专利名称：一种防止逆变颠覆死区时间可调装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种防止逆变颠覆死区时间可调装置，可用于防止逆变过程中逆变颠覆的产生，并且死区时间可以在一定范围类任意调节。
背景技术：
逆变颠覆是困扰逆变电源的一大重要故障，由于所采用的开关管存在死区时间，电流不能突变，开关管断开一定时间以后电流方向才能换向，若换流时一个管子还未完全关断另一个管子导通就产生逆变颠覆，损毁开关管 ，烧毁电源，造成严重的损失。解决的办法就是防止逆变颠覆，控制开关管未完全关断时另一个开关管不导通——即调节开关管的控制信号作用在开关管上的死区时间。通过硬件电路合理调节所加在开关管上信号的死区时间，可以在实际逆变器中完全解决逆变颠覆的问题。
发明内容为了克服上述现有技术的缺点，提供了一种防止逆变颠覆死区时间可调装置，通过死区时间调节模块来调整换流的两个开关管的彻底关断和导通，该电路成本低，稳定性好，可应用于各种需要控制开关管、IGBT、晶闸管的电路以及需要换流的逆变器、电源电路中。为了实现上述目的，本发明的技术方案是一种防止逆变颠覆死区时间可调装置，包括死区时间调节模块，信号调理模块和隔离模块，所述死区时间调节模块电连接有信号调理模块，所述信号调理模块电连接有隔离模块。所述的死区时间调节模块用于控制所加在开关管上的信号作用时间。所述信号调理模块用于完成信号的整形，增加信号的驱动能力，使之成为开关管的控制信号。所述隔离模块用于将弱电的控制模块和强电的执行部件隔离，防止执行部件故障损坏主控板。所述电路的驱动信号PWM波频率为IOKHz。通过死区时间调节模块，通过改变电位器从而改变充电回路和放电回路时间，合理控制换流的两个开关管的关断时间和导通时间，通过信号调理电路来增加信号的驱动能力，通过隔离模块将主控板与执行电路隔离，保证电路更可靠的运行。
图I是本实用新型的结构原理图。图2是本实用新型的死区时间可调电路原理图。图3是本实用新型的信号调理电路和隔离电路原理图。图4是本实用新型的电路结构原理图。[0016]图5死区时间可调电路各点波形分析。图6信号调理输出波形和光电I禹合器输出波形分析。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的结构原理和工作原理作简要说明。参照附图2和图5具体说明信号通过死区时间调节模块后的波形变化。 一种防止逆变颠覆死区时间可调装置，包括死区时间调节模块，信号调理模块和隔离模块，所述死区时间调节模块电连接有信号调理模块，所述信号调理模块电连接有隔离模块。所述的死区时间调节模块用于控制所加在开关管上的信号作用时间，可以调节到使之不满足逆变颠覆条件(逆变颠覆是指H桥中的上下桥臂直接短路，而造成开关管损坏，条件是，当上面的开关管还没有完全关闭，而下面的开关管已经导通，这时候就会短路，造成逆变颠覆，这种情况会造成设备的损坏，所以要避免，避免的方法为当上桥臂关闭以后，并不马上开通下桥臂的开关管，而是增加一定的延时以后才打开下桥臂，此时，上桥臂已经关闭了，所以不会出现逆变颠覆);所述信号调理模块用于完成信号的整形，增加信号的驱动能力，使之成为开关管的控制信号；所述隔离模块用于将弱电的控制模块和强电的执行部件隔离，防止执行部件故障损坏主控板；所述电路的驱动信号PWM波频率为IOKHz。目前的开关管所能响应的PWM波的频率一般在IOKHz以内，所述电路的驱动信号PWM波就以IOKHz的频率为例来说明电路的工作原理。单路PWM信号由A点输入，通过反相器⑶4069反相后控制成为两路PWM控制开关管。结合波形图5分析，当A点为低电平时，B点通过电容C2接地，而此时电容C2不能充电，所以B点电位和A点一样，也为低电平，二极管Dl截止。