[發(fā)明專利]基于DSP/FPGA協(xié)同控制的級聯(lián)型多電平電力電子變壓器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510277531.X
• 申請日: 2015-05-27
• 公開（公告）號: CN104852601A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發(fā)明（設計）人: 盧子廣;李捷;楊達亮;李卓;田向渝;趙剛
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458;H02M7/797;H02J3/18;H02J3/01
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務所有限責任公司 45104
• 代理人: 翁建華

1.基于DSP/FPGA協(xié)同控制的級聯(lián)型多電平電力電子變壓器，其特征在于：包括前級整流級電路、中間隔離級電路、后級逆變級電路和協(xié)同控制模塊；

工頻交流電通過前級整流級電路整流成為第一直流電輸入到中間隔離級電路；中間隔離級電路先將第一直流電調(diào)制為高頻方波交流電，再將高頻方波交流電通過高頻變壓器進行電壓等級變換和隔離處理，然后再解調(diào)為第二直流電輸出到后級逆變級電路；后級逆變級電路將第二直流電進行逆變輸出所需交流電；

協(xié)同控制模塊包括DSP模塊和FPGA模塊；

DSP模塊用于根據(jù)給定直流側電壓值，通過計算處理輸出PWM波占空比數(shù)據(jù)給FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊采用載波相移技術得到第一PWM波控制前級整流級電路進行整流；FPGA模塊還用于產(chǎn)生第二PWM波分別控制中間隔離級電路進行調(diào)制和解調(diào)；DSP模塊產(chǎn)生第三PWM波控制后級逆變級電路進行逆變處理。

2.如權利要求1所述的基于DSP/FPGA協(xié)同控制的級聯(lián)型多電平電力電子變壓器，其特征在于：所述前級整流級電路由多個H橋變流器級聯(lián)組成；H橋變流器的個數(shù)由輸入的電網(wǎng)電壓和組成級聯(lián)型H橋變流器的IPM模塊的耐壓水平?jīng)Q定。

3.如權利要求2所述的基于DSP/FPGA協(xié)同控制的級聯(lián)型多電平電力電子變壓器，其特征在于：所述前級整流級電路的前級控制系統(tǒng)包括DSP模塊的外環(huán)直流電壓PI控制器、內(nèi)環(huán)交流電流PI控制器和電網(wǎng)電壓定向鎖相環(huán)；

外環(huán)直流電壓PI控制器用于根據(jù)給定直流側電壓值，分別控制多個H橋變流器直流側電壓穩(wěn)定；

內(nèi)環(huán)交流電流環(huán)PI控制器用于根據(jù)外環(huán)直流電壓PI控制器輸出的電流參考值計算處理，輸出PWM波占空比數(shù)據(jù)到FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊經(jīng)過比較調(diào)制處理分別輸出控制各級H橋變流器的多個第一PWM波；

電網(wǎng)定向鎖相環(huán)用于實現(xiàn)對電網(wǎng)電壓矢量相位的確定以及用于確定輸出電壓的基準相位。

4.如權利要求1所述的基于DSP/FPGA協(xié)同控制的級聯(lián)型多電平電力電子變壓器，其特征在于：所述中間隔離級電路由H橋DC/AC變流器、高頻變壓器和H橋AC/DC變流器組成；第一直流電經(jīng)H橋DC/AC變流器調(diào)制為高頻方波交流電，高頻方波交流電由高頻變壓器耦合至副邊低壓側，副邊低壓側輸出的高頻方波再經(jīng)H橋AC/DC變流器解調(diào)為第二直流電輸出。

5.如權利要求4所述的基于DSP/FPGA協(xié)同控制的級聯(lián)型多電平電力電子變壓器，其特征在于：所述中間隔離級電路的控制方法采用開環(huán)控制，由FPGA模塊輸出50％占空比的第二PWM波分別控制H橋DC/AC變流器的調(diào)制和H橋AC/DC變流器的解調(diào)。

6.如權利要求1所述的基于DSP/FPGA協(xié)同控制的級聯(lián)型多電平電力電子變壓器，其特征在于：所述后級逆變級電路為三相逆變器。

7.如權利要求6所述的基于DSP/FPGA協(xié)同控制的級聯(lián)型多電平電力電子變壓器，其特征在于：所述后級逆變級電路的后級控制系統(tǒng)包括DSP模塊的外環(huán)負載電壓PI控制器、內(nèi)環(huán)負載電流PI控制器和給定相位計算模塊；

外環(huán)負載電壓PI控制器用于根據(jù)給定交流側負載電壓值，控制三相半橋逆變器的輸出電壓；

內(nèi)環(huán)負載電流PI控制器用于根據(jù)外環(huán)負載電壓PI控制器輸出的電流參考值快速跟蹤給定參考電流，輸出PWM波占空比數(shù)據(jù)到DSP的內(nèi)部PWM發(fā)生器，由DSP的內(nèi)部PWM發(fā)生器輸出第三PWM波控制后級逆變級工作；

定相位計算模塊用于根據(jù)給定的頻率和初始相位信息來計算輸出電壓矢量的相位。