[发明专利]一种应用于安规测试设备中的逆变器

说明书

本发明涉及一种应用于安规测试设备中的逆变器，包括单相全桥不控整流电路、滤波电容、单相全桥H桥逆变器、滤波器、电压内环控制器、SPWM控制器、驱动器、保护电路；本发明将母线滤波电容的直流电转换成电压幅值、频率可调的交流电。其中采用了电压内环控制器，对输出波形质量及输出响应速度进行了控制和调节。另外，该逆变器采用了过流保护电路使得当逆变器输出出现过流时，会对逆变器的驱动信号进行控制，及时停止输出。

技术领域

本发明涉及一种逆变器，具体涉及一种应用于安规测试设备中的逆变器。

背景技术

随着电力电子技术的发展，逆变器得到了越来越广泛的应用。根据行业的特点，对于逆变器的性能指标要求也不尽相同。在安规测试仪应用中，一般通过逆变器输出幅值、频率可调的交流电压，然后通过升压器输出高压，进行安规测试。其中逆变器的拓扑结构一般为单相全桥(H桥)逆变，为了得到幅值、频率可控、波形失真度小的正弦波，控制方式采用电压外环控制、电压外环电流内环控制等方式。

在这些传统的控制方式中，提高逆变器效率的同时，增加了功率管的损耗，不得不增加散热器的设计，此外，保护电路中针对逆变器直流侧母线电压的波动，需要增加吸收电路进行抑制，防止功率管烧坏。由于繁琐的电路设计，导致逆变器整体的功率密度不高。与轻型化、小型化的安规测试仪的需求相背离。此外，由于滤波电感的影响，导致逆变器的响应速度慢。有些逆变器的控制算法只以输出电压的幅值为控制目标，对输出波形未加控制，导致输出波形谐波含量大。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种可提高功率密度、提高输出电压的分辨率、加快功放的响应速度、提高输出电压稳定性的应用于安规测试设备中的逆变器。

为解决上述问题，本发明采取的技术方案为：一种应用于安规测试设备中的逆变器，包括单相全桥不控整流电路、滤波电容、单相全桥H桥逆变器、滤波器、电压内环控制器、SPWM控制器、驱动器、保护电路；

市电经单相全桥不控整流电路、滤波电容后输出直流母线电压，直流母线电压经单相全桥H桥逆变器将驱动器的PWM小信号转换成与直流母线电压幅值相等的PWM大信号，所述的PWM大信号经过滤波器变换成正弦波信号，电压内环控制器通过对采样的正弦波信号与给定正弦电压信号进行PI调节并输出至SPWM控制器，SPWM控制器将自身产生的三角波信号与电压内环控制器输出的信号比较输出SPWM驱动信号，SPWM驱动信号经驱动器控制单相全桥H桥逆变器；保护电路对单相全桥H桥逆变器输出端的采样电压信号和设定的电压阈值信号进行比较，并经驱动器控制单相全桥H桥逆变器。

所述的滤波器为LC滤波电路，包括分别接于单相全桥H桥逆变器两输出端的第一电感、第二电感，第一电感经第一电容接地，第二电感经采样电阻接地；第一电感与第一电容连接处对正弦波信号进行采样；第二电感与采样电阻连接处取采样电压信号。

所述的电压内环控制器为比例-积分控制器，具体为：正弦波信号经第三电阻、给定正弦电压信号经第二电阻接至第一运算放大器的反相输入端，第一运算放大器的反相输入端与其同相输入端接双向二极管，且第一运算放大器的反相输入端与其输出端接第四电阻与第二电容的串联支路以及第三电容；第一运算放大器输出端输出第三信号。

第一运算放大器采用JFET输入运算放大器，采用的型号为TL084、TL082或LF353。

电压内环控制器原理：将单相全桥H桥逆变器的输出经过LC滤波电路之后的正弦波电压瞬时值与给定的正弦波电压值经过硬件的PI调节，输出第三信号至SPWM控制器，产生SPWM驱动信号经驱动器驱动单相全桥H桥逆变器。由于整个电压内环控制器都是通过硬件电路实现的，由于硬件调节的快速性，以及控制参数的合理设计，从而保证了输出电压的控制速度和效果。