本實用新型屬于逆變器
技術領域：
，尤其涉及一種多電平逆變器的SHEPWM控制系統(tǒng)。
背景技術：
：近年來電力電子技術發(fā)展迅猛，多電平逆變器在高電壓大容量領域得到了越來越多的重視。多電平逆變器具有諧波畸變率低、能量轉換效率高的優(yōu)點，且輸出電壓高、功率大，不需要輸出變壓器進行輔助，因此在高壓大功率場合得到很多應用。由于電網側電流和電壓波形容易受到影響，且大部分負載呈非線性，很容易造成基波電流畸變，所產生的諧波會干擾設備的穩(wěn)定運行，使得設備或零件的報廢率增加，會帶來較大的經濟損失。研究如何抑制和消除電網中的有害諧波顯得意義重大。到目前為止，消諧技術可分為很多種。其中，通過對逆變器拓撲結構的改進，搭建多重逆變電路能夠實現消諧，但電路結構較復雜，成本高，還會引起其它問題。通過引入電能質量補償器能有效的抑制諧波干擾，但是對系統(tǒng)參數設置要求較高，設計不合理甚至會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過控制開關器件的導通和關斷，生成特定階梯波，能夠達到消除指定低頻次諧波的目的，對消諧能起到較好的效果。SHEPWM技術具有開關頻率低、開關損耗小、輸出波形質量好、逆變效率高、輸出濾波器尺寸小等優(yōu)點，因此受到了越來越多的關注。技術實現要素：本實用新型就是針對上述問題，提供一種逆變效果好的多電平逆變器的SHEPWM控制系統(tǒng)。為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案，本實用新型包括DPS處理電路、電壓采樣電路、隔離驅動電路、開關電源電路和電壓傳感器,其結構要點電壓傳感器、電壓采樣電路、DPS處理電路、隔離驅動電路依次相連，隔離驅動電路的輸出端口與T型三電平光伏并網逆變器的開關器件的控制端口相連；電壓傳感器的輸入端口與T型三電平光伏并網逆變器的輸出端口相連；開關電源電路的輸出端口分別與DPS處理電路電源端口、電壓采樣電路電源端口、隔離驅動電路電源端口相連。作為一種優(yōu)選方案，本實用新型所述電壓采樣電路采用OPA4376芯片U5，DPS處理電路采用TMS320F283XXPGF芯片U3，U5的3腳為檢測三電平光伏并網逆變器輸出U-端口，U5的2腳為檢測三電平光伏并網逆變器輸出U+端口，U5的1腳與U3的42腳相連；U5的5腳為檢測三電平光伏并網逆變器輸出V-端口，U5的6腳為檢測三電平光伏并網逆變器輸出V+端口，U5的7腳與U3的46腳相連。作為另一種優(yōu)選方案，本實用新型所述開關電源電路采用UC28C45芯片。另外，本實用新型所述隔離驅動電路采用7800A光耦U10、U11、U13、U14、U15、U16、U17、U18、U19、U20，U11的2腳分別與NPN三極管Q3的集電極、3.3V電源相連，Q3的基極與U3的5腳相連，Q3的發(fā)射極分別與地線、U11的3腳相連，U11的7腳為U1控制端；U10的2腳分別與NPN三極管Q2的集電極、3.3V電源相連，Q2的基極與U3的6腳相連，Q2的發(fā)射極分別與地線、U10的3腳相連，U10的7腳為U2控制端；U14的2腳分別與NPN三極管Q6的集電極、3.3V電源相連，Q6的基極與U3的11腳相連，Q6的發(fā)射極分別與地線、U14的3腳相連，U14的7腳為V1控制端；U13的2腳分別與NPN三極管Q5的集電極、3.3V電源相連，Q5的基極與U3的12腳相連，Q5的發(fā)射極分別與地線、U13的3腳相連，U13的7腳為V2控制端；U16的2腳分別與NPN三極管Q8的集電極、3.3V電源相連，Q8的基極與U3的13腳相連，Q8的發(fā)射極分別與地線、U16的3腳相連，U16的7腳為V3控制端；U17的2腳分別與NPN三極管Q9的集電極、3.3V電源相連，Q9的基極與U3的16腳相連，Q9的發(fā)射極分別與地線、U17的3腳相連，U17的7腳為V4控制端；U15的2腳分別與NPN三極管Q7的集電極、3.3V電源相連，Q7的基極與U3的17腳相連，Q7的發(fā)射極分別與地線、U15的3腳相連，U15的7腳為W1控制端；U18的2腳分別與NPN三極管Q10的集電極、3.3V電源相連，Q10的基極與U3的18腳相連，Q10的發(fā)射極分別與地線、U18的3腳相連，U18的7腳為W2控制端；U20的2腳分別與NPN三極管Q12的集電極、3.3V電源相連，Q12的基極與U3的19腳相連，Q12的發(fā)射極分別與地線、U20的3腳相連，U20的7腳為W3控制端；U19的2腳分別與NPN三極管Q11的集電極、3.3V電源相連，Q11的基極與U3的20腳相連，Q11的發(fā)射極分別與地線、U19的3腳相連，U19的7腳為W4控制端。