CN104135059A - 便携式多功能交流电源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式多功能交流电源，包括依次连接的蓄电池、直流输入滤波电路、前级逆变电路、高频变压器、整流滤波电路、后级逆变电路和交流输出滤波电路；电流电压检测电路检测当前的输出电流和输出电压，并反馈给所述DSP芯片，所述DSP芯片还通过前级逆变驱动电路与所述前级逆变电路连接，控制所述前级逆变电路进行逆变，所述DSP芯片通过后级逆变驱动电路与所述后级逆变电路连接，本发明通过DSP芯片控制所述后级逆变电路能提供57.7V、100V、220V三种等级的单相交流电压，并且本发明便于携带，成本低、运行稳定可靠。

Description

便携式多功能交流电源

技术领域

本发明涉及一种移动电源，具体为一种便携式多功能交流电源。

背景技术

目前供电系统中，一旦系统故障，用电客户要求抢修时，因为现场停电，往往无法应用电能表或是应用起来极不方便，导致难以满足客户当场明确电量的需要。而如今蓄电池技术已经十分完善，不仅方便而且便携，将蓄电池提供的直流电逆变为电压等级合适的交流电供给电能表，可以有效解决上述矛盾，提高工作效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为克服上述问题，提供一种可以提供多种电压等级的便携式多功能交流电源。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种便携式多功能交流电源，包括依次连接的蓄电池、直流输入滤波电路、前级逆变电路、高频变压器、整流滤波电路、后级逆变电路和交流输出滤波电路；

所述蓄电池提供直流输入；

所述直流输入滤波电路将所述蓄电池输入的低压直流进行滤波；

所述前级逆变电路将所述直流输入滤波电路输出的低压直流进行逆变，得到高频交流并输出给所述高频变压器；

所述高频变压器将高频交流进行升压，输出高频高压交流给所述整流滤波电路；

所述整流滤波电路将高频高压交流整流后，输出高压直流给所述后级逆变电路；

所述后级逆变电路将高压直流进行逆变后，输出高压交流；

所述交流输出滤波电路将所述后级逆变电路输出的高压交流进行滤波后输出；

所述交流输出滤波电路连接有电流电压检测电路，所述电流电压检测电路跟一DSP芯片连接，所述电流电压检测电路检测当前的输出电流和输出电压，并反馈给所述DSP芯片，所述DSP芯片还通过前级逆变驱动电路与所述前级逆变电路连接，控制所述前级逆变电路进行逆变，所述DSP芯片通过后级逆变驱动电路与所述后级逆变电路连接，通过SPWM调制使其输出多种电压等级的高压交流。 

优选地，所述DSP芯片还连接有欠压保护电路。 

优选地，所述DSP芯片还连接有过载保护电路。

优选地，所述DSP芯片还连接有过温保护电路。

优选地，所述DSP芯片还连接有短路保护电路。

优选地，所述蓄电池的输出端和所述交流输出滤波电路的输出端都连接有保险丝。

优选地，所述DSP芯片还连接有显示器、键盘和温控风扇。

本发明的有益效果是：本发明结构简单，本方案中计划采用前级全桥高频升压，并应用基于DSP芯片的SPWM控制技术将升压后的直流电逆变为所需电压等级的交流电，本发明通过DSP芯片控制所述后级逆变电路能提供57.7V、100V、220V三种等级的单相交流电压。本发明设置温控风扇实现对电源机箱内部温度的智能调节，进一步提高系统运行的可靠性。电压数字显示采用液晶显示，直观了解系统的运行状态，采用高频变压器，因此使得电源体积减小，重量减轻，便于携带从而减轻工作人员的体力负担，还设置有欠压保护电路、过载保护电路、过温保护电路和短路保护电路，提高系统运行的安全性和稳定性。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一个实施例的结构示意图；

图2是本发明一个实施例的结构示意图；

图3是本发明一个实施例的电路结构图；

图4A和图4B是本发明中所述电流电压检测电路的电路图；

图5A、图5B、图5C和图5D是本发明中所述前级逆变驱动电路的电路图；

图6A、图6B、图6C和图6D是本发明中所述后级逆变驱动电路的电路图；

图7是本发明中所述欠压保护电路的电路图；

图8是本发明中所述过载保护电路和短路保护电路的电路图；

图9是本发明中所述过温保护电路的电路图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示的本发明所述一种便携式多功能交流电源，包括依次连接的蓄电池、直流输入滤波电路、前级逆变电路、高频变压器、整流滤波电路、后级逆变电路和交流输出滤波电路，在本实施例中，所述蓄电池采用常规的能提供36V直流电的蓄电池；

