本發(fā)明屬于變頻技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種通用變頻器。

背景技術(shù)：

電力能源是當(dāng)今時代的主要能源，各種設(shè)備都離不開電力，但是由于電力技術(shù)傳輸問題，導(dǎo)致電力頻率及電壓在傳輸過程中受到一定的影響。并且家庭中有一些電器的工作電壓并非220V,有時由于工作需要，可能會需要更高的電壓，給人們生活帶來不便。

如果能提供一種小型的、可家用的變頻器，將解決上述困擾，給人們生活帶來便利。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種通用變頻器，包括功率因數(shù)校正電路，SEPIC升降壓電路，采樣電路，PWM發(fā)生電路，正弦脈寬調(diào)制電路，驅(qū)動電路，逆變電路。

所述功率因數(shù)校正電路采用UCC28019芯片及外圍電路。

SEPICSEPIC升降壓電路包括第四電阻、第六非極性電容、第七極性電容、第十極性電容、第一電感、第一場效應(yīng)管、第八極性電容、第三電感、第一肖特基二極管、第十二極性電容、第十三非極性電容；各個零部件的連接關(guān)系為：第一電感一端連接第十極性電容的正極，另一端則連接第一場效應(yīng)管的源極和第八極性電容的正極，第一場效應(yīng)管的漏極連接到第二電阻一端，并通過第四電阻接地；所述第六非極性電容與第七極性電容并聯(lián)，一端的并聯(lián)點(diǎn)接地，另一端連接到第一電感與第十極性電容的連接點(diǎn)；第八極性電容的負(fù)極則連接到第三電感的一端及第一肖特基二極管的正極，第三電感的另一端接地；第一肖特基二極管的負(fù)極連接第十二極性電容正極、第十三非極性電容一端、第一電阻一端；第十二極性電容負(fù)極、第十三非極性電容另端接地，第一電阻另一端連接到第三可調(diào)電阻一端。

驅(qū)動電路包括第二驅(qū)動芯片及其外圍電路,第二二極管、第九非極性電容、第十一非極性電容、第二電阻；各個零部件的連接關(guān)系為：第二電阻未與第一場效應(yīng)管連接的一端連接到第二驅(qū)動芯片的第七端口；第二二極管正極連接到第二驅(qū)動芯片的第一端口、第十一非極性電容一端、地，負(fù)極連接到第二驅(qū)動芯片第八端口、第九非極性電容一端；第十一非極性電容另一端則連接到第二驅(qū)動芯片第三端口并接地，第九非極性電容另一端則連接到第二驅(qū)動芯片的第六端口并接地。

PWM發(fā)生電路包括第一電阻、第三電阻、第三IC芯片及其外圍電路、第十九極性電容、第二十非極性電容、第二十三非極性電容、第三十三非極性電容、第一電阻、第十七電阻、第二十二電阻、第二十三電阻、第二十四電阻、第二十五電阻、第二十六電阻、第二十九電阻、第三滑動變阻器、第二十七滑動變阻器、第三十二滑動變阻器、第三十三滑動變阻器；各個零部件的連接關(guān)系為：第一電阻未與第一肖特基二極管連接的一端連接到第三滑動變阻器，第三滑動變阻器另一端接地，滑動觸頭通過第二十二電阻連接到第三IC芯片的第一端口；第十九電容分與第二十電容分并聯(lián)，其中一個并聯(lián)點(diǎn)接地，另一個并聯(lián)點(diǎn)連接到電源，其連接到第三IC芯片的第八、十一、十二端口；第三IC芯片的第二端口通過第二十六電阻連接到第三十二滑動變阻器的觸頭，所述第三十二滑動變阻器的一端接地，另一端通過第二十九電阻連接到電源；第二十四電阻與第三十三非極性電容串聯(lián)后與第二十五電阻并聯(lián)，一個并聯(lián)點(diǎn)連接到第三IC芯片的第三端口，另一個并聯(lián)點(diǎn)則連接到第三十三滑動變阻器的觸頭；所述第三十三滑動變阻器的一端接地，另一端則連接到第三IC芯片的第十四端口，且連接到第二十三電阻的一端；所述第二十三電阻的另一端則連接到第三IC芯片的第十五端口，且連接到底二十七滑動變阻器的一端和觸頭；所述第二十七滑動變阻器的另一端接地；第二十三非極性電容一端連接第三IC芯片的第五端口，另一端接地；第十七電阻一端連接到第三IC芯片的第六端口，另一端接地。

