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一种基于Boost反激升压电路的能量回馈装置制造方法及图纸

技术编号:21466673 阅读:33 留言:0更新日期:2019-06-26 12:33
本实用新型专利技术涉及电源技术,具体涉及一种基于Boost反激升压电路的能量回馈装置,包括DC‑AC逆变电路模块、AD采样电路模块、AC‑DC整流电路模块、反激式Boost升压电路模块、辅助电源模块和FPGA控制模块;DC‑AC逆变电路模块和辅助电源模块接系统直流电压输入端,AD采样电路模块、AC‑DC整流电路模块接DC‑AC逆变电路模块,反激式Boost升压电路模块接AC‑DC整流电路模块,Boost升压电路模块接系统直流电压输入端实现能量反馈,FPGA控制模块接DC‑AC逆变电路模块、AD采样电路模块、反激式Boost升压电路模块,辅助电源模块为FPGA控制模块、AD采样电路模块以及DC‑AC逆变电路模块和反激式Boost升压电路模块供电。该装置能够产生波形稳定、频率可调的正弦交流电压,回馈环使用反激式Boost电路,回馈效率可达70%。

An Energy Feedback Device Based on Boost Flyback Boost Circuit

The utility model relates to power supply technology, in particular to an energy feedback device based on Boost flyback circuit, including DC AC inverter circuit module, AD sampling circuit module, AC DC rectifier circuit module, flyback Boost boost circuit module, auxiliary power supply module and FPGA control module; DC AC inverter circuit module and auxiliary power supply module connect DC voltage input terminal of the system, AD. Sampling circuit module, AC DC rectifier circuit module are connected with DC AC inverter circuit module, flyback Boost boost circuit module is connected with AC DC rectifier circuit module, Boost boost circuit module is connected with DC voltage input terminal of system to realize energy feedback, and FPGA control module is connected with DC AC inverter circuit module, AD sampling circuit module, flyback Boost boost circuit module, and auxiliary power module is controlled by FPGA. The system module, AD sampling circuit module, DC AC inverter circuit module and flyback Boost boost circuit module supply power. The device can generate sinusoidal AC voltage with stable waveform and adjustable frequency. The flyback Boost circuit is used in the feedback loop, and the feedback efficiency can reach 70%.

