[发明专利]一种低压高频单相逆变电源

说明书

本发明公开了一种低压高频单相逆变电源，包括有源钳位电路模块、全桥逆变模块、LC滤波器、有源钳位电路控制器和全桥逆变控制器，所述有源钳位电路模块的输入端作为单相逆变电源的输入端，所述有源钳位电路模块的输出端与所述全桥逆变模块的输入端连接，所述全桥逆变模块的输出端与所述LC滤波器的输入端连接，所述LC滤波器的输出端作为单相逆变电源的输出端；所述有源钳位电路控制器与所述有源钳位电路模块连接，所述有源钳位电路控制器用于控制所述有源钳位电路模块的输出电压恒定；所述全桥逆变控制器用于采用余弦波移相控制算法将所述全桥逆变控制器输入的直流电转换为输出的交流电。本发明逆变电源拓扑结构整体优化，效率和功率密度提升。

技术领域

本发明属于逆变电源技术领域，具体涉及一种低压高频单相逆变电源。

背景技术

客户要求输入电压范围：22V-29V，输出为26Vrms的1KHz正弦波。这种逆变器的通常拓扑结构为前端为直流升压隔离和后级逆变电路，升压隔离一般采用推挽，正激和有源钳位等拓扑，后级一般采用半桥、全桥等高频逆变主电路，最后是滤波电路，滤波电路则采用一级LC或者2级LC消除高频开关分量，最后差分生成高频正弦波。

目前已知的单相电压源逆变器VSI-voltage source inverter，是220V输出的50Hz/60Hz的正弦波电源，主要应用在大功率交流负载供电和UPS。

现有技术方案是采用线性功放结构，即升压后采用谐振生成方波，经过有源滤波器产生正弦波，再次升压生成要求的波形。此技术最大的缺点是多级变换，效率低，Vthd的较大，体积也较大，这也是客户要求进行升级的根本原因。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种低压高频单相逆变电源，其目的在于解决上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种低压高频单相逆变电源，包括有源钳位电路模块、全桥逆变模块、LC滤波器、有源钳位电路控制器和全桥逆变控制器，所述有源钳位电路模块的输入端作为单相逆变电源的输入端，所述有源钳位电路模块的输出端与所述全桥逆变模块的输入端连接，所述全桥逆变模块的输出端与所述LC滤波器的输入端连接，所述LC滤波器的输出端作为单相逆变电源的输出端；所述有源钳位电路控制器与所述有源钳位电路模块连接，所述有源钳位电路控制器用于控制所述有源钳位电路模块的输出电压恒定；所述全桥逆变控制器用于采用余弦波移相控制算法将所述全桥逆变控制器输入的直流电转换为输出的交流电。

进一步地，所述有源钳位电路控制器用于控制所述有源钳位电路模块的输出电压恒定，具体为：所述有源钳位电路控制器采样所述有源钳位电路模块的输出电压，然后根据采样的所述有源钳位电路模块的输出电压生成所述有源钳位电路模块的控制信号，最后根据生成的所述有源钳位电路模块的控制信号控制所述有源钳位电路模块的输出电压恒定。

进一步地，所述余弦波移相控制算法的表达式如下：

式中：Duty为逆变桥驱动占空比；m为调制度。

进一步地，所述有源钳位电路控制器采用基于TI LM5026的模拟电流PWM控制器。

进一步地，所述全桥逆变控制器采用基于MicrochipdsPIC33的控制器。

进一步地，所述LC滤波器为2级LC滤波器。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明提供的一种低压高频单相逆变电源，逆变电源拓扑结构整体优化，效率和功率密度提升，体积从最初的130×80×19减小到80×50×14。本发明提出的余弦波移相控制算法不仅能满足客户规格的输出正弦波的幅值、频率和VTHD要求，进一步提升微处理器的计算效率，减小占空比计算产生的误差，进一步提升输出正弦波的质量和精度，输出正弦波畸变度小于3％，整体性能提高。