SEPIC升降壓電路包括正弦波產(chǎn)生電路、三角波產(chǎn)生電路、正弦脈寬調(diào)制電路、驅(qū)動電路、全橋逆變電路。

全橋逆變電路包括第一驅(qū)動芯片、第十六電阻、第三場效應(yīng)管、第二十電阻、第五場效應(yīng)管、第四電感、第二驅(qū)動芯片、第十九電阻、第六場效應(yīng)管、第十五電阻、第四場效應(yīng)管、第五電感 ；其中，第一驅(qū)動芯片第七端口輸出的波形通過第十六電阻送到第三場效應(yīng)管的柵極，再將第一驅(qū)動芯片第四端口輸出的波形通過第二十電阻輸送到第五場效應(yīng)管，第一驅(qū)動芯片的第六端口連接到第四電感一端，第四電感的另一端連接到輸出端子；第二驅(qū)動芯片的第七端口輸出的波形通過第十九電阻送到第六場效應(yīng)管，第二驅(qū)動芯片的第四端口輸出的波形通過第十五電阻送到第四場效應(yīng)管，第六端口連接到第五電感的一端，第五電感的另一端連接到輸出端子。

進(jìn)一步的，正弦波產(chǎn)生電路包括第四IC芯片,第三十一電阻、第三十四電阻、第三十五電阻、第三十六電阻、第三十滑動變阻器、第三十八變?nèi)荻O管；各零部件的連接關(guān)系為：第三十一電阻一端連接電源，另一端連接到第四IC芯片的第九端口；第三十四電阻一端連接電源，另一端連接到第四IC芯片的第五端口；第三十五電阻一端連接電源，另一端連接到第四IC芯片的第四端口；第三十滑動變阻器一端連接電源，另一端連接第三十六電阻后接地且連接到第三十八變?nèi)荻O管一端，第三十八變?nèi)荻O管另一端連接到第四IC芯片的第十端口。

進(jìn)一步的，正弦脈寬調(diào)制電路包括一號第六IC芯片、二號一號第六IC芯、第三十七電阻、第三十八電阻、第三十九電阻、第四十電阻、第四十一電阻、第四十二電阻、第四十四電阻、第四十五電阻、第四十六電阻、第四十三滑動變阻器；第三十九電阻、第四十電阻組成的串聯(lián)支路與第四十五電阻、第四十六電阻組成的串聯(lián)支路并聯(lián)，一端的并聯(lián)點(diǎn)一端連接電源，另一端的并聯(lián)點(diǎn)接地；一號第六IC芯片正極通過第三十七電阻連接正弦波產(chǎn)生電路的輸出端 ，負(fù)極則接地，且通過第四十三滑動變阻器連接到一號第六IC芯片輸出端；二號第六IC芯片正極通過第三十八電阻連接到一號第六IC芯片的輸出端，負(fù)極則通過第四十二電阻連接三角波產(chǎn)生電路的輸出端；二號第六IC芯片輸出端連接第四十一電阻一端，第四十一電阻的另一端則輸出SPWM波。

進(jìn)一步的，三角波產(chǎn)生電路包括第五IC芯片,第四十八電阻、第四十九電阻、第五十電阻、第五十一電阻、第四十七滑動變阻器、第四十一非極性電容；第五IC芯片第三管腳產(chǎn)生三角波；第四十八電阻一端連接電源，另一端連接到第五IC芯片的第九端口；第四十九電阻一端連接電源，另一端連接到第五IC芯片的第五端口；第五十電阻一端連接電源，另一端連接到第五IC芯片的第四端口；第四十七滑動變阻器一端連接電源，另一端通過第五十一電阻接地，并連接到底連接到第四十一非極性電容一端，調(diào)節(jié)頭則連接到第五IC芯片的第八端口；第四十一非極性電容的另一端則連接到第五IC芯片的第十端口。

