专利名称：高性能逆变装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及交流和直流之间的变换设备，具体的讲是涉及一种能够对输出电压、频率的精确控制的高性能逆变装置。
背景技术：
逆变装置是一种新型电源装置，在各行各业中获得了广泛的应用。其良好的电气性能，显著的节能效果，在钢铁、矿山、石油化工、电力、机械、轻工、建材等行业得到了充分地体现。
目前，我国逆变技术大都采用分立器件和模拟控制相结合的方法，基于这种技术的逆变装置，在实际的应用中，可靠性差，体积大，成本高，无法满足高精度、高定位要求的场合，如应急电源、混合负载等。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足之处，提供一种高性能逆变装置，该装置采用PWM逆变环节，通过电流调节器和电压调节器的双闭环控制，保证了系统的电压精度和频率精度。
本发明的技术方案如下一种高性能逆变装置，主电路包括中间直流环节、逆变环节、滤波环节，其中直流电压依次通过中间直流环节、逆变环节、滤波环节得到三相交流电压，其特征在于所述的逆变环节采用的是PWM逆变环节。
所述的PWM逆变环节是由IGBT模块构成的逆变器。
所述的滤波环节之后接有电压检测电路。
所述逆变器主电路通过采样驱动电路连接有CPU控制电路。
所述采样驱动控制电路包括直流电源DC/DC、IGBT驱动电路、AD转换电路和数字量输入/输出I/O。
所述采样驱动控制电路是一个接口电路板。
所述CPU控制板接有人机接口电路。
所述CPU控制电路由控制软件实现的。
所述CPU控制电路的控制软件包括电压调节模块、ID、IQ优化模块、电流调节模块、ID和IQ限幅模块、状态反馈及解耦运算模块、电流输出控制模块、电压输出控制模块、变量跟踪输出模块。
本发明的优点是采用PWM逆变环节，通过电流调节器的快速调节，从而保证了系统的快速响应，通过电流调节器和电压调节器的双闭环控制，从而保证了系统的电压精度和频率精度，通过对ID、IQ优化，保证了控制精度和系统效率的最优控制。
图1是本发明的系统结构原理框图；图2是本发明的系统控制原理图；具体技术方案以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解本实施例的主电路包括中间直流环节，逆变环节，滤波环节，电流控制电路，电流检测电路，电压检测电路；还包括直流电源DC/DC、IGBT驱动电路、AD转换电路和数字量输入/输出I/O电路。
由图1可见本实施例的硬件电路包括中间直流环节，PWM逆变环节，电流检测电路，电流控制电路，电压检测电路，系统控制电路，人机接口电路，其中电流控制型PWM逆变器与中间直流环节、电流控制电路以及电流检测电路相连接，电流检测电路以及电压检测电路连接的微处理器。中间直流环节由C1、C2、C3、R1、R2组成，实现储能和尖峰电压的吸收作用，保护蓄电池；PWM逆变环节的主电路由六个IGBT开关器件连接构成；输出滤波环节由变压器T1和电容器C4、C5、C6组成。
蓄电池电压经过中间直流环节、PWM逆变环节、电流互感器LA1、LA2、LA3和输出滤波环节得到稳定的三相正弦交流电压。采样控制板是一个接口电路板，肩负CPU控制板与主电路的联系，包括直流电源DC/DC、IGBT驱动电路、AD转换电路和数字量输入/输出。CPU控制板以DSP2406为核心构成，是整个装置的控制中心，它的主要功能都是由编制的控制软件实现的。人机界面包括显示和键盘，可以方便地实现人机对话、完成装置的参数设定和对装置的控制等。
本实施例中的PWM逆变环节采用电流控制型方案是将电流给定值i*，与实际电流i相比较，经D触发器采样保持，作为IGBT功率元件的驱动信号。当给定值i*大于实际值i时，上桥臂导通，下桥臂阻断，使实际电流增大；反之，当i*小于i时，上桥臂阻断，下桥臂导通，迫使电流下降。其采样频率由D触发器控制，现设计为10kHz内连续可调。实践表明，系统以TMS320F2406高速数据处理器(DSP)为控制器，电流型PWM逆变器为功率部分，使实际电流能很好地跟随给定值。
图2所示是本实施例的控制原理，是实现控制规律的关键部分，主要完成状态反馈和解耦控制、电流调节、电压调节以及坐标变换等功能，同时还要完成电压、电流检测、监控管理等功能。为了提高系统运算精度，避免数据溢出，控制软件采用浮点、定点相结合的运算方式。
本实施例的控制方法是通过以下步骤实现的电压调节，ID、IQ优化，状态反馈及解耦运算，ID、IQ限幅，旋转变换，2/3变换；电流输出，跟踪变量输出。
鉴于逆变系统是个快速系统，其采样及运算频率必须足够高，否则将影响到系统的性能，甚至造成系统的不稳定。因此，以TMS320F2406高速数据处理器(DSP)为控制器，可以使这些子程序得以全速运行，时间紧张的矛盾得以缓解。定时中断服务程序每隔100us运行一次，由片内定时器发出中断请求。定时中断服务程序要完成电流的计算与调节、电压调节、状态反馈及解耦控制、坐标变换等工作，是整个控制软件中的关键部分，其运算量之大、功能之多也在整个软件中占据首位，参见图2。其中电压和电流调节器均为带有积分和输出限幅功能。
权利要求
1.一种高性能逆变装置，主电路包括中间直流环节、逆变环节、滤波环节，其中直流电压依次通过中间直流环节、逆变环节、滤波环节得到三相交流电压，其特征在于所述的逆变环节采用的是PWM逆变环节。
2.根据权利要求1所述的一种高性能逆变装置，其特征在于所述的PWM逆变环节是由IGBT模块构成的逆变器。
3.根据权利要求2所述的一种高性能逆变装置，其特征在于所述的IGBT模块由六个IGBT开关器件连接构成。
4.根据权利要求1所述的一种高性能逆变装置，其特征在于所述的滤波环节之后接有电压检测电路。
5.根据权利要求1所述的一种高性能逆变装置，其特征在于所述逆变器主电路通过采样驱动电路连接有CPU控制电路。
6.根据权利要求5所述的一种高性能逆变装置，其特征在于所述采样驱动控制电路包括直流电源DC/DC、IGBT驱动电路、AD转换电路和数字量输入/输出I/O。
7.根据权利要求5所述的一种高性能逆变装置，其特征在于所述采样驱动控制电路是一个接口电路板。
8.根据权利要求5所述的一种高性能逆变装置，其特征在于所述CPU控制板接有人机接口电路。
9.根据权利要求5所述的一种高性能逆变装置，其特征在于所述CPU控制电路由控制软件实现的。
10.根据权利要求9所述的一种高性能逆变装置，其特征在于所述CPU控制电路的控制软件包括电压调节模块、ID、IQ优化模块、电流调节模块、ID和IQ限幅模块、状态反馈及解耦运算模块、电流输出控制模块、电压输出控制模块、变量跟踪输出模块。
全文摘要
本发明涉及交流和直流之间的变换设备，具体的讲是涉及一种能够对输出电压、频率的精确控制的高性能逆变装置，该装置通过电流调节器的快速调节，从而保证了系统的快速响应，通过电流调节器和电压调节器的双闭环控制，从而保证了系统的电压精度和频率精度，通过对ID、IQ优化，保证了控制精度和系统效率的最优控制。
文档编号H02M7/537GK1917350SQ20061003082
公开日2007年2月21日 申请日期2006年9月4日 优先权日2006年9月4日
发明者郑昌陆, 赵方平, 曹以龙 申请人:郑昌陆, 赵方平, 曹以龙