本實用新型有益效果。本實用新型通過DPS處理電路、電壓采樣電路、隔離驅動電路、開關電源電路和電壓傳感器的配合使用，構建了一種多電平逆變器的SHEPWM控制系統(tǒng)。通過電壓傳感器采集逆變器的輸出端口電壓信號，傳輸給DPS處理電路，DPS處理電路根據電壓信號輸出控制信號給逆變器的開關器件的控制端口，對開關器件進行SHEPWM控制，消除諧波、逆變效果好。本實用新型提供一種多電平逆變器的SHEPWM控制系統(tǒng)的硬件基礎。附圖說明下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步說明。本實用新型保護范圍不僅局限于以下內容的表述。圖1為本實用新型設計的T型三電平光伏并網逆變器示意圖。圖2為逆變器相電壓SHEPWM模型示意圖。圖3為本實用新型所設計的T型三電平逆變器的系統(tǒng)控制框圖。圖4為本實用新型原理框圖。圖5為本實用新型所設計的光伏并網逆變器SHEPWM控制的硬件電路圖。圖6為本實用新型所設計的UV相電壓檢測電路。圖7(a)、(b)、(c)為本實用新型設計的DSP外圍電路。圖8(a)、(b)、(c)為本實用新型設計的管腳保護電路。圖9為本實用新型設計的開關電源電路。圖10(a)、(b)、(c)為本實用新型設計的隔離驅動電路。具體實施方式如圖所示，本實用新型包括DPS處理電路、電壓采樣電路、隔離驅動電路、開關電源電路和電壓傳感器,電壓傳感器、電壓采樣電路、DPS處理電路、隔離驅動電路依次相連，隔離驅動電路的輸出端口與T型三電平光伏并網逆變器的開關器件的控制端口相連；電壓傳感器的輸入端口與T型三電平光伏并網逆變器的輸出端口相連；開關電源電路的輸出端口分別與DPS處理電路電源端口、電壓采樣電路電源端口、隔離驅動電路電源端口相連。所述電壓采樣電路采用OPA4376芯片U5，DPS處理電路采用TMS320F283XXPGF芯片U3，U5的3腳為檢測三電平光伏并網逆變器輸出U-端口，U5的2腳為檢測三電平光伏并網逆變器輸出U+端口，U5的1腳與U3的42腳相連；U5的5腳為檢測三電平光伏并網逆變器輸出V-端口，U5的6腳為檢測三電平光伏并網逆變器輸出V+端口，U5的7腳與U3的46腳相連。所述開關電源電路采用UC28C45芯片。所述隔離驅動電路采用7800A光耦U10、U11、U13、U14、U15、U16、U17、U18、U19、U20，U11的2腳分別與NPN三極管Q3的集電極、3.3V電源相連，Q3的基極與U3的5腳相連，Q3的發(fā)射極分別與地線、U11的3腳相連，U11的7腳為U1控制端；U10的2腳分別與NPN三極管Q2的集電極、3.3V電源相連，Q2的基極與U3的6腳相連，Q2的發(fā)射極分別與地線、U10的3腳相連，U10的7腳為U2控制端；U14的2腳分別與NPN三極管Q6的集電極、3.3V電源相連，Q6的基極與U3的11腳相連，Q6的發(fā)射極分別與地線、U14的3腳相連，U14的7腳為V1控制端；U13的2腳分別與NPN三極管Q5的集電極、3.3V電源相連，Q5的基極與U3的12腳相連，Q5的發(fā)射極分別與地線、U13的3腳相連，U13的7腳為V2控制端；U16的2腳分別與NPN三極管Q8的集電極、3.3V電源相連，Q8的基極與U3的13腳相連，Q8的發(fā)射極分別與地線、U16的3腳相連，U16的7腳為V3控制端；U17的2腳分別與NPN三極管Q9的集電極、3.3V電源相連，Q9的基極與U3的16腳相連，Q9的發(fā)射極分別與地線、U17的3腳相連，U17的7腳為V4控制端；U15的2腳分別與NPN三極管Q7的集電極、3.3V電源相連，Q7的基極與U3的17腳相連，Q7的發(fā)射極分別與地線、U15的3腳相連，U15的7腳為W1控制端；U18的2腳分別與NPN三極管Q10的集電極、3.3V電源相連，Q10的基極與U3的18腳相連，Q10的發(fā)射極分別與地線、U18的3腳相連，U18的7腳為W2控制端；U20的2腳分別與NPN三極管Q12的集電極、3.3V電源相連，Q12的基極與U3的19腳相連，Q12的發(fā)射極分別與地線、U20的3腳相連，U20的7腳為W3控制端；U19的2腳分別與NPN三極管Q11的集電極、3.3V電源相連，Q11的基極與U3的20腳相連，Q11的發(fā)射極分別與地線、U19的3腳相連，U19的7腳為W4控制端。