所述蓄电池提供36V的直流输入；

所述直流输入滤波电路在本实施例中为并联在所述蓄电池两侧的电容C1，如图3所示，其将所述蓄电池输入的36V低压直流进行滤波；

在本实施例中，所述前级逆变电路选用多个MOSFET管，如图3所示，包括MOSFET1、MOSFET2、MOSFET3、MOSFET4、D1、D2、D3和D4，其将所述直流输入滤波电路输出的36V低压直流进行逆变，得到高频交流并输出到所述高频变压器的一次侧；

所述高频变压器将高频交流进行升压，输出高频高压交流给所述整流滤波电路，由于采用高频逆变器，因此可以大大降低滤波电感及电容的体积和重量，因此使得电源体积减小，重量减轻，便于携带从而减轻工作人员的体力负担；

所述整流滤波电路将高频高压交流整流后，输出高压直流给所述后级逆变电路，在本实施例中，所述整流滤波电路包括二极管VD1、VD2、VD3、VD4和电容C2，所述电容C2用于消除杂波；

所述后级逆变电路将高压直流进行逆变后，输出高压交流，在本实施例中，所述后级逆变电路采用绝缘栅双极型晶体管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，包括IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4、D5、D6、D7和D8，如图3所示，其脉动电压由SPWM方式进行调制；

所述交流输出滤波电路将所述后级逆变电路输出的高压交流进行滤波后输出，在本实施例中，如图3所示，所述交流输出滤波电路为LC滤波电路，包括电感L和电容C3；

所述交流输出滤波电路连接有电流电压检测电路，在本实施例中，所述电流电压检测电路包括电流检测电路和电压检测电路，分别如图4A和图4B所示，所述电流检测电路包括电流互感器21CE-5A型、4个运算放大器LM224D、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、二极管D9、二极管D10、电容C4、电容C5，所述电压检测电路包括电流互感器ZMPT101B型、4个运算放大器LM224D、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、二极管D11、二极管D12、电容C6和电容C7，所述电流检测电路和电压检测电路都与DSP芯片连接，所述电流电压检测电路检测当前的输出电流和输出电压，并反馈给所述DSP芯片，本实施例中，所述DSP芯片采用美国TI公司生产的32位TMS320F28035微控制器，其控制性能优异，且价格低廉，因此十分适合，所述DSP芯片还通过前级逆变驱动电路与所述前级逆变电路连接，所述前级逆变驱动电路分别与MOSFET1、MOSFET2、MOSFET3、MOSFET4连接，在本实施例中，图5A是与MOSFET1连接的MOSFET1前级逆变驱动电路，其包括电源模块B1515LS、光耦合器TLP250、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电容C8和电容C9，图5B是与MOSFET2连接的MOSFET2前级逆变驱动电路，其包括电源模块B1515LS、光耦合器TLP250、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电容C10和电容C11，图5C是与MOSFET3连接的MOSFET3前级逆变驱动电路，其包括电源模块B1515LS、光耦合器TLP250、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电容C12和电容C13，图5D是与MOSFET4连接的MOSFET4前级逆变驱动电路，其包括电源模块B1515LS、光耦合器TLP250、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电容C14和电容C15，其控制所述前级逆变电路进行逆变，如图3所示，所述DSP芯片发出驱动信号控制互为对角的两个MOSFET管同时导通，而同一侧半桥上下两个MOSFET管交替导通，将低压直流逆变成高频交流加在所述高频变压器的一次侧，进而再进行升压。通过改变驱动信号的占空比，就可以改变加在所述高频变压器一次侧的电压。当驱动信号占空比不变时，输出电压则与高频变压器的匝数比成正比。为了避免同一侧半桥上下两个MOSFET管在换流的过程中发生短暂的同时导通现象而损坏功率器件，所以占空比不能超过50%。