進(jìn)一步的，還包括輔助電源電路，其包括整流橋、第一極性電容、第二極性電容，第三非極性電容、第一驅(qū)動芯片、第四極性電容的正極、第五非極性電容；其中，第一極性電容、第二極性電容、第三非極性電容并聯(lián)，一端并聯(lián)點(diǎn)連接第一整流橋的正輸入端及第一驅(qū)動芯片的第一引腳，另一端并聯(lián)點(diǎn)連接第一整流橋的負(fù)輸入端及第一驅(qū)動芯片的第二引腳；第一接線端子的兩個引腳接第一整流橋的兩個輸出端；將第一驅(qū)動芯片第二引腳接到小功率地，第四極性電容與第五非極性電容所構(gòu)成并聯(lián)電路的一個并聯(lián)點(diǎn)接第三引腳，另一個并聯(lián)點(diǎn)則連接到第二引腳并接地；第三引腳為輸出端。

進(jìn)一步的，第一驅(qū)動芯片、第二驅(qū)動芯片的型號為IR2111。

進(jìn)一步的，第三IC芯片的型號為TL494。

進(jìn)一步的，第四IC芯片的型號為ICL8038。

進(jìn)一步的，第一IC芯片的型號為LM7812，一號第六IC芯片及二號第六IC芯片的型號為NE5532。

進(jìn)一步的，第五IC芯片的型號為ICL8038。

本發(fā)明的有益效果為：

1、在輸入交流電力電壓不高于150伏條件下，可以實(shí)現(xiàn)對電力頻率的改變，頻率變動范圍在10赫茲至1000赫茲之間變化。

2、輸入電壓在100伏至200伏之間變化時，輸出電壓可保持小于2%的變化，輸出相當(dāng)穩(wěn)定。

3、保持輸入電壓為100伏的情況下，可改變輸出電壓的大小，輸出電壓可調(diào)范圍為60伏至200伏。

4、加入了功率因數(shù)校正模塊，可將輸入的電流波形校正為與電壓波形基本一致，相位一樣，可保證電力的有效應(yīng)用，且不會污染電網(wǎng)。

5、由于各模塊分開，在升降壓模塊前加入接線端子，所以可加入蓄電池，在停電等突發(fā)情況下進(jìn)行功率不超過2000瓦的緊急電力供應(yīng)。

附圖說明

圖1為功率因數(shù)校正電路示意圖。

圖2為SEPIC升降壓電路、驅(qū)動電路、PWM發(fā)生電路示意圖。

圖3為正弦波產(chǎn)生電路示意圖。

圖4為三角波產(chǎn)生電路示意圖。

圖5為正弦脈寬調(diào)制電路示意圖。

圖6為逆變電路示意圖。

圖7為輔助電源電路示意圖。

具體實(shí)施方式

以下各個元器件的序號與附圖中的阿拉伯?dāng)?shù)字對應(yīng)。如第一電阻對應(yīng)于R1，第一電感對應(yīng)于L1，第八極性電容對應(yīng)于C8。

本發(fā)明所述變頻器包括功率因數(shù)校正電路，SEPIC升降壓電路，采樣電路，PWM發(fā)生電路，正弦脈寬調(diào)制電路，驅(qū)動電路，逆變電路。所述功率因數(shù)校正電路與SEPIC升降壓電路連接后連接到逆變電路，三角波發(fā)生電路與正弦脈寬調(diào)制電路連接后連接到逆變電路。驅(qū)動電路、PWM發(fā)生電路、SEPIC升降壓電路兩兩互聯(lián)。

如圖1所示，所述功率因數(shù)校正電路采用UCC28019芯片及外圍電路（該電路采用的是現(xiàn)有成熟電路），并將其送到下一級的SEPICSEPIC升降壓電路。