当A点由低电平跳变为高电平时，A点电位高于B点电位，此时要向电容充电，由于VB〈VA，所以二极管不导通，此时的充电回路为R6，R7，C2。充电时间为Trl = (R6 + R7) XC2(s)...... (I)当C2充饱电后，B点电位又和A点电位相同为高电平。当A点由高电平跳变为低电平时，此时B点电位高于A点电位，二极管DI正向导通，此时C2要放电，放电回路为R6，R7串联后与R4，R5, Dl串联的电路并联，此时的放电时间为Tn =[(R6 + RT)!KRA + R5)]xC2(s)……(2)放电结束后，B点电位回到低电平，二极管Dl截止。再分析C点，C点的输入是A点的反相，C点开始为高电平，D点由于电容C3充电饱和，所以D点与C点的电平一样，都为高电平，二极管D2截止。当C点的电压由高电平跳变为低电平时，此时D点为高电平，二极管D2正向导通，C3要放电，放电回路为R11，R12串联后与R13，R14，D2串联的电路并联，放电时间为T722 = [(i ll+i 12)//(iR13+i 14)]xC3{s) ...... (3)[0033]放电结束后D点电位回到低电平，二极管D2截止。当C点电位由低电平跳变为高电平时，由于D点电位低于C点电位，二极管D2截止，此时C点要向电容C3充电，充电回路为R11，R12串联回路，充电时间为7；21 = (Λ11+Λ12)χσ3(5)...... (4)当充电完毕，C点电压又与C点电压一致，同为高电平。分析可知，通过此电路后的输出B，D波形，由于存在充放电时间的影响，可以合理调整充放电时间来达到控制B，D两点不在同一时刻全为高电平，即可防止逆变颠覆的发生。结合图2和图5，带入具体的参数详细说明。所述电路中的电位器R5，R7，R11，R13是用来调整死区时间的，图2的参数为R4=5K, R5=10K, R6=50K, R7=0K, R12=50K, Rll=OK,R13=10K，R14=5K。其他参数如图2所标。PWM控制信号的频率为10KHZ，周期为lOOus。I、A点电压为低电平时，B点电压为低电平。2、A点电压从低电平跳变为高电平，B点电压先是给电容C2充电，充电完成后变为高电平，充电时间为Trl = (R6+R7)XC2 = I\με...... (5)3、A点电位从高电平跳变为低电平时，B点先进行放电，放电通路是两条通路并联后组成的，考虑二极管的导通时间很小，在选取的时候选择二极管1Ν4148为快恢复二极管，恢复时间为最长4ns，因此忽略不计。放电结束后B点电压也为低电平，放电时间为 Tr2 = [(R 6 + RT) /1HRA + i 5)]xC2 3^s ...... (6)4、C点电压为高电平时，D点也为高电平。5、C点电压从高电平跳变为低电平时，电容C3放电，忽略二极管的恢复时间。放电结束后D点电压为低电平，放电时间为TrTA = [(Rll+Ri2)ff(m3+m4)]xC3^3^ ...... (7)6、C点电压从低电平跳变为高电平时，对电容C3充电，充电结束后D点电压为高电平，充电时间为Tv21 = (i l 1+.S12)XC3 = I...... (8)由这些参数作图如图5，B和D都是经过死区控制后的波形，从图中能明显看出B和D在电平转换时有死区，粗略估算死区时间iw =14us。这样就不会同时为高，控制开关管同时导通了，也就不会出现逆变颠覆了。分析可知，只要合理调节电位器，便可以控制死区时间的长短，由此来防止逆变颠覆的出现。所述信号调理模块用于对经过死区时间调节电路调整后的波形整形，通过一个与门⑶4081将其整形为标准PWM波输出。所述隔离模块用于将弱电的控制信号与强电的执行部分隔离，使用光电耦合器6N137隔离，防止执行部件发生意外而损毁控制板。