低电压输入全桥逆变的直接ＤＣ－ＡＣ变换电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种低电压输入全桥逆变的直接ＤＣ－ＡＣ变换电路，由高频逆变电路、变压电路、储能电路和工频逆变电路构成。高频逆变电路中功率ＭＯＳＦＥＴ工作在准谐振软开关状态，将输入的低压直流转换为低压交流脉冲电压，再通过变压电路转换为高压交流脉冲电压，并由储能电路转换为有效值为２２０Ｖ的正弦半波电压或方波电压。工频逆变电路将正弦半波电压或方波电压逆变成工频正弦交流电压或交流方波电压。本实用新型专利技术的电路设计根据谐振软开关和工频逆变工作原理，设计了低压全桥逆变的直接ＤＣ－ＡＣ变换电路设计方案，具有结构简单、实现容易、通用性强、效率较高等优点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种低压直流电压供电、全桥逆变的DC-AC变换器的功率电路设计方案，该DC-AC变换器方案无需直流环节和具有多级变压器输出并联，具有设计简单、成本低廉、支持大功率输出等特征。
技术介绍
在蓄电池和太阳电池供电的应用场合，由于输入的直流电压等级较低，常为+12VDC、+24VDC等等，与常用的电器设备的供电等级不符，一般需要采用升压的DC-DC变换器将输入的低压直流电压转换为有效值为220V的交流正弦波电压或交流方波电压。输出电压较高的DC-DC变换器一般都需要升压的隔离高频变压器，都会有一个有整流桥和电解电容构成的直流环节，而且输出端需要高频斩波的逆变器，因而具有设计复杂，整机庞大和效率较低等不足。
技术实现思路
本技术的目的是要提供一种新型的采用全桥逆变、具有多级变压器输出并联和无需直流环节的DC-AC变换器的功率电路设计方案，它可以适用所有需要交流正弦波或方波电压的应用场合，具有概念清新、灵活性强、设计简单之优点。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种低电压输入全桥逆变的直接DC-AC变换电路，其特征在于，该电路包括用于将低压直流电压转换为低压交流脉冲电压的高频逆变电路、用于将低压交流脉冲电压转换为高压交流脉冲电压的变压电路、用于将高压交流脉冲电压整流滤波为高压直流电压的储能电路以及用于将高压直流电压逆变成工频交流正弦波电压或交流方波电压的工频逆变电路；所述高频逆变电路包括功率MOS管组，所述变压电路包括若干串联的初级绕组和与储能电路连接的次级绕组，所述初级绕组和高频逆变电路之间设有谐振电感L1；所述储能电路包括2组串联的整流滤波电路，所述整流滤波电路分别包括二极管、与二极管串联的电解电容E2、与电解电容并联的电容C1。优选的，所述整流滤波电路中的电解电容上并联有电阻R。优选的，所述高频逆变电路中的功率MOS管组上并联有电解电容E1。优选的，所述功率MOS管组包括四只功率MOSFETS1、MOSFETS2、MOSFETS3、MOSFETS4；所述变压电路包括变压器HFT1、HFT2、HFT3；所述工频逆变电路包括功率MOSFETS5、功率MOSFETS6、功率MOSFETS7、功率MOSFETS8以及交流电容和电阻R3；其中，功率MOSFET S1的漏极、功率MOSFET S2的漏极与电解电容E1的阳极相连后与输入直流电压的正极相连，功率MOSFET S3的漏极、功率MOSFET S4的源极与电解电容E1的阴极相连后与输入直流电压的负极相连，功率MOSFET S1的漏极、功率MOSFET S3的漏极与谐振电感L1的一端相连后与变压电路中变压器HFT1初级绕组的一端相连，功率MOSFETS2的漏极、功率MOSFET S4的漏极与变压电路中变压器HFT3初级绕组的一端相连；-->变压器初级绕组HFT1的另一端与变压器HFT2初级绕组的一端相连，变压器HFT2初级绕组的另一端与变压器HFT3初级绕组的另一端相连；变压器HFT1次级绕组的一端、变压器HFT2次级绕组的一端、变压器HFT3次级绕组的一端与储能电路中高速二极管D1的阳极、高速二极管D2的阴极相连，变压器HFT1次级绕组的另一端、变压器HFT2次级绕组的另一端、变压器HFT3次级绕组的另一端与储能电路中电解电容E2的阴极、电解电容E3的阳极、交流电容C1的一端、交流电容C2的一端、电阻R1的一端、电阻R2的另一端相连；高速二极管D1的阴极、电解电容E2的阳极、交流电容C1的另一端、电阻R1的另一端相连后与工频逆变电路中功率MOSFET S5的漏极、功率MOSFET S6的漏极相连，高速二极管D2的阳极、电解电容E3的阴极、交流电容C2的另一端、电阻R2的另一端相连后与工频逆变电路中功率MOSFET S7的源极、功率MOSFET S8的源极相连；功率MOSFET S5的源极与功率MOSFET S7的漏极相连后与交流电容C3的一端、电阻R3的一端相连，并与输出交流电压Uo的火线L相连，功率MOSFET S6的源极与功率MOSFET S8的漏极相连后与交流电容C3的另一端、电阻R3的另一端相连，并与输出交流电压Uo的零线N相连。优选的，所述变压电路中变压器HFT1、HFT2、HFT3均为平面变压器。本技术根据高频逆变器、工频逆变器、高频变压器工作原理以及谐振软开关技术降低开关损耗、变压器初级绕组串联降低简化设计等，设计制作了支持大功率流输出的新型升压型DC-AC变换器，因而具有设计构思新颖、通用性强等特征，同时具有结构简单、成本低、实现容易、效率较高等优点，还可以支持较宽范围功率输出，尤其适用于低压供电的交流电压输出应用。