如圖2所示，SEPIC升降壓電路包括第四電阻、第六非極性電容、第七極性電容、第十極性電容、第一電感、第一場效應(yīng)管、第八極性電容、第三電感、第一肖特基二極管、第十二極性電容、第十三非極性電容。各個零部件的連接關(guān)系為：第一電感一端連接第十極性電容的正極，另一端則連接第一場效應(yīng)管的源極和第八極性電容的正極，第一場效應(yīng)管的漏極連接到第二電阻一端，并通過第四電阻接地。所述第六非極性電容與第七極性電容并聯(lián)，一端的并聯(lián)點(diǎn)接地，另一端連接到第一電感與第十極性電容的連接點(diǎn)。第八極性電容的負(fù)極則連接到第三電感的一端及第一肖特基二極管的正極，第三電感的另一端接地。第一肖特基二極管的負(fù)極連接第十二極性電容正極、第十三非極性電容一端、第一電阻一端。第十二極性電容負(fù)極、第十三非極性電容另端接地，第一電阻另一端連接到第三可調(diào)電阻一端。

如圖2所示，驅(qū)動電路包括第二驅(qū)動芯片（IR2111）及其外圍電路,第二二極管、第九非極性電容、第十一非極性電容、第二電阻。各個零部件的連接關(guān)系為：第二電阻未與第一場效應(yīng)管連接的一端連接到第二驅(qū)動芯片（IR2111）的第七端口。第二二極管正極連接到第二驅(qū)動芯片（IR2111）的第一端口、第十一非極性電容一端、地，負(fù)極連接到第二驅(qū)動芯片（IR2111）第八端口、第九非極性電容一端。第十一非極性電容另一端則連接到第二驅(qū)動芯片（IR2111）第三端口并接地，第九非極性電容另一端則連接到第二驅(qū)動芯片（IR2111）的第六端口并接地。

如圖2所示，PWM發(fā)生電路包括第一電阻、第三電阻、第三IC芯片U3(TL494)及其外圍電路、第十九極性電容、第二十非極性電容、第二十三非極性電容、第三十三非極性電容、第一電阻、第十七電阻、第二十二電阻、第二十三電阻、第二十四電阻、第二十五電阻、第二十六電阻、第二十九電阻、第三滑動變阻器、第二十七滑動變阻器、第三十二滑動變阻器、第三十三滑動變阻器。各個零部件的連接關(guān)系為：第一電阻未與第一肖特基二極管連接的一端連接到第三滑動變阻器，第三滑動變阻器另一端接地，滑動觸頭通過第二十二電阻連接到第三芯片的第一端口。第十九電容分與第二十電容分并聯(lián)，其中一個并聯(lián)點(diǎn)接地，另一個并聯(lián)點(diǎn)連接到電源，其連接到第三IC芯片的第八、十一、十二端口。第三IC芯片的第二端口通過第二十六電阻連接到第三十二滑動變阻器的觸頭，所述第三十二滑動變阻器的一端接地，另一端通過第二十九電阻連接到電源。第二十四電阻與第三十三非極性電容串聯(lián)后與第二十五電阻并聯(lián)，一個并聯(lián)點(diǎn)連接到第三IC芯片的第三端口，另一個并聯(lián)點(diǎn)則連接到第三十三滑動變阻器的觸頭。所述第三十三滑動變阻器的一端接地，另一端則連接到第三IC芯片的第十四端口，且連接到第二十三電阻的一端。所述第二十三電阻的另一端則連接到第三IC芯片的第十五端口，且連接到底二十七滑動變阻器的一端和觸頭。所述第二十七滑動變阻器的另一端接地。第二十三非極性電容一端連接第三IC芯片的第五端口，另一端接地。第十七電阻一端連接到第三IC芯片的第六端口，另一端接地。其中，第一電阻與第三精密滑動變阻器構(gòu)成分壓關(guān)系，對輸出電壓分壓反饋，并與第二十九電阻和第第三十二滑動變阻器構(gòu)成的對VCC的分壓進(jìn)行差動放大，形成硬閉環(huán)，使輸出穩(wěn)定。SEPIC升降壓電路通過調(diào)節(jié)第三十二滑動變阻器對輸出電壓進(jìn)行調(diào)整。