所述DSP芯片通过后级逆变驱动电路与所述后级逆变电路连接， SPWM技术中，载波为三角波，调制波为正弦波，两种波形相比较便可得到脉宽按正弦规律变化的方波，也即SPWM波，而通过调节调制波幅值与三角波幅值之比，即调制比，就可改变所得方波占空比，方波高电平时间决定了IGBT的开通时间，所以通过改变调制比就可有效调节逆变所得交流电压有效值，从而提供57.7V、100V、220V三种等级的单相交流电压。所述DSP芯片发出SPWM控制信号经过后级逆变驱动电路控制IGBT，所述后级逆变驱动电路主要完成信号转换与隔离功能，采用光耦隔离的集成驱动芯片，其分别与IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4对应设置，如图6A所示为与IGBT1连接的IGBT1后级逆变驱动电路，其包括模块电源QA01、光耦合器TLP250、电阻R35、电阻R36、电阻R37、电阻R38、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19和二极管D12；如图6B所示为与IGBT2连接的IGBT2后级逆变驱动电路，其包括模块电源QA01、光耦合器TLP250、电阻R39、电阻R40、电阻R41、电阻R42、电容C20、电容C21、电容C22、电容C23和二极管D13；如图6C所示为与IGBT3连接的IGBT3后级逆变驱动电路，其包括模块电源QA01、光耦合器TLP250、电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电容C24、电容C25、电容C26、电容C27和二极管D14；如图6D所示为与IGBT4连接的IGBT4后级逆变驱动电路，其包括模块电源QA01、光耦合器TLP250、电阻R47、电阻R48、电阻R49、电阻R50、电容C28、电容C29、电容C30、电容C31和二极管D15。 

在优选的实施方案中，所述DSP芯片还连接有欠压保护电路，如图7所示，其包括电阻R51、电阻R52、稳压管VD5、二极管D16、三极管Q1和继电器K1及其开关，其在电压过低影响仪器工作时，所述继电器K1的开关切断电源。 

在优选的实施方案中，所述DSP芯片还连接有过载保护电路；在优选的实施方案中，所述DSP芯片还连接有过温保护电路，如图9所示,其包括电阻R53、开关K2和电容C32，通过其实现过温保护。

在优选的实施方案中，所述DSP芯片还连接有短路保护电路，如图8所示，图8是所述短路保护电路和过载保护电路整体的电路图，其实现短路和过载保护，图中包括运算放大器LM311、D触发器、电阻R54、电阻R55、电阻R56、电阻R57、电阻R58、电阻R59、二极管D17、电容C33和电容C34。

在优选的实施方案中，所述蓄电池的输出端和所述交流输出滤波电路的输出端都连接有保险丝，提高系统整体运行的安全型。

在优选的实施方案中，如图2所示，所述DSP芯片还连接有显示器、键盘和温控风扇，可以通过键盘方便的进行操控，并通过显示器实时的显示工作状态，并通过温控风扇降低工作温度，提供工作的可靠性。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种便携式多功能交流电源，其特征在于，包括依次连接的蓄电池、直流输入滤波电路、前级逆变电路、高频变压器、整流滤波电路、后级逆变电路和交流输出滤波电路；

所述蓄电池提供直流输入；

所述直流输入滤波电路将所述蓄电池输入的低压直流进行滤波；

所述前级逆变电路将所述直流输入滤波电路输出的低压直流进行逆变，得到高频交流并输出给所述高频变压器；

所述高频变压器将高频交流进行升压，输出高频高压交流给所述整流滤波电路；

所述整流滤波电路将高频高压交流整流后，输出高压直流给所述后级逆变电路；

所述后级逆变电路将高压直流进行逆变后，输出高压交流；

所述交流输出滤波电路将所述后级逆变电路输出的高压交流进行滤波后输出；

所述交流输出滤波电路连接有电流电压检测电路，所述电流电压检测电路跟一DSP芯片连接，所述电流电压检测电路检测当前的输出电流和输出电压，并反馈给所述DSP芯片，所述DSP芯片还通过前级逆变驱动电路与所述前级逆变电路连接，控制所述前级逆变电路进行逆变，所述DSP芯片通过后级逆变驱动电路与所述后级逆变电路连接，通过SPWM调制使其输出多种电压等级的高压交流。

2.如权利要求1所述的便携式多功能交流电源，其特征在于，所述DSP芯片还连接有欠压保护电路。

3.如权利要求1或2所述的便携式多功能交流电源，其特征在于，所述DSP芯片还连接有过载保护电路。

4.如权利要求1-3任一项所述的便携式多功能交流电源，其特征在于，所述DSP芯片还连接有过温保护电路。

5.如权利要求1-4任一项所述的便携式多功能交流电源，其特征在于，所述DSP芯片还连接有短路保护电路。

6.如权利要求1-5任一项所述的便携式多功能交流电源，其特征在于，所述蓄电池的输出端和所述交流输出滤波电路的输出端都连接有保险丝。

7.如权利要求1-6任一项所述的便携式多功能交流电源，其特征在于，所述DSP芯片还连接有显示器、键盘和温控风扇。