一種光耦隔離車載電源逆變器的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光耦隔離車載電源逆變器的控制方法，屬于直流/交流(DC/AC)電能轉(zhuǎn)換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]逆變器廣泛應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)，不間斷供電電源，感應(yīng)加熱，靜態(tài)無功發(fā)生器和補(bǔ)償器以及有源濾波等場合。傳統(tǒng)的逆變器電路拓?fù)浒妷涸茨孀兤骱碗娏髟茨孀兤鲀深悺?br>[0003]電壓源逆變器的輸出交流電壓低于直流母線電壓，因此電壓源逆變器本質(zhì)上是一個(gè)降壓型逆變器，為了實(shí)現(xiàn)升壓變換的功能，需要額外增加一級升壓變換電路，導(dǎo)致變換器整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
[0004]電流源逆變器本質(zhì)上是一個(gè)升壓型逆變器，為了實(shí)現(xiàn)降壓變換的功能，需要額外增加一級降壓變換電路，導(dǎo)致變換器整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜；電流源逆變器只能實(shí)現(xiàn)單向功率傳輸，能量不能雙向流動(dòng)。
[0005]為了解決電壓源逆變器和電流源逆變器存在的上述問題，學(xué)者提出了 Z源逆變器的概念，通過引入一個(gè)Z源網(wǎng)絡(luò)將逆變器主電路與電源耦合起來。與電壓源和電流源逆變器相比，Z源逆變器能夠提供升降壓變換的功能，但同樣不能實(shí)現(xiàn)能量的雙向傳輸，同時(shí)引入了額外的由電感，電容組成的無源元件，增加了系統(tǒng)的體積，重量和實(shí)現(xiàn)成本，同時(shí)控制復(fù)雜。國內(nèi)外又在此基礎(chǔ)上陸續(xù)提出了一些改型的Z源逆變器電路，其本質(zhì)都是通過引入無源元件來實(shí)現(xiàn)升壓，都存在上述問題。
[0006]中國國家知識產(chǎn)權(quán)局，申請?zhí)枮?201310020215.5，專利名稱為“單級雙向升降壓逆變器”的專利文件，公開了一種輸入濾波單元為單個(gè)濾波電感的單級雙向升降壓逆變器，該逆變器有效解決了傳統(tǒng)逆變器采用無源元件來實(shí)現(xiàn)升壓產(chǎn)生的一些問題。
[0007]但是該專利公開的單級雙向升降壓逆變器仍存在以下問題:
(I)升壓能力有限，即升壓比低，有些應(yīng)用場合需要電路具有很高的升壓比，而只有一個(gè)電感的電路在實(shí)現(xiàn)高的升壓比時(shí)，需要開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號的占空比很大，會(huì)惡化二極管反向恢復(fù)帶來的問題，增加了開關(guān)損耗。
[0008](2)過高的占空比，會(huì)加大電感的紋波，降低系統(tǒng)效率。
[0009]車載電源有類型，1.逆變器，是一種能夠?qū)C12V直流電轉(zhuǎn)換為和市電相同的AC220V交流電，供一般電器使用，是一種方便的電源轉(zhuǎn)換器，由于常用于汽車而得名。2.DC/DC直流變換器電源，通常是把汽車電池的12VDC或24VDC轉(zhuǎn)變?yōu)?8VDC等直流電給汽車上的電器設(shè)備用。
[0010]車載電源不僅適用于車載系統(tǒng)，只要有DC12V直流電源的場合，都可使用電源逆變器，將DC12V轉(zhuǎn)換為AC220V交流電，給人們的生活帶來方便。車載電源充分考慮到外部的使用環(huán)境，當(dāng)發(fā)生過載或短路現(xiàn)象時(shí)將自動(dòng)保護(hù)關(guān)機(jī)。車載電源的輸出電壓通過本身的反饋確認(rèn)可以使電壓穩(wěn)定，空載與額定的電壓值變化小于10V。需要說明的是，車載電源的目的是輸出和市電相同的電壓，滿足用電器的需要，但實(shí)際上車載電源輸出的是模擬正弦波，而市電是真正的正弦波，兩者略有不同，一般不影響使用，這是車載電源的工作原理決定的。
[0011]目前，車載電源的輸出均是固定輸出，這樣可調(diào)節(jié)的范圍小，容錯(cuò)率低，會(huì)造成車載電源的使用壽命降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種光耦隔離車載電源逆變器的控制方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中車載電源功率切換不平滑的問題。
