[实用新型]一种微型正弦波输出400Hz变频器模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电能转换装置，具体地说，涉及一种微型正弦波输出400Hz变频器模块。

背景技术

目前，小型的正弦波输出变频器模块通常采用两种电路模式：一种是线性电路模式，采用线性功率放大器（包括A类、B类、AB类等）作为交流输出，这种模式下输出的正弦波形纯净，几乎无输出噪声干扰，THD（总谐波失真）接近为零，但其最大的缺点是转换效率较低，一般只有45%~60%左右，这造成其体积和重量均较大，在很多场合下限制了此种电路模式变频器模块的应用；另一种是开关电路模式，采用目前较流行的SPWM波形调制技术，H桥电路拓扑结构，其转换效率较高，一般在80%以上，且体积和重量较线性电路模式均大幅缩小，但其电路结构及驱动控制相对复杂，存在较大的电磁干扰，需要更多的滤波措施，THD最高只能做到0.5%~3%之间，在一些对正弦波形要求较高的设备或系统中无法使用。

实用新型内容

本实用新型正是为了解决上述技术问题而设计的一种微型正弦波输出400Hz变频器模块。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种微型正弦波输出400Hz变频器模块，包括±24V直流电源、直流滤波、辅助电源、变频控制和变频输出电路；交流AC输入经±24V直流电源电路转换为直流，再经直流滤波电路输出稳定的±24V直流，为辅助电源和变频输出电路供电，经辅助电源电路为变频控制电路供电，变频控制电路控制变频输出电路生成400Hz正弦波输出VO，并从变频输出电路采样进行系统闭环控制；直流滤波电路由电感L1与电容C1、C3，电感L2与电容C2、C4分别组成LC滤波器，对±24V输入进行滤波形成纯净的正负电源VCC和VEE，二极管D1，D2串接在±24V直流之间起极性保护作用；辅助电源电路由芯片U1、U2、U3和滤波电容组成，正负电源VCC和VEE为U1和U2供电，U1为负压三端稳压器，U2为正压三端稳压器，两者输出组合成±DC12V电压为变频控制电路的U5及变频输出电路供电，U2同时为U3供电，U3为正压三端稳压器，其输出的DC5V电压为变频控制电路的分频器U4供电，电容C5～C9均为滤波电容；变频控制电路由芯片U4、U5和U6及其外围元器件组成，其中U6为石英晶体振荡器，U6跨接在U4的10和11脚之间，产生频率可调的方波信号，该方波信号由U4的2脚输出，经电阻R2后送给PID调节器，PID调节器由电阻R3、R4、R5、R6，电容C12、C13和芯片U5的A1模块组成，其作用是将方波信号转换为400Hz正弦波信号，经反向比例放大器芯片U5的A2模块后输出正弦波信号SG给变频输出电路，与正弦波输出VO相连的输出VF经电位器R8和电阻R9分压后送至芯片U5的A3模块，A3的输出经电阻R7连接至电阻R2，从而形成闭环稳压系统；变频输出电路为D类音频放大电路，芯片U7为D类音频放大器主控芯片IRS2092，正弦波信号SG送至其3脚，与其内部产生的三角波比较运算后，生成宽窄成正弦波规律变化的方波，该调制波经反相生成极性对称的两路分别经U7的14脚和11脚输出给MOSFET管Q1与Q2的栅极；VCC与Q1漏极相连，VEE与Q2源极相连，Q1的源极、Q2的漏极与U7的13脚相连作为输出，经由L3和C24组成的LC解调器输出纯净的正弦波输出VO；正弦波输出VO经串联的电阻R18和R17连接到U7的3脚，且电容C22跨接在电阻R18和R17连接点和地之间，组成U7的闭环反馈网络。

所述一种微型正弦波输出400Hz变频器模块，其Q1与Q2是集成在一起的两只MOSFET管，其型号为IRF4212，为D类音频放大器专用功放MOSFET，两者组成半桥式拓扑结构。

所述一种微型正弦波输出400Hz变频器模块，芯片U1为负压三端稳压器LM7912，芯片U2为正压三端稳压器LM7812，芯片U3为正压三端稳压器LM7805。

本实用新型兼有线性电路模式下高质量的输出正弦波形，又有开关电路模式下较高的转换效率，整个模块除了交流输出的功率放大部分以外均采用SMT工艺，体积小，重量轻。本实用新型与传统的小型正弦波输出变频器相比有如下优点：

1、体积小，体积为相同功率等级变频器的1/5。

2、重量轻，重量为相同功率等级变频器的1/5

3、效率高，满载转换效率不低于90%

4、极低的THD值，THD不大于0.02%。

5、低噪声，输出噪声不大于0.5Vrms。

6、模块采用SMT工艺，易于质量控制和批量生产。