SEPIC升降壓電路用于將電壓輸出給逆變電路進(jìn)行逆變。包括正弦波產(chǎn)生電路、三角波產(chǎn)生電路、正弦脈寬調(diào)制電路、驅(qū)動電路、全橋逆變電路。該系統(tǒng)中的全橋逆變電路采用四個相同的N溝道場效應(yīng)管(IRE250N)并采用二階LC濾波結(jié)構(gòu)。

如圖3所示，正弦波產(chǎn)生電路可采用現(xiàn)有電路。本實(shí)施例進(jìn)行了單獨(dú)設(shè)計(jì)、包括第四IC芯片U4（ICL8038）、第三十一電阻、第三十四電阻、第三十五電阻、第三十六電阻、第三十滑動變阻器、第三十八變?nèi)荻O管。第四IC芯片第二管腳產(chǎn)生正弦波。各零部件的連接關(guān)系為：第三十一電阻一端連接電源，另一端連接到第四IC芯片的第九端口。第三十四電阻一端連接電源，另一端連接到第四IC芯片的第五端口。第三十五電阻一端連接電源，另一端連接到第四IC芯片的第四端口。第三十滑動變阻器一端連接電源，另一端連接第三十六電阻后接地且連接到第三十八變?nèi)荻O管一端，第三十八變?nèi)荻O管另一端連接到第四IC芯片的第十端口。

如圖4所示，三角波產(chǎn)生電路可采用現(xiàn)有電路。本實(shí)施例進(jìn)行了單獨(dú)設(shè)計(jì)，其包括第五IC芯片(U4)ICL8038,第四十八電阻、第四十九電阻、第五十電阻、第五十一電阻、第四十七滑動變阻器、第四十一非極性電容。第五IC芯片第三管腳產(chǎn)生三角波。第四十八電阻一端連接電源，另一端連接到第五IC芯片的第九端口。第四十九電阻一端連接電源，另一端連接到第五IC芯片的第五端口。第五十電阻一端連接電源，另一端連接到第五IC芯片的第四端口。第四十七滑動變阻器一端連接電源，另一端通過第五十一電阻接地，并連接到底連接到第四十一非極性電容一端，調(diào)節(jié)頭則連接到第五IC芯片的第八端口。第四十一非極性電容的另一端則連接到第五IC芯片的第十端口。

如圖5所示，正弦脈寬調(diào)制電路可采用現(xiàn)有電路。本實(shí)施例進(jìn)行了單獨(dú)設(shè)計(jì)，包括一號第六IC芯片(U6)NE5532、二號一號第六IC芯片(U6)NE5532、第三十七電阻、第三十八電阻、第三十九電阻、第四十電阻、第四十一電阻、第四十二電阻、第四十四電阻、第四十五電阻、第四十六電阻、第四十三滑動變阻器。第四十三滑動變阻器用以調(diào)整正弦波的幅值，從而調(diào)節(jié)逆變后的輸出電壓。第三十九電阻、第四十電阻組成的串聯(lián)支路后與第四十五電阻、第四十六電阻組成的串聯(lián)支路并聯(lián)，一端的并聯(lián)點(diǎn)一端連接電源，另一端的并聯(lián)點(diǎn)接地。一號第六IC芯片(U6)NE5532正極通過第三十七電阻連接正弦波產(chǎn)生電路的輸出端 ，負(fù)極則接地，且通過第四十三滑動變阻器連接到一號第六IC芯片(U6)NE5532輸出端。二號第六IC芯片(U6)NE5532正極通過第三十八電阻連接到一號第六IC芯片(U6)NE5532的輸出端，負(fù)極則通過第四十二電阻連接三角波產(chǎn)生電路的輸出端。二號第六IC芯片(U6)NE5532輸出端連接第四十一電阻一端，第四十一電阻的另一端則輸出SPWM波。