本實用新型DSP的控制方法可采用粒子群-細菌覓食優(yōu)化法進行控制，基于消諧模型，確定特定諧波消除技術中的開關角。下面結合附圖對本實用新型的技術方案進行具體描述：圖1為本實用新型設計的T型三電平光伏并網逆變器示意圖，如圖所示，TAi,TBi,TCi,(i＝1,2,3,4)共12個開關器件構成了該電路的拓撲結構，該電路利用反向串聯(lián)的兩個開關器件將輸出端與中點相連接，實現中點箝位功能。C1和C2是直流側的分壓電容，分壓電容之間的O點為零電位參考點。P是母線正極，N是母線負極。R、L表示負載，e表示電網。在三相平衡系統(tǒng)下，逆變橋輸出電壓分別為uia、uib、uic，電感電流分別為ia、ib、ic，電網電壓分別為ea、eb、ec。根據基爾霍夫定律，三電平逆變器系統(tǒng)的三相電壓電流方程可表示為：uia=Ldiadt+iaR+eauib=Ldibdt+ibR+ebuic=Ldicdt+icR+ec---(1)]]>圖2為逆變器相電壓SHEPWM模型示意圖，T型三電平逆變器單相輸出電壓波形可由傅里葉級數表示：U0(t)＝∑[Ansin(nωt)+Bncos(nωt)]其中式中，U0為逆變器輸出電壓；An、Bn為振幅；ω為角頻率。圖3為本實用新型所設計的T型三電平逆變器的系統(tǒng)控制框圖，首先經過坐標變換，將abc坐標系變換到αβγ坐標系，在αβγ坐標系下，采用粒子群-細菌覓食優(yōu)化算法，求解出開關角，求出的開關角給逆變器，控制逆變器并網電流的波形。圖5為本實用新型所設計的光伏并網逆變器SHEPWM控制的硬件電路圖，光伏電池板的原始電能通過逆變器，輸出三電平電壓，再經過濾波處理，與電網并網。為了保持系統(tǒng)的平穩(wěn)運行，達到中點電位平衡控制的目的，本實用新型設計采用粒子群-細菌覓食優(yōu)化算法實現SHEPWM控制，形成閉環(huán)回路，對并網電壓進行控制。SHEPWM中，包括對負載電壓的采樣、直流側電容電壓的檢測、DSP計算處理、開關電源電路設計以及隔離驅動電路的設計。圖6為本實用新型設計的UV相電壓檢測電路，經過精密運算放大器，對電壓進行采樣和放大之后，為DSP提供測量的負載電壓信號。圖7為本實用新型設計的DSP外圍電路。外圍電路主要包括接口配置、復位電路、ADC模塊的設置和時鐘電路。用阻容電路產生上電復位，電源芯片的輸入為5V，輸出為1.9V和3.3V電源為DSP供電，輸出電源分別有兩個復位信號，當電源不穩(wěn)定或過低時，會產生復位信號。圖8為DSP的管腳保護電路。圖9為本實用新型設計的開關電源電路。直流高壓端加到高頻脈沖變壓器初級端，開關器件串聯(lián)在變壓器另一個初級端。開關器件周期性的導通和關斷，使初級直流電壓轉換成一定周期的矩形波，再由脈沖變壓器耦合到次級，濾波后得到相應的直流低壓輸出電壓。該電路采用UC28C45芯片，通過變壓器線圈感應出多組電壓源。向主控板、驅動電路等提供低壓電源。圖10為本實用新型設計的隔離驅動電路，即電流檢測保護電路。驅動電路是將主控電路中的12個PWM信號，經過光電隔離和放大之后，為逆變電路的換流器件提供驅動信號。本實用新型設計中的隔離驅動電路由電流取樣、信號隔離放大、信號放大輸出三部分組成。7800A光耦的放大系數為8。可以理解的是，以上關于本實用新型的具體描述，僅用于說明本實用新型而并非受限于本實用新型實施例所描述的技術方案，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本實用新型進行修改或等同替換，以達到相同的技術效果；只要滿足使用需要，都在本實用新型的保護范圍之內。當前第1頁1 2 3