專(zhuān)利名稱(chēng)：采用內(nèi)外環(huán)雙組整流橋箝位式五電平變頻驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具體是指一種五電平變頻調(diào)速裝置的拓?fù)洹?br> 背景技術(shù)：
我國(guó)現(xiàn)有的交流電動(dòng)機(jī)200kW以下是低壓380V，200kW以上電機(jī)電壓等級(jí)多為6kV和10kV。由于受功率器件耐壓水平和載流能力的限制，傳統(tǒng)二電平逆變器的變換裝置難以滿足高壓大功率電能變換的要求。相比之下，多電平變換器及其相關(guān)技術(shù)，具有諸多顯著優(yōu)點(diǎn)，被業(yè)界認(rèn)為在高壓大容量領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。因此，研究高壓大容量電機(jī)調(diào)速技術(shù)，對(duì)于降低我國(guó)單產(chǎn)能耗和成本，提高生產(chǎn)效率和效益，增加國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力有著戰(zhàn)略性的意義。
多電平逆變器主要具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)、輸出電壓更加接近正弦，電壓諧波含量小。(2)、輸出電壓dv/dt小，對(duì)負(fù)載(比如電機(jī))的絕緣影響小，同時(shí)大大降低電磁干擾的水平。(3)、以低耐壓水平的單管構(gòu)成高壓系統(tǒng)，解決高壓系統(tǒng)的單管耐壓?jiǎn)栴}。
目前采用多電平技術(shù)的中高壓變頻裝置有電壓型H橋串聯(lián)型變頻裝置和交-直-交電壓型多電平結(jié)構(gòu)的變頻裝置，這兩類(lèi)變頻裝置的應(yīng)用已經(jīng)取得了一定效果，但也存在一些問(wèn)題。
已有的H橋串聯(lián)型變頻器的主電路一般結(jié)構(gòu)為圖1所示，圖1a中副邊多重化移相隔離變壓器為各H橋功率單元提供三相交流輸入，每個(gè)H橋功率單元為三相不控整流和兩電平H橋逆變器結(jié)構(gòu)，如圖1b所示，每個(gè)H橋使用低壓開(kāi)關(guān)器件，多個(gè)H橋單元輸出串聯(lián)實(shí)現(xiàn)高壓輸出，輸出電壓波形更接近正弦，不用輸出濾波器，同時(shí)網(wǎng)側(cè)電流諧波小。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)也很明顯由于輸出電壓等級(jí)越高，串聯(lián)功率單元數(shù)也越多，一般輸出6kV為5～7級(jí)功率單元串聯(lián)，輸出10kV為8～10級(jí)功率單元串聯(lián)，這樣所需的移相隔離變壓器的副邊繞組很多，需要15～30組副邊三相繞組，一般移相隔離變壓器的成本占到了系統(tǒng)成本的三分之一多。因此，移相隔離變壓器體積大、接線復(fù)雜、制造難度增加，成本也增加很多，成為瓶頸。
已有的交-直-交電壓型多電平變頻裝置結(jié)構(gòu)，前級(jí)交-直部分多采用不可控整流器，以獲得直流母線電壓，后級(jí)直-交部分采用多電平逆變器，以獲得相應(yīng)的多電平電壓輸出。對(duì)于后級(jí)的多電平逆變器結(jié)構(gòu)，目前主要應(yīng)用的是二極管箝位型結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)有的二極管箝位型五電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示，該結(jié)構(gòu)前端母線電壓Vdc由整流器給定，母線上串聯(lián)四個(gè)電容，每個(gè)電容容量相等，分別承受Vdc/4的電壓，通過(guò)箝位二極管，使每個(gè)開(kāi)關(guān)器件的耐壓保持為一個(gè)直流電容的電壓水平。通過(guò)開(kāi)關(guān)組合，輸出為5種電平的組合，Vdc，3Vdc/4，2Vdc/4，Vdc/4和0。但是，目前有理論可以證明，該結(jié)構(gòu)在功率因數(shù)較高或調(diào)制比較高的情況下，母線電容電壓都會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的不可控。