如圖6所示，全橋逆變電路包括第一驅(qū)動芯片(IR2111)及其外圍電路、第一驅(qū)動芯片(IR2111)及其外圍電路、第三場效應(yīng)管、第四場效應(yīng)管、第五場效應(yīng)管、第六場效應(yīng)管、第十六電阻、第二十電阻、第十五電阻、第四電感、第五電感。第三場效應(yīng)管、第四場效應(yīng)管、第五場效應(yīng)管、第六場效應(yīng)管組成全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電路。

對于全橋逆變電路，由于采用四個N溝道場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)，所以需要將驅(qū)動波形進(jìn)行交叉。其包括第一驅(qū)動芯片、第十六電阻、第三場效應(yīng)管、第二十電阻、第五場效應(yīng)管、第四電感、第二驅(qū)動芯片、第十九電阻、第六場效應(yīng)管、第十五電阻、第四場效應(yīng)管、第五電感 。其中，第一驅(qū)動芯片(IR2111)第七端口輸出的HO波形通過第十六電阻送到第三場效應(yīng)管的柵極，再將第一驅(qū)動芯片(IR2111)第四端口輸出的LO波形通過第二十電阻輸送到第五場效應(yīng)管，第一驅(qū)動芯片的第六端口（參考點(diǎn)VS）連接到第四電感一端，第四電感的另一端連接到輸出端子。第二驅(qū)動芯片(IR2111)第七端口輸出的HO波形通過第十九電阻送到第六場效應(yīng)管，第二驅(qū)動芯片(IR2111)的第四端口輸出的LO波形通過第十五電阻送到第四場效應(yīng)管，第六端口即參考點(diǎn)VS連接到第五電感的一端，第五電感的另一端連接到輸出端子。全橋逆變電路交替導(dǎo)通且通過二階濾波電路可輸出交流電。

優(yōu)選的，本發(fā)明還包括輔助電源電路。如圖7所示，其包括整流橋、第一極性電容、第二極性電容，第三非極性電容、第一IC芯片、第四極性電容的正極、第五非極性電容。其中，第一整流橋及第一極性電容、第二極性電容、第三非極性電容構(gòu)成整流濾波，將交流電轉(zhuǎn)成直流電。其中，第一極性電容、第二極性電容、第三非極性電容并聯(lián)，一端并聯(lián)點(diǎn)連接第一整流橋的正輸入端及第一IC芯片（LM7812）的第一引腳，另一端并聯(lián)點(diǎn)連接第一整流橋的負(fù)輸入端及第一IC芯片（LM7812）的第二引腳。第一接線端子的兩個引腳接第一整流橋的兩個輸出端，電壓不得超過20V。將第一IC芯片第二引腳接到小功率地，第四極性電容與第五非極性電容所構(gòu)成并聯(lián)電路的一個并聯(lián)點(diǎn)接第三引腳，另一個并聯(lián)點(diǎn)則連接到第二引腳并接地。第三引腳為輸出端，為輔助電源電壓，用于為整個系統(tǒng)的芯片及參考提供電壓。

在此，對整個變頻器的工作原理進(jìn)行說明。

首先將輸入的電力進(jìn)行功率因數(shù)校正，通過調(diào)整電壓與電流的相位，可提高電力利用效率；再將經(jīng)過功率因數(shù)校正的電力輸入到SEPIC升降壓電路中，由于SEPIC升降壓電路采用SEPIC電路，實(shí)現(xiàn)了電壓升降的無縫調(diào)整，將處理好的電壓輸送給全橋系統(tǒng)進(jìn)行逆變。全橋控制部分由SPWM波完成，SPWM波由三角波和正弦波進(jìn)行比較產(chǎn)生，并由IR2111將其轉(zhuǎn)換為互補(bǔ)波，借此來控制全橋的通斷，經(jīng)過濾波器將其還原為正弦波形的電力。

變頻功能可由調(diào)整正弦波的頻率來實(shí)現(xiàn)。SPWM波的占空比和頻率由正弦波和三角波決定，三角波為載波信號，正弦波為控制信號，最終通過全橋和濾波器還原正弦信號。