参照附图2和附图3具体说明电路图的连接结构如下所述的死区时间调节模块连接结构如下PWM信号输入端A点连接有反相器U3A的输入端(反相后得到H桥下桥臂的PWM信号)，二极管Dl的阴极和固定电阻R6，所述二极管Dl的阳极连接固定电阻R4，固定电阻R4还连接着可变电阻R5 ;所述固定电阻R6还串联着可变电阻R7 ;可变电阻R5和可变电阻R7的一端还连接着电容C2 ;图中的B点为死区时间调节模块的信号输出点；所述的反相器U3A的输出端连接着两部分二极管D2的阴极和固定电阻的R12，二极管阳极还连接着固定电阻R14和可变电阻R13，固定电阻R12还连接着可变电阻R11，并与二极管D2、固定电阻R14、可变电阻R13组成的电路并联连接；可变电阻R13和固定电阻Rll的一端还连接着电容C3 ;图中的D点为该模块的另一信号输出点。所述的信号调理模块连接结构如下死区时间调节模块的信号输出B点连接到与门CD4081的输入端I引脚和2引脚，输出端3引脚；死区时间调节模块的信号输出端D点连接到与门⑶4081的输入端5引脚和6引脚，输出端4引脚；所述的隔离模块连接结构如下信号调理模块的输出端⑶4081的3引脚连接至光电隔离芯片Ul (型号6N137)的3引脚，Ul的2引脚串联电阻R3，R3的一端连接至电源 VCC ；U1的8引脚连接着电源VDD，VDD还连接着电阻Rl、R2和电容Cl，Rl的另一端连接着Ul的7引脚，R2的另一端连接着Ul的6引脚；C1的另一端连接着地，Ul的5引脚也连接着地；信号调理模块的输出端⑶4081的4引脚连接至光电隔离芯片U2 (型号6N137)的3引脚，U2的2引脚串联电阻R10，RlO的一端连接至电源VCC ；U2的8引脚连接着电源VDD，VDD还连接着电阻R8、R9和电容C4，R8的另一端连接着U2的7引脚，R9的另一端连接着U2的6引脚；C4的另一端连接着地，U2的5引脚也连接着地；图6是经过信号调理模块和隔离驱动模块后的波形，可以从波形中看出两路PWM波之间出现了死区时间，避免逆变颠覆的发生。所述E，F波形是通过信号整形电路后的波形，所述G，H波形为驱动电路的输出波形。
权利要求1.一种防止逆变颠覆死区时间可调装置，其特征在于，包括死区时间调节模块，信号调理模块和隔离模块，所述死区时间调节模块电连接有信号调理模块，所述信号调理模块电连接有隔离模块。
2.根据权利要求I所述的一种防止逆变颠覆死区时间可调装置，其特征在于，所述的死区时间调节模块用于控制所加在开关管上的信号作用时间。
3.根据权利要求I所述的一种防止逆变颠覆死区时间可调装置，其特征在于，所述信号调理模块用于完成信号的整形，增加信号的驱动能力。
4.根据权利要求I所述的一种防止逆变颠覆死区时间可调装置，其特征在于，所述隔离模块用于将弱电的控制模块和强电的执行部件隔离。
5.根据权利要求1-4所述的一种防止逆变颠覆死区时间可调装置，其特征在于，所述电路的驱动信号PWM波频率为IOKHz。
专利摘要一种防止逆变颠覆死区时间可调装置，包括死区时间调节模块，信号调理模块和隔离模块，所述死区时间调节模块电连接有信号调理模块，所述信号调理模块电连接有隔离模块，所述的死区时间调节模块用于控制所加在开关管上的信号作用时间；所述信号调理模块用于完成信号的整形，增加信号的驱动能力，使之成为开关管的控制信号；所述隔离模块用于将弱电的控制模块和强电的执行部件隔离，防止执行部件故障损坏主控板；通过是死区时间调节模块调节充电回路和放电回路时间,合理控制换流的两个开关管的关断时间和导通时间，结构简单，使用方便。
文档编号H02M1/088GK202475236SQ201220127879
公开日2012年10月3日 申请日期2012年3月30日 优先权日2012年3月30日
发明者于新颖, 李明勇, 杜红霞, 郑恩让, 闫露露, 靳亚丽 申请人:陕西科技大学