為了解決母線電容電壓平衡的問(wèn)題，圖3的結(jié)構(gòu)被提出，該結(jié)構(gòu)將一組不可控整流橋分別連到每個(gè)電容上，通過(guò)強(qiáng)制箝位的方式，將每個(gè)母線電容電壓都穩(wěn)定在Vdc/4上，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定。但是，該種結(jié)構(gòu)所使用的整流橋過(guò)多，且每個(gè)整流橋都需要相應(yīng)的輸入變壓器，這使得系統(tǒng)體積龐大，且成本過(guò)高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種交-直-交電壓型多電平變頻調(diào)速裝置的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，本發(fā)明解決了二極管箝位型五電平逆變器直流母線上各懸浮電容電壓平衡的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了變頻裝置在全負(fù)載范圍內(nèi)輸出的穩(wěn)定可控，該變頻裝置可以應(yīng)用于中高壓調(diào)速領(lǐng)域。
本發(fā)明的特征在于，含有一組雙繞組輸入變壓器，兩組不可控整流橋，一個(gè)二極管箝位型五電平逆變器，以及全數(shù)字控制器，其中一組雙繞組變壓器，原邊輸入三相交流線電壓為V1，副邊1輸出三相交流電壓為V1，副邊2輸出交流電壓為V1/2；兩組不可控整流橋，由外環(huán)的不可控二極管整流橋和內(nèi)環(huán)的不可控二極管整流橋組成，外環(huán)不可控二極管整流橋輸入端接所述雙繞組變壓器副邊1，輸入電壓為V1，輸出電壓為Vdc，內(nèi)環(huán)的不可控二極管整流橋接該雙繞組變壓器副邊2，輸入電壓為V1/2，輸出電壓為Vdc/2；二極管箝位型五電平逆變器，輸入母線上依次串聯(lián)四個(gè)參數(shù)一致的電容C4、C3、C2和C1，電容C1接零伏，電容C4接外環(huán)的不可控二極管整流橋的正輸出端，電容C4、C3的連接點(diǎn)p接內(nèi)環(huán)的不可控二極管整流橋的正輸入端，電容C2、C1的連接點(diǎn)n接內(nèi)環(huán)的不可控二極管整流橋的低端，電容C3、C1之間的中間懸浮電容電壓V31等于Vdc/2，所述連接點(diǎn)p正向串接一個(gè)箝位二極管后與各相上橋臂中與電容C4并接的一個(gè)開(kāi)關(guān)元件的射極相連，該點(diǎn)p同時(shí)還經(jīng)過(guò)三個(gè)反向串接的箝位二極管后與各相下橋臂中一個(gè)開(kāi)關(guān)器件的集電極相連，該開(kāi)關(guān)器件的射極經(jīng)過(guò)兩個(gè)正向串接的箝位二極管后連接電容C3、C2的連接點(diǎn)，所述連接點(diǎn)n經(jīng)過(guò)三個(gè)正向串接的箝位二極管后與各相上橋臂中的一個(gè)開(kāi)關(guān)器件的射極相連，該開(kāi)關(guān)器件的集電極經(jīng)過(guò)兩個(gè)反向串接的箝位二極管后與電容C3、C2的連接點(diǎn)相連，同時(shí)該連接點(diǎn)n還反向串接一個(gè)箝位二極管后與各相下橋臂中一個(gè)開(kāi)關(guān)器件的射極相連，該開(kāi)關(guān)器件的集電極正向串接兩個(gè)箝位二極管后與電容C3、C2的連接點(diǎn)相連，所述電容C3、C2的連接點(diǎn)正向串接兩個(gè)箝位二極管后與各相上橋臂的中點(diǎn)相連，同時(shí)所述電容C3、C2的連接點(diǎn)還反向串接兩個(gè)箝位二極管后與各相下橋臂的中點(diǎn)相連；全數(shù)字控制器含有DSP處理器，輸出PWM信號(hào)擴(kuò)展電路和PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，其中DSP處理器，其電壓模擬量輸入端分別經(jīng)電壓互感器與所述電容C4、C3、C2、C1的兩端相連，按照預(yù)先設(shè)定的電容兩端電壓的值對(duì)所述各電容C4、C3、C2、C1兩端的電壓進(jìn)行定值控制，該DSP處理器的電流模擬量輸入端經(jīng)各電流互感器與作為控制對(duì)象的電機(jī)的線電流輸出端相連，以此預(yù)測(cè)并發(fā)出實(shí)時(shí)的PWM控制脈沖；該DSP處理器還設(shè)有三路PWM輸出口和一個(gè)I/O輔助控制口，輸出PWM信號(hào)擴(kuò)展電路，輸入端與所述DSP處理器的各輸出端口相連接，而輸出端則輸出24路PWM脈沖，PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，輸入端和所述輸出PWM信號(hào)擴(kuò)展電路的24個(gè)PWM脈沖輸出端相連，而該驅(qū)動(dòng)電路的輸出端則輸出24路PWM脈沖控制所述二極管箝位型五電平逆變器的各個(gè)開(kāi)關(guān)器件。
