一端，继电器R1的第一常开触点的另一端连接端子A1，继电器R1的第一常闭触点的另一端连接端子D1；

控制输入端子IN2同时连接继电器R1的第二常开触点的一端和第二常闭触点的一端，继电器R1的第二常开触点的另一端连接端子A2，继电器R1的第二常闭触点的另一端连接端子D2；

控制输出端子OUT1同时连接继电器R1的第三常开触点的一端和第三常闭触点的一端，继电器R1的第三常开触点的另一端连接端子D1，继电器R1的第三常闭触点的另一端连接端子A1；

控制输出端子OUT2同时连接继电器R1的第四常开触点的一端和第四常闭触点的一端，继电器R1的第四常开触点的另一端连接端子D2，继电器R1的第四常闭触点的另一端连接端子A2；

控制输入端子IN1和控制输入端子IN2作为多功能电能变换电路的输入端口，控制输出端子OUT1和控制输出端子OUT2作为多功能电能变换电路的输出端口，

单片机中嵌入斩波软件模块、逆变软件模块和整流软件模块，

斩波软件模块的启动条件：多功能电能变换电路的输入端口接入直流电源，并按下起动按钮SB0，

斩波软件模块的软件流程为：

步骤A1、检测单片机P0.2接收的信号，当该信号为0时，执行步骤A2；

步骤A2、单片机控制P1.0和P1.3输出同样的占空比可调的PWM控制信号，控制P1.1和P1.2输出恒定低电平，控制P2.0输出低电平；多功能电能变换电路的输出端口输出平均值可变的直流电压，实现斩波功能；

步骤A3、检测单片机P0.1接收的信号，当该信号为1时，返回执行步骤A2，否则，停止运行；

逆变软件模块的启动条件：多功能电能变换电路的输入端口接入直流电源，并按下起动按钮SB0，

逆变软件模块的软件流程为：