【技术实现步骤摘要】
一种基于Boost反激升压电路的能量回馈装置
本技术属于电源
,尤其涉及一种基于Boost反激升压电路的能量回馈装置。
技术介绍
逆变电源是一种把直流电变成交流电的电能变换装置,它能从直流输入电压中获得能量而得到稳定的交流电压输出,供交流负载用电。在现代生产中,逆变电源应用广泛,包括在电力、通讯、工业设备、卫星通信设备、军用车载、医疗救护车、警车、船舶、太阳能及风能发电等领域,因此逆变电源的效率,输出电压波形稳定性以及系统的可靠性成为人们关注的重点。目前市场上常见的逆变电源主要有传统逆变电源和数字是逆变电源,传统逆变电源使用普通硅钢片绕制,耗材多、笨重且效率低,电能浪费严重,输出电压不稳定,容易损坏电器;数字式逆变器是将数字控制技术和电源技术相结合的产品,采用开关电源方案,逆变效率高,输出电压较稳定,但是大部分不具有频率可调的功能,且输出交流电的波形还不够稳定,电压调整率还不够好。因此有必要设计一种逆变效率高、输出电压频率可调、波形稳定且电压调整率很低的逆变电源。在目前的逆变电源生产中,检测其工作稳定性和可靠性是其中很重要的一项;目前使用最多的方法是进行老化测试,即使用逆变电源给阻性负载供电,以其在大功率的情况下的供电时间来评测其工作稳定性。这种方法虽然能够很准确地检测出逆变电源工作的稳定性,但是也造成大量电能以热能的形式散失,能量损耗很严重。目前已有对交流电子负载和能量回馈型交流电子负载的研究,普通交流电子负载仍旧不能解决电能损耗的问题,而能量回馈型交流电子负载将能量仍以交流电压的形式回馈到电网端,由于中间环节多,损耗有所增加,系统效率不高。技术内容本技术的目的是提供一种输出波形稳定、频率可调、效率高的全桥逆变电源和与其相适用的高效率能量回馈装置,并且在能量回馈时,系统中的电流值可调节。为实现上述目的,本技术采用的技术方案是:一种基于Boost反激升压电路的能量回馈装置,包括系统直流电压输入端,还包括DC-AC逆变电路模块1、AC-DC整流电路模块2、反激式Boost升压电路模块3、辅助电源模块4、AD采样电路模块5和FPGA控制模块6;DC-AC逆变电路模块1输入端和辅助电源模块4输入端均连接系统直流电压输入端,DC-AC逆变电路模块1输出端连接AC-DC整流电路模块2输入端,AC-DC整流电路模块2输出端连接反激式Boost升压电路模块3输入端,反激式Boost升压电路模块3的输出端接系统直流电压输入端实现能量反馈;FPGA控制模块6的输入端连接AD采样电路模块5输出端,FPGA控制模块6输出端分别连接DC-AC逆变电路模块1输入端和反激式Boost升压电路模块3的输入端,AD采样电路模块5输入端与DC-AC逆变电路模块1的输出端连接,辅助电源模块4分别为FPGA控制模块6、AD采样电路模块5以及DC-AC逆变电路模块1和反激式Boost升压电路模块3供电。在上述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置中,辅助电源模块4包括+12V辅助电源、+5V辅助电源、-5V辅助电源电路;+12V辅助电源电路选用大电压差降压芯片LT8631,其输入端接到系统直流电压输入端,输出端连接DC-AC逆变电路模块1和反激式Boost升压电路模块3为其供电;+5V辅助电源电路选用Buck型降压芯片TPS5430,其输入端接到+12V辅助电源的输出端,其输出端为FPGA控制模块6和AD采样电路模块5供电;-5V辅助电源选用负电压产生芯片LM2662,其输入端接到+5V辅助电源输出端,其输出端为AD采样电路模块5供电。在上述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置中,FPGA控制模块6包括由MSP430F6638单片机和以cycloneⅡ为核心芯片的FPGA开发板,LCD液晶显示屏JCX-12864和4×4矩阵扫描键盘;其中,LCD液晶显示屏通过SPI接口与MSP430F6638单片机相连接,4×4矩阵扫描键盘与FPGA开发板上8个IO口相连接;FPGA开发板上的IO口与AD采样电路模块5输入以及控制波形的输出相连接;FPGA开发板采用双极性SPWM调制方式产生驱动波形。在上述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置中,DC-AC逆变电路模块1包括全桥逆变电路11和LC滤波电路12;全桥逆变电路11输入端连接在系统直流电压输入端,全桥逆变电路11输出端连接在LC滤波电路12输入端;其中系统直流电压输入端使用39V的直流稳压源供电。在上述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置中,全桥逆变电路11采用第一、第二、第三、第四高功率开关管CSD19536组成全桥电路的桥臂,采用第一、第二半桥驱动芯片IRS21867分别控制第一、第二高功率开关管CSD19536和第三、第四高功率开关管CSD19536,第一、第二半桥驱动芯片IRS21867的HI和LI端分别与FPGA控制模块产生的双极性SPWM波的输出端相连,第一、第二半桥驱动芯片IRS21867输入端与+12V辅助电源电路输出端连接;LC滤波电路12包括EE55磁芯绕制的电感和CBB电容串联。在上述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置中,AD采样电路模块5包括电压互感器电路31、电流互感器电路32和模数转换电路;电流互感器电路32串联到DC-AC逆变电路模块1的输出端,电压互感器电路31并联到DC-AC逆变电路模块1的输出端,电压互感器电路31、电流互感器电路32的输出端接入模数转换电路,模数转换电路的输出端接入FPGA控制模块6。在上述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置中,电流互感器电路32包括TA1015-2型互感器,TA1015-2型互感器之后连接的电流反向运算放大器电路,串联到TA1015-2型互感器输出端的电流滤波电路,电压互感器电路31包括TV1013-1H型互感器,TV1013-1H型互感器之后连接的电压反向运算放大器电路,串联到TV1013-1H型互感器输出端的电压滤波电路,其中,电流、电压反向运算放大器电路中的放大器均选用运算放大器OPA2227,电压滤波电路、电流滤波电路均采用三阶巴特沃斯低通滤波器;模数转换电路采用14位、8通道、高精度串行模数转换芯片TLC357833,模数转换电路所需基准电压由REF5040基准电压芯片34和LM1117线性稳压源35提供,模数转换芯片TLC357833连接+5V辅助电源电路输出端;运算放大器OPA2227分别连接到+5V、-5V辅助电源电路输出端。在上述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置中,反激式Boost升压电路模块3包括反激式升压电路、开关管驱动电路和隔离器电路;反激式升压电路和+12V辅助电源电路的输入端接到AC-DC整流电路模块2的输出端,开关管驱动电路驱动反激式升压电路中的开关管,FPGA开发板产生的控制信号经过隔离器电路后接入到开关管驱动电路中,+12V辅助电源电路为开关管驱动电路和隔离器电路供电。在上述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置中,反激式升压电路包括反向变压器52、高功率开关管53以及续流二极管D2和滤波电容C4;反向变压器使用型号为A125-399的环形磁芯绕制成反向变压器,匝数比为1:1,高功率开关管53采用型号为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Boost反激升压电路的能量回馈装置,包括系统直流电压输入端,其特征是,还包括DC‑AC逆变电路模块(1)、AC‑DC整流电路模块(2)、反激式Boost升压电路模块(3)、辅助电源模块(4)、AD采样电路模块(5)和FPGA控制模块(6);DC‑AC逆变电路模块(1)输入端和辅助电源模块(4)输入端均连接系统直流电压输入端,DC‑AC逆变电路模块(1)输出端连接AC‑DC整流电路模块(2)输入端,AC‑DC整流电路模块(2)输出端连接反激式Boost升压电路模块(3)输入端,反激式Boost升压电路模块(3)的输出端接系统直流电压输入端实现能量反馈;FPGA控制模块(6)的输入端连接AD采样电路模块(5)输出端,FPGA控制模块(6)输出端分别连接DC‑AC逆变电路模块(1)输入端和反激式Boost升压电路模块(3)的输入端,AD采样电路模块(5)输入端与DC‑AC逆变电路模块(1)的输出端连接,辅助电源模块(4)分别为FPGA控制模块(6)、AD采样电路模块(5)以及DC‑AC逆变电路模块(1)和反激式Boost升压电路模块(3)供电。