本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和創(chuàng)性之處1、相對(duì)于傳統(tǒng)的二極管箝位型五電平結(jié)構(gòu)，本發(fā)明解決了直流母線上各電容電壓的平衡問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了在全負(fù)載范圍內(nèi)，變頻裝置系統(tǒng)的穩(wěn)定。該變頻調(diào)速裝置可以應(yīng)用于中高壓調(diào)速領(lǐng)域。
2、相比傳統(tǒng)的通過(guò)四組整流橋控制電容電位的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(如圖3所示)，本發(fā)明可以成倍的減少整流橋的數(shù)目，同時(shí)減少了相應(yīng)的輸入變壓器的數(shù)目，大大降低了系統(tǒng)的成本。
附圖7、圖8為本方案采用的控制技術(shù)在一個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的波形。圖7為功率單元母線上四個(gè)電容電壓在系統(tǒng)啟動(dòng)后動(dòng)態(tài)控制的仿真波形，波形表明采用本方案，可以實(shí)現(xiàn)直流母線側(cè)各個(gè)電容電壓的平衡控制，使得整個(gè)變頻調(diào)速裝置系統(tǒng)工作穩(wěn)定，而已有的二極管箝位型五電平變頻裝置尚無(wú)此項(xiàng)技術(shù)。圖8a為變頻裝置輸出到的異步電機(jī)的線電壓仿真波形，圖8b為其線電壓輸出的實(shí)驗(yàn)波形，波形表明本系統(tǒng)方案可以實(shí)現(xiàn)高壓多電平輸出，同時(shí)具有上文所述優(yōu)點(diǎn)。


圖1a已有的H橋串聯(lián)型高壓變頻器的主電路一般結(jié)構(gòu)；圖1b已有的H橋功率單元；圖2傳統(tǒng)的二極管箝位型五電平逆變器；圖3全箝位式二極管箝位型五電平逆變器；圖4內(nèi)外環(huán)雙整流式二極管箝位型五電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；圖5為變頻調(diào)速裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖6全數(shù)字控制器的電路邏輯原理框圖；圖7a母線電容VC1電壓動(dòng)態(tài)控制的仿真波形；圖7b母線電容VC2電壓動(dòng)態(tài)控制的仿真波形；圖7c母線電容VC3電壓動(dòng)態(tài)控制的仿真波形；圖7d母線電容VC4電壓動(dòng)態(tài)控制的仿真波形；圖8a變頻裝置輸出的相電壓仿真波形；圖8b變頻裝置輸出的相電壓實(shí)驗(yàn)波形。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明結(jié)構(gòu)如圖4所示，將兩組整流橋分別聯(lián)接在直流母線上和內(nèi)部的懸浮電容上，控制母線上各個(gè)電容的電壓平衡，從而控制二極管箝位型五電平逆變器在全負(fù)載范圍內(nèi)輸出穩(wěn)定所述的兩組整流橋，以下分別稱(chēng)之為外環(huán)整流橋和內(nèi)環(huán)整流橋，內(nèi)外環(huán)整流橋都為不可控整流橋，輸出直流電壓比為1∶2，即假設(shè)外環(huán)整流橋輸出電壓為Vdc，則內(nèi)環(huán)整流橋輸出電壓為Vdc/2，這樣則可以保證內(nèi)環(huán)電容電壓為總母線電壓值的1/2，這相當(dāng)于將原有五電平結(jié)構(gòu)中母線電壓的自由度由3個(gè)減少為1個(gè)。該結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)輸出穩(wěn)定可控，而且拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單相比圖2所示的傳統(tǒng)五電平逆變器結(jié)構(gòu)而言，使無(wú)法控制平衡的母線電容變得可控平衡，相比圖3所示的四個(gè)整流橋箝位電路結(jié)構(gòu)而言，節(jié)省了一倍的整流橋及相應(yīng)的輸入變壓器數(shù)目。