附图说明图1为本技术的电路原理图。具体实施方式以下结合附图对本技术的技术方案作进一步描述。本技术的全桥逆变的直接DC-AC变换电路如图1所示，由高频逆变电路1、变压电路2、储能电路3、工频逆变电路4构成。高频逆变电路1包括四只功率MOSFET S1～S4、一只谐振电感L1和一只电解电容E1；变压电路2包括三只平面变压器HFT1～HFT3；储能电路3包括两只高速二极管D1～D2、两只交流电容C1～C2、两只电解电容E2～E3和两只电阻R1～R2；工频逆变电路4包括四只功率MOSFETS5～S8、一只电阻R3和一只交流电容C3。高频逆变电路中，功率MOSFET S1的漏极、功率MOSFET S2的漏极与电解电容E1的阳极相连后与输入直流电压的正极+相连，功率MOSFET S3的漏极、功率MOSFET S4的源极与电解电容E1的阴极相连后与输入直流电压的负极-相连，功率MOSFET S1的漏极、功率MOSFET S3的漏极与谐振电感L1的一端相连后与变压电路中平面变压器HFT1初级绕组的一端相连，功率MOSFET S2的漏极、功率MOSFET S4的漏极与变压电路中平面变压器HFT3初级绕组的一端相连。-->变压电路中，平面变压器初级绕组HFT1的另一端与平面变压器HFT2初级绕组的一端相连，平面变压器HFT2初级绕组的另一端与平面变压器HFT3初级绕组的另一端相连。////平面变压器HFT1次级绕组的一端、平面变压器HFT2次级绕组的一端、平面变压器HFT3次级绕组的一端与储能电路中高速二极管D1的阳极、高速二极管D2的阴极相连，平面变压器HFT1次级绕组的另一端、平面变压器HFT2次级绕组的另一端、平面变压器HFT3次级绕组的另一端与储能电路中电解电容E2的阴极、电解电容E3的阳极、交流电容C1的一端、交流电容C2的一端、电阻R1的一端、电阻R2的另一端相连。储能电路中，高速二极管D1的阴极、电解电容E2的阳极、交流电容C1的另一端、电阻R1的另一端相连后与工频逆变电路中功率MOSFET S5的漏极、功率MOSFET S6的漏极相连，高速二极管D2的阳极、电解电容E3的阴极、交流电容C2的另一端、电阻R2的另一端相连后与工频逆变电路中功率MOSFET S7的源极、功率MOSFET S8的源极相连。工频逆变电路中，功率MOSFET S5的源极与功率MOSFET S7的漏极相连后与交流电容C3的一端、电阻R3的一端相连，并与输出交流电压Uo的火线L相连，功率MOSFET 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低电压输入全桥逆变的直接ＤＣ－ＡＣ变换电路，其特征在于，该电路包括用于将低压直流电压转换为低压交流脉冲电压的高频逆变电路（１）、用于将低压交流脉冲电压转换为高压交流脉冲电压的变压电路（２）、用于将高压交流脉冲电压整流滤波为高压直流电压的储能电路（３）以及用于将高压直流电压逆变成工频交流正弦波电压或交流方波电压的工频逆变电路（４）；所述高频逆变电路（１）包括功率ＭＯＳ管组，所述变压电路（２）包括若干串联的初级绕组和与储能电路连接的次级绕组，所述初级绕组和高频逆变电路（１）之间设有谐振电感Ｌ１；所述储能电路包括２组串联的整流滤波电路，所述整流滤波电路分别包括二极管、与二极管串联的电解电容Ｅ２、与电解电容并联的电容Ｃ１。

【技术特征摘要】
1.一种低电压输入全桥逆变的直接DC-AC变换电路，其特征在于，该电路包括用于将低压直流电压转换为低压交流脉冲电压的高频逆变电路(1)、用于将低压交流脉冲电压转换为高压交流脉冲电压的变压电路(2)、用于将高压交流脉冲电压整流滤波为高压直流电压的储能电路(3)以及用于将高压直流电压逆变成工频交流正弦波电压或交流方波电压的工频逆变电路(4)；所述高频逆变电路(1)包括功率MOS管组，所述变压电路(2)包括若干串联的初级绕组和与储能电路连接的次级绕组，所述初级绕组和高频逆变电路(1)之间设有谐振电感L1；所述储能电路包括2组串联的整流滤波电路，所述整流滤波电路分别包括二极管、与二极管串联的电解电容E2、与电解电容并联的电容C1。2.如权利要求1所述的一种低电压输入全桥逆变的直接DC-AC变换电路，其特征在于，所述整流滤波电路中的电解电容上并联有电阻R。3.如权利要求1或2所述的一种低电压输入全桥逆变的直接DC-AC变换电路，其特征在于，所述高频逆变电路(1)中的功率MOS管组上并联有电解电容E1。4.如权利要求3所述的一种低电压输入全桥逆变的直接DC-AC变换电路，其特征在于，所述功率MOS管组包括四只功率MOSFETS1、MOSFETS2、MOSFETS3、MOSFETS4；所述变压电路(2)包括变压器HFT1、HFT2、HFT3；所述工频逆变电路(4)包括功率MOSFETS5、功率MOSFETS6、功率MOSFETS7、功率MOSFETS8以及交流电容和电阻R3；其中，功率MOSFET S1的漏极、功率MOSFET S2的漏极与电解电容E1的阳极相连后与输入直流电压的正极相连，功率MOSFET S3的漏极、功率MOSFET S4的源极与电解电容E1的阴极相连后与输入直流电压的负极...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱海陵，艾永宝，朱俊，刘明霖，刘智翎，丁国萍，
申请(专利权)人：上海儒竞电子科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]