[0013]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
一種光耦隔離車載電源逆變器的控制方法，所述逆變器包括逆變橋、電感、開關(guān)單元、輸出濾波單元；所述逆變橋包括第一橋臂、第二橋臂；所述開關(guān)單元包括第一開關(guān)單元、第二開關(guān)單元；所述開關(guān)單元包括第一至第四開關(guān)管，逆變橋包括第五至第八開關(guān)管，電源與逆變橋之間還包括第九開關(guān)管，所述開關(guān)管的控制端連接光耦隔離電路，包括如下步驟:步驟1、預(yù)先設(shè)定第九開關(guān)管的導(dǎo)通占空比；
步驟2、判斷逆變橋輸出的交流電壓極性，如果極性為正，執(zhí)行步驟3，如果極性為負(fù)，執(zhí)行步驟4 ；
步驟3、控制第二開關(guān)管、第四開關(guān)管為常通狀態(tài)，控制第一開關(guān)管、第三開關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通，第一開關(guān)管、第三開關(guān)管導(dǎo)通之間設(shè)置死區(qū)；
步驟4、控制第一開關(guān)管、第三開關(guān)管為常通狀態(tài)，控制第二開關(guān)管、第四開關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通，第二開關(guān)管、第四開關(guān)管導(dǎo)通之間設(shè)置死區(qū)；
步驟5、在一個(gè)周期內(nèi)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的導(dǎo)通占空比控制第九開關(guān)管的導(dǎo)通；
步驟6、控制光耦隔離電路的第二輸入端的時(shí)序與第九開關(guān)管的時(shí)序同步，輸入信號為第九開關(guān)管的控制信號的反向信號；
步驟7、重復(fù)執(zhí)行步驟2至步驟6。
[0014]所述光耦隔離電路包括光電耦合器、濾波電路、上拉電阻、限流電阻，所述光電耦合器包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端、第二輸出端，其中，第一輸入端通過限流電阻與外部直流電源連接，第二輸入端與外部控制芯片的信號輸出腳連接，第一輸出端分為兩路，一路通過上拉電阻與外部第二直流電源連接，另一路連接開關(guān)管的控制端，第二輸出端接地，第二直流電源與地之間連接濾波電路，所述濾波電路包括并聯(lián)連接的三個(gè)容值不相等的濾波電容，且每個(gè)濾波電容之間至少相差一個(gè)數(shù)量級。
[0015]所述第一開關(guān)單元包括第一開關(guān)管和第二開關(guān)管，其中第一開關(guān)管的輸入端與耦合電感的中點(diǎn)連接，第一開關(guān)管的輸出端與第二開關(guān)管的輸出端連接，第二開關(guān)管的輸入端與第二橋臂的中點(diǎn)連接；所述第二開關(guān)單元包括第三開關(guān)管和第四開關(guān)管，其中，第三開關(guān)管的輸出端與第二繞組的第二端連接，第三開關(guān)管的輸入端和第四開關(guān)管的輸入端連接，第四開關(guān)管的輸出端作為該逆變器的輸出端。
[0016]所述開關(guān)管為MOS管、三極管或JFET。
[0017]所述MOS管、三極管或JFET的輸入端和輸出端之間并聯(lián)一個(gè)反向二極管。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
1、通過該控制方式，能實(shí)現(xiàn)電力電子開關(guān)之間的自然換流，使得開關(guān)能夠平滑切換。
[0019]2、在電源的正極與逆變橋之間連接開關(guān)管，通過調(diào)節(jié)該開關(guān)管的占空比控制逆變橋的工作，使得輸出功率可調(diào)節(jié)。
[0020]3、輸入電壓變化范圍大。通過耦合電感匝比的合理配置可以穩(wěn)定直流母線電壓的大小。
[0021]4、拓?fù)浜唵?，效率高，可靠性高?br>【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明逆變器的電路原理圖。
[0023]圖2為本發(fā)明光耦隔離電路的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及工作過程作進(jìn)一步說明。
[0025]本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0026]—種光耦隔離車載電源逆變器的控制方法，所述逆變器包括逆變橋、電感、開關(guān)單元、輸出濾波單元；所述逆變橋包括第一橋臂、第二