所述的二極管箝位型五電平逆變器，如圖4所示的拓?fù)渲兄绷鱾?cè)有4個(gè)電容，設(shè)直流側(cè)電壓為Vdc，4個(gè)電容均勻分壓，則每個(gè)電容的電壓為Vdc/4，箝位二極管的作用是使每個(gè)開(kāi)關(guān)器件的耐壓保持為一定直流電容的電壓水平。通過(guò)不同的開(kāi)關(guān)組合，可以輸出5種電平的相電壓組合，Vdc，3Vdc/4，2Vdc/4，Vdc/4和0。
所述的全負(fù)載范圍穩(wěn)定輸出，目前已有的研究結(jié)果表明，如圖2所示的二極管箝位型五電平逆變器結(jié)構(gòu)，當(dāng)負(fù)載功率因數(shù)較高，母線電容電壓無(wú)法控制平衡，使得整個(gè)變頻調(diào)速系統(tǒng)不能正常工作。本發(fā)明的目的就是提出新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使得變頻裝置在全功率因數(shù)范圍，全調(diào)制比范圍內(nèi)都能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定輸出。
變頻調(diào)速裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示，其中箝位電容電壓檢測(cè)環(huán)節(jié)，由電壓傳感器并接在箝位電容上，檢測(cè)箝位電容電壓，通過(guò)軟件控制來(lái)實(shí)現(xiàn)電容電壓平衡。同時(shí)采樣輸出電流，將其作為反饋信號(hào)輸入全數(shù)字控制器，由全數(shù)字控制器計(jì)算并發(fā)出相應(yīng)的PWM脈寬調(diào)制信號(hào)，來(lái)控制變頻調(diào)速裝置的工作狀態(tài)。
所述的全數(shù)字控制器，包括數(shù)字信號(hào)微處理器、脈寬調(diào)制信號(hào)擴(kuò)展電路及脈寬調(diào)制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路所述數(shù)字信號(hào)微處理器，其模擬輸入為四個(gè)母線電容電壓值，經(jīng)過(guò)模擬輸入接口電路進(jìn)行變換，然后輸入到數(shù)字信號(hào)微處理器的模數(shù)轉(zhuǎn)換接口；數(shù)字信號(hào)微處理器包括三路脈寬調(diào)制輸出口和作為輔助控制線的1條I/O口；所述脈寬調(diào)制信號(hào)擴(kuò)展電路，是一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)列陣器件，數(shù)字信號(hào)微處理器的三路脈寬調(diào)制輸出口和作為輔助控制線的1條I/O口連接到脈寬調(diào)制信號(hào)擴(kuò)展電路，所述脈寬調(diào)制信號(hào)擴(kuò)展電路輸出24路脈寬調(diào)制脈沖信號(hào)，所述1條I/O口作為故障時(shí)控制封鎖PWM脈沖輸出；所述脈寬調(diào)制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路，輸入所述脈寬調(diào)制信號(hào)擴(kuò)展電路輸出的24路脈寬調(diào)制脈沖信號(hào)，輸出相應(yīng)的脈寬調(diào)制功率驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述的脈寬調(diào)制功率驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接到所述二極管箝位型逆變器各相橋臂上對(duì)應(yīng)的功率開(kāi)關(guān)器件。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下方案本發(fā)明拓?fù)溆梢唤M雙繞組輸入變壓器，兩組不可控整流橋，一個(gè)二極管箝位型五電平逆變器及全數(shù)字控制器組成，見(jiàn)圖4所示。
所述雙繞組輸入變壓器，是變比為2∶2和2∶1的交流變壓器，假設(shè)原邊輸入三相交流線電壓為V1，則副邊1輸出三相交流電壓為V1，副邊2輸出V1/2。
所述兩組不可控整流橋?yàn)閭鹘y(tǒng)結(jié)構(gòu)的二極管整流橋，以下分別稱(chēng)之為外環(huán)整流橋和內(nèi)環(huán)整流橋，外環(huán)不可控整流橋輸入接變壓器副邊1，輸入電壓為V1，設(shè)其輸出電壓為Vdc，內(nèi)環(huán)不可控整流橋輸入接變壓器副邊2，輸入電壓為V1/2，則其輸出電壓為Vdc/2。
