一种SPWM调制的NPC三电平逆变器的制作方法

文档序号:16458630发布日期:2019-01-02 22:24阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种SPWM调制的NPC三电平逆变器,其特征在于,所述逆变器包括控制器、ePWM模块、驱动电路、三相逆变桥、LC滤波器、过压欠压保护电路和电压电流采样电路,直流源输出的直流电输入至所述三相逆变桥,所述三相逆变桥采用SPWM调制对直流源的输出进行逆变和LC滤波处理后输出至三相负载,直流源的直流电经过所述过压欠压保护电路检测,检测结果输入到所述控制器,所述电压电流采样电路对所述LC滤波器输出的电压和电流进行采样,采样结果输入到所述控制器中,所述控制器根据过压欠压保护电路的检测结果以及电压电流采样电路的采样结果产生相应的控制信号,所述ePWM模块对控制信号处理后生成相应的驱动控制信号输入到驱动电路,以控制所述驱动电路对所述三相逆变桥进行相应控制。

2.如权利要求1所述的SPWM调制的NPC三电平逆变器,其特征在于,所述驱动电路采用光耦隔离式驱动电路,控制器采用TMS320F28335处理器。

3.如权利要求2所述的SPWM调制的NPC三电平逆变器,其特征在于,所述三相逆变桥在直流侧串联两个相同的电容C1、C2,电容C1两端并联有三个支路,分别为:功率开关管S1和二极管D1串联、功率开关管S5和二极管D3串联、功率开关管S9和二极管D5串联;电容C2两端也并联有三个支路,分别为:功率开关管S4和二极管D2串联、功率开关管S8和二极管D4串联、功率开关管S12和二极管D6串联;功率开关管S1和S4之间串联有功率开关管S2和S3,功率开关管S5和S8之间串联有功率开关管S6和S7,功率开关管S9和S12之间串联有功率开关管S10和S11,功率开关管S2和S3之间连接点、S6和S7之间连接点、S10和S11之间连接点分别输出三相电的Ua、Ub和Uc相。

4.如权利要求3所述的SPWM调制的NPC三电平逆变器,其特征在于,所述三相逆变桥中12个功率开关管的控制端均连接在所述驱动电路上,所述驱动电路输出的驱动控制信号控制每个功率开关管的开关状态;

所述驱动电路中包括两个高速光耦UQ1和UQ2以及一个驱动器UQ3,高速光耦UQ1的引脚2通过电阻RQ1接所述ePWM模块的输出端,引脚3接地,引脚8接+5V电源,同时也通过电容CR3接地,引脚6和引脚8之间通过电阻RQ3连接,引脚5接地,同时也通过电容CR1与引脚6连接,引脚6还连接在驱动器UQ3的引脚12;高速光耦UQ2的引脚2通过电阻RQ2接所述ePWM模块的输出端,引脚3接地,引脚8接+5V电源,同时也通过电容CR4接地,引脚6和引脚8之间通过电阻RQ4连接,引脚5接地,同时也通过电容CR2与引脚6连接,引脚6还连接在驱动器UQ3的引脚14;

驱动器UQ3的引脚11接+15V电源,引脚13和15均接地,同时也通过电容CR5接+15V电源,引脚8通过电阻RQ5输出一路控制信号,引脚1通过电阻RQ6输出一路控制信号,引脚6和2分别为驱动信号公共端COM,引脚2和3之间通过电容CR7连接,引脚3还连接+15V电源,同时也通过二极管DR1与引脚7连接,引脚6和7通过电容CR6连接,上述输出的两路控制信号用于控制所述三相逆变桥中的两支功率开关管。

5.如权利要求4所述的SPWM调制的NPC三电平逆变器,其特征在于,所述驱动电路中的电容选用钽电容,二极管选用肖特基二极管。

6.如权利要求1所述的SPWM调制的NPC三电平逆变器,其特征在于,所述电压电流采样电路包括电压采样电路和电流采样电路,两个采样电路的结构相同,所述电压采样电路包括电压互感器TV1、运放UV1A和UV1B;

所述三相逆变桥输出的每一相电压均连接一个所述电压采样电路和一个所述电流采样电路,所述电压采样电路中电压互感器TV1的一次侧连接在三相逆变桥的输出端,二次侧并联有电阻RV1和电容CV1,二次侧的一端接地,另一端通过串联的电阻RV2和RV3连接在运放UV1A的同相输入端,该运放UV1A的通向输入端通过电容CV3接地,电阻RV2和RV3的连接点通过电容CV2连接在运放UV1A的输出端,反相输入端通过电阻RV4接地,同时也通过电阻RV5连接在输出端,正极电源端接+5V电源,同时也通过电容CV4接地,负极电源端接地,输出端通过电阻RV6连接在运放UV1B的同相输入端;

运放UV1B的同相输入端通过串联的电阻RV6和RV7连接在可变电阻RV8的滑动端,可变电阻RV8的一端接+5V电源,另一端接地,同时也通过稳压二极管DV1连接在输出端,其中稳压二极管的正极接地,运放UV1B的反相输入端通过电阻RV9接地,也通过电阻RV10接输出端,输出端通过电阻RV11输出电压采样结果。

7.如权利要求1所述的SPWM调制的NPC三电平逆变器,其特征在于,方波生成电路将所述三相逆变桥输出的正弦电压信号转换为同频率的方波信号,得到的方波信号输入到所述控制器的eCAP捕获单元,通过捕获两路方波的上升/下降沿时间,确定负载的功率因数角。

8.如权利要求7所述的SPWM调制的NPC三电平逆变器,其特征在于,所述方波生成电路包括一个运放UV4A,运放UV4A的同相输入端接三相逆变桥的输出端,反相输入端通过电阻RV35接+5V电源,同时也通过电阻RV38接地,正极电源端接+5V电源,负极电源端接地,输出端通过电阻RV41接+5V电源,也通过稳压二极管DV4接地,其中稳压二极管DV4的正极接地,输出端输出生成的方波信号。

9.如权利要求1所述的SPWM调制的NPC三电平逆变器,其特征在于,所述过压欠压保护电路采集直流源的电压,将其与设置的电压阈值进行比较,如果输入的电压超过设置的电压阈值,则输出一个高电平至所述控制器,所述控制器响应该高电平信号通过中断使所述ePWM模块停止工作;

所述过压欠压保护电路包括两个运放UB1A、UB1B以及一个光耦TLP1,运放UB1A的反相输入端与UB1B的同相输入端连接,同时通过电阻RQ14接直流源输出,也通过电阻RQ15接地,运放UB1A的同相输入端通过可变电阻RQ9接地,同时也通过电阻RQ7接+12V电源,正极电源端接+12V电源,负极电源端接地,输出端通过电阻RQ11连接在光耦TLP1的引脚2,运放UB1B的反相输入端通过可变电阻RQ10接地,同时也通过电阻RQ8接+12V电源,输出端通过电阻RQ12连接在光耦TLP1的引脚4,光耦TLP1的引脚1和3均连接在+12V电源,引脚5和7接地,引脚6和8为输出端,该输出端还通过电阻RQ13接+3.3V电源。

10.如权利要求1所述的SPWM调制的NPC三电平逆变器,其特征在于,所述控制器还与液晶显示器LCD12864连接,使所述控制器处理得到的电量参数显示在所述液晶显示器上。

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