【技术特征摘要】
1.一种基于Boost反激升压电路的能量回馈装置,包括系统直流电压输入端,其特征是,还包括DC-AC逆变电路模块(1)、AC-DC整流电路模块(2)、反激式Boost升压电路模块(3)、辅助电源模块(4)、AD采样电路模块(5)和FPGA控制模块(6);DC-AC逆变电路模块(1)输入端和辅助电源模块(4)输入端均连接系统直流电压输入端,DC-AC逆变电路模块(1)输出端连接AC-DC整流电路模块(2)输入端,AC-DC整流电路模块(2)输出端连接反激式Boost升压电路模块(3)输入端,反激式Boost升压电路模块(3)的输出端接系统直流电压输入端实现能量反馈;FPGA控制模块(6)的输入端连接AD采样电路模块(5)输出端,FPGA控制模块(6)输出端分别连接DC-AC逆变电路模块(1)输入端和反激式Boost升压电路模块(3)的输入端,AD采样电路模块(5)输入端与DC-AC逆变电路模块(1)的输出端连接,辅助电源模块(4)分别为FPGA控制模块(6)、AD采样电路模块(5)以及DC-AC逆变电路模块(1)和反激式Boost升压电路模块(3)供电。2.如权利要求1所述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置,其特征是,辅助电源模块(4)包括+12V辅助电源、+5V辅助电源、-5V辅助电源电路;+12V辅助电源电路选用大电压差降压芯片LT8631,其输入端接到系统直流电压输入端,输出端连接DC-AC逆变电路模块(1)和反激式Boost升压电路模块(3)为其供电;+5V辅助电源电路选用Buck型降压芯片TPS5430,其输入端接到+12V辅助电源的输出端,其输出端为FPGA控制模块(6)和AD采样电路模块(5)供电;-5V辅助电源选用负电压产生芯片LM2662,其输入端接到+5V辅助电源输出端,其输出端为AD采样电路模块(5)供电。3.如权利要求2所述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置,其特征是,FPGA控制模块(6)包括由MSP430F6638单片机和以cycloneⅡ为核心芯片的FPGA开发板,LCD液晶显示屏JCX-12864和4×4矩阵扫描键盘;其中,LCD液晶显示屏通过SPI接口与MSP430F6638单片机相连接,4×4矩阵扫描键盘与FPGA开发板上8个IO口相连接;FPGA开发板上的IO口与AD采样电路模块(5)输入以及控制波形的输出相连接;FPGA开发板采用双极性SPWM调制方式产生驱动波形。4.如权利要求3所述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置,其特征是,DC-AC逆变电路模块(1)包括全桥逆变电路(11)和LC滤波电路(12);全桥逆变电路(11)输入端连接在系统直流电压输入端,全桥逆变电路(11)输出端连接在LC滤波电路(12)输入端;其中系统直流电压输入端使用39V的直流稳压源供电。5.如权利要求4所述的基于Boost反激升压电路的能量回馈装置,其特征在于,全桥逆变电路(11)采用第一、第二、第三、第四高功率开关管CSD19536组成全桥电路的桥臂,采用第一、第二半桥驱动芯片IRS21867分别控制第一、第二高功率开关管CSD19536和第三、第四高功率开关管CSD19536,第一、第二半桥驱动芯片IRS21867的HI和LI端分别与FPGA控制模块产生的双极性SPWM波的输出端相连,第一、第二半桥驱动芯片IRS21867输入端与+12V辅助电源电路输出端连接;LC滤波电路(12)包括EE55磁芯绕制的电感和CBB电容串联。6.如权利要求3所述的基于Boost反激升压电路的能量回...

【专利技术属性】
技术研发人员:王立强李忠亚杨斌刘山廖楚楚史金威陈小桥
申请(专利权)人:武汉大学
类型:新型
国别省市:湖北,42

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