所述二極管箝位型五電平逆變器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)逆變器)，輸入母線上串聯(lián)四個(gè)電容，各個(gè)電容的參數(shù)一致，如圖4所示。其中，逆變器的母線電壓V40接所述外環(huán)不可控整流橋的輸出，電壓為Vdc，逆變器的中間懸浮電容電壓V31接所述內(nèi)環(huán)不可控整流橋的輸出，電壓為Vdc/2。母線上各個(gè)電容的電壓采用軟件控制平衡，保持在Vdc/4，通過(guò)箝位二極管與各相橋臂的開(kāi)關(guān)器件相連，從而使每個(gè)開(kāi)關(guān)器件的耐壓保持在一定的電容電壓水平，通過(guò)不同的開(kāi)關(guān)組合，可以輸出5種電平的相電壓組合。根據(jù)開(kāi)關(guān)管的耐壓級(jí)別，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同電壓等級(jí)的電機(jī)在全負(fù)載范圍內(nèi)進(jìn)行變頻調(diào)速，如開(kāi)關(guān)器件耐壓為3300V，則可實(shí)現(xiàn)對(duì)6kV電壓等級(jí)的電機(jī)在全負(fù)載范圍內(nèi)進(jìn)行變頻調(diào)速。
所述全數(shù)字控制器的電路邏輯原理框圖見(jiàn)附圖6，以高性能數(shù)字信號(hào)微處理器(DigitalSignal Processor)如TI公司的TMS320LF2812為核心，以三路PWM輸出口和1條I/O口作為輔助控制線，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)列陣器件(Field Programmable Gate Array/ComplexProgrammable Logic Device)如EPM7128S擴(kuò)展為24路PWM輸出，然后經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路生成24路驅(qū)動(dòng)PWM脈沖信號(hào)，去觸發(fā)24個(gè)功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，其中1條I/O口作為故障時(shí)控制封鎖PWM脈沖輸出。模擬輸入接口電路完成信號(hào)調(diào)理和隔離的功能，將4路檢測(cè)到的母線上四個(gè)電容電壓信號(hào)進(jìn)行變換后輸入到DSP的模數(shù)轉(zhuǎn)換口。軟件實(shí)時(shí)計(jì)算出4個(gè)電容電壓值與設(shè)定的偏差，預(yù)測(cè)并發(fā)出實(shí)時(shí)的PWM控制脈沖，以此動(dòng)態(tài)控制各個(gè)電容電壓在設(shè)定值，完成各電容電壓平衡的動(dòng)態(tài)控制，實(shí)現(xiàn)整個(gè)變頻調(diào)速裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)由軟件生成的PWM信號(hào)也控制變頻裝置的交流電壓輸出。人機(jī)接口和通信單元通過(guò)串行通信接口完成鍵盤(pán)顯示以及和PC機(jī)通信和監(jiān)控的功能；開(kāi)關(guān)量輸入輸出單元完成系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控、功率器件過(guò)流、過(guò)熱等故障保護(hù)功能，其他外圍控制功能，視具體實(shí)現(xiàn)要求而定。
權(quán)利要求
1.采用內(nèi)外環(huán)雙組整流橋箝位式五電平變頻驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，含有一組雙繞組輸入變壓器，兩組不可控整流橋，一個(gè)二極管箝位型五電平逆變器，以及全數(shù)字控制器，其中一組雙繞組變壓器，原邊輸入三相交流線電壓為V1，副邊1輸出三相交流電壓為V1，副邊2輸出交流電壓為V1/2；兩組不可控整流橋，由外環(huán)的不可控二極管整流橋和內(nèi)環(huán)的不可控二極管整流橋組成，外環(huán)不可控二極管整流橋輸入端接所述雙繞組變壓器副邊1，輸入電壓為V1，輸出電壓為Vdc，內(nèi)環(huán)的不可控二極管整流橋接該雙繞組變壓器副邊2，輸入電壓為V1/2，輸出