[實用新型]一種級聯多電平逆變器

有效

• 申請號: 201420187037.5
• 申請日: 2014-04-17
• 公開（公告）號: CN203775065U
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 黃華圣;馬萬慶;葛華勇
• 申請（專利權）人: 浙江天煌科技實業有限公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/5387
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

技術領域

本實用新型屬于電力電子新技術領域，具體為一種級聯多電平逆變器。

背景技術

在電壓型逆變器中，最早廣泛應用的是兩電平逆變器。兩電平逆變器一個最大的弱點是，受開關管功率和耐壓的限制，不宜實現高壓大功率輸出。為了解決這個問題，通常的辦法是將開關管直接串聯，但這樣做還需要解決開關管串聯引起的靜態和動態均壓問題，同時還需要加輸出濾波器，以降低輸出諧波和du/dt。為了避免出現上述技術難題，于20世紀80年代，在電力電子技術領域中應電力系統直流輸電、無功補償、電力有源濾波以及高壓大功率交流電動機變頻調速系統發展的需要，一種新型的、適合于環保節能應用的逆變器新思路—多電平逆變器開始出現，并受到了越來越多的人們的關注。

多電平逆變器目前主要包括二極管鉗位型多電平逆變器、電容鉗位型多電平逆變器、級聯型多電平逆變器等。與二極管箝位型和飛跨電容型多電平逆變器相比，級聯多電平逆變器電路由獨立直流電源的H橋作為基本功率單元級聯而成，各個基本功率單元的直流電源相互獨立，沒有直接的電聯系，因而不存在直流電容分壓、均壓問題，對電網的諧波污染較少，輸出的功率因數較高，尤其是不用再附加諧波濾波器和功率因數變換器，因而得到了較廣泛的應用。

實用新型內容

本實用新型提供一種級聯多電平逆變器，通過該逆變器可以實現單、三相級聯多電平輸出，并且可以觀測驅動波形，電壓、電流波形。

本實用新型的技術方案是：一種級聯多電平逆變器，其特征在于包含主控制器、驅動與保護單元、光耦隔離單元、電壓采樣單元、電流采樣單元、功率單元、LC濾波單元、人機交互單元及驅動波形觀測單元；所述主控制器通過驅動與保護單元和光耦隔離單元實現與基本功率單元連接，主控制器根據不同的算法產生不同的PWM脈沖驅動功率單元，所述主控制器通過與人機交互單元相連實現人機互動。

所述主控制器由DSP及其輔助電路組成，所述的驅動與保護單元由驅動芯片及其輔助電路組成，所述光耦隔離單元由快速光耦組成及輔助電路組成，用于傳輸PWM脈沖信號與保護信號，通過光來傳遞信號并保持發送端電路與接收端電路具備電氣隔離性能。當逆變器出現過流、過壓時主控制器DSP發出封鎖信號，封鎖基本功率單元，確保功率單元的安全。

所述電壓采樣單元主要由電壓隔離放大器及運放組成，輸入端用戶可以選擇任意兩路電壓輸入，用于觀測濾波前后電壓的波形，輸出端與輸入端實現電氣隔離，保證了使用者的安全。

所述電流采樣單元主要由霍爾電流傳感器與運放組成，實現對電流的實時采樣。

所述功率單元由三個基本功率單元組成，每個基本功率單元由一個獨立直流電源的H橋組成。可以由兩個基本功率單元串聯組成單相級聯五電平逆變電路或者由三個基本功率單元串聯組成單相級聯七電平逆變電路或者由三個基本功率單元并聯組成三相級聯三電平逆變電路。

所述LC濾波單元主由電感、電容組成，輸入端接逆變器輸出，用于濾除高次電壓諧波，改善輸出電壓波形。

所述人機交互單元主要由液晶屏與矩陣式鍵盤組成，可以選擇調制方式，設置調制度及監控逆變器運行狀態等。

所述驅動波形觀測單元用于觀測功率單元驅動信號，觀測載波頻率、死區及相位等。

本實用新型相比現有技術具有如下優點：由獨立直流電源的H橋作為基本功率單元級聯而成，各個基本功率單元的直流電源相互獨立，沒有直接的電聯系，因而不存在直流電容分壓、均壓問題；可以由兩個基本功率單元串聯組成單相級聯五電平逆變電路或者由三個基本功率單元串聯組成單相級聯七電平逆變電路或者由三個基本功率單元并聯組成三相級聯三電平逆變電路，提高了產品的開放性；留有電壓波形、電流波形及驅動波形觀測接口；主控制器與功率單元，電壓波形觀測電路及電流波形觀測電路均實現電氣隔離，保證了產品的安全性。

附圖說明

圖1為本實用新型為單相級聯七電平逆變器電路含LC濾波單元時的原理框圖；

圖2為本實用新型為單相級聯七電平逆變器電路不含LC濾波單元時的原理框圖；

圖3為本實用新型為三相級聯三電平逆變器電路含LC濾波單元時的原理框圖；

圖4為本實用新型為三相級聯三電平逆變器電路不含LC濾波單元時的原理框圖。

具體實施方式

下面結合說明書附圖對本實用新型做進一步說明：