電壓為Vdc/2；二極管箝位型五電平逆變器，輸入母線上依次串聯(lián)四個(gè)參數(shù)一致的電容(C4)、(C3)、(C2)和(C1)，電容(C1)接零伏，電容(C4)接外環(huán)的不可控二極管整流橋的正輸出端，電容(C4)、(C3)的連接點(diǎn)(p)接內(nèi)環(huán)的不可控二極管整流橋的正輸入端，電容(C2)、(C1)的連接點(diǎn)(n)接內(nèi)環(huán)的不可控二極管整流橋的低端，電容(C3)、(C1)之間的中間懸浮電容電壓V31等于Vdc/2，所述連接點(diǎn)(p)正向串接一個(gè)箝位二極管后與各相上橋臂中與電容(C4)并接的一個(gè)開(kāi)關(guān)元件的射極相連，該點(diǎn)(p)同時(shí)還經(jīng)過(guò)三個(gè)反向串接的筘位二極管后與各相下橋臂中一個(gè)開(kāi)關(guān)器件的集電極相連，該開(kāi)關(guān)器件的射極經(jīng)過(guò)兩個(gè)正向串接的箝位二極管后連接電容(C3)、(C2)的連接點(diǎn)，所述連接點(diǎn)(n)經(jīng)過(guò)三個(gè)正向串接的筘位二極管后與各相上橋臂中的一個(gè)開(kāi)關(guān)器件的射極相連，該開(kāi)關(guān)器件的集電極經(jīng)過(guò)兩個(gè)反向串接的箝位二極管后與電容(C3)、(C2)的連接點(diǎn)相連，同時(shí)該連接點(diǎn)(n)還反向串接一個(gè)箝位二極管后與各相下橋臂中一個(gè)開(kāi)關(guān)器件的射極相連，該開(kāi)關(guān)器件的集電極正向串接兩個(gè)箝位二極管后與電容(C3)、(C2)的連接點(diǎn)相連，所述電容(C3)、(C2)的連接點(diǎn)正向串接兩個(gè)箝位二極管后與各相上橋臂的中點(diǎn)相連，同時(shí)所述電容(C3)、(C2)的連接點(diǎn)還反向串接兩個(gè)箝位二極管后與各相下橋臂的中點(diǎn)相連；全數(shù)字控制器含有DSP處理器，輸出PWM信號(hào)擴(kuò)展電路和PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，其中DSP處理器，其電壓模擬量輸入端分別經(jīng)電壓互感器與所述電容(C4)、(C3)、(C2)、(C1)的兩端相連，按照預(yù)先設(shè)定的電容兩端電壓的值對(duì)所述各電容(C4)、(C3)、(C2)、(C1)兩端的電壓進(jìn)行定值控制，該DSP處理器的電流模擬量輸入端經(jīng)各電流互感器與作為控制對(duì)象的電機(jī)的線電流輸出端相連，以此預(yù)測(cè)并發(fā)出實(shí)時(shí)的PWM控制脈沖；該DSP處理器還設(shè)有三路PWM輸出口和一個(gè)I/O輔助控制口，輸出PWM信號(hào)擴(kuò)展電路，輸入端與所述DSP處理器的各輸出端口相連接，而輸出端則輸出24路PWM脈沖，PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，輸入端和所述輸出PWM信號(hào)擴(kuò)展電路的24個(gè)PWM脈沖輸出端相連，而該驅(qū)動(dòng)電路的輸出端則輸出24路PWM脈沖控制所述二極管箝位型五電平逆變器的各個(gè)開(kāi)關(guān)器件。
全文摘要
本發(fā)明屬于高壓多電平變頻技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于，主電路由兩組不可控整流橋、箝位式五電平逆變器組成。兩組不可控整流橋由一組雙繞組隔離變壓器供電，分為內(nèi)環(huán)整流橋和外環(huán)整流橋。中間直流環(huán)節(jié)的箝位電容根據(jù)相應(yīng)的系統(tǒng)電壓等級(jí)選取。逆變器部分為二極管箝位式五電平結(jié)構(gòu)，主開(kāi)關(guān)器件根據(jù)輸出電壓等級(jí)和通過(guò)電流不同，可選用相應(yīng)耐壓和電流的功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件?？刂破饕愿咝阅軘?shù)字信號(hào)微處理器為核心生成PWM控制信號(hào)。該結(jié)構(gòu)減少了傳統(tǒng)H橋逆變器移相變壓器副邊繞組數(shù)，降低了成本，同時(shí)直流母線上的懸浮電容電壓由內(nèi)環(huán)整流橋維持恒定，使整個(gè)變頻裝置在全負(fù)載范圍內(nèi)輸出穩(wěn)定，且輸出電壓諧波含量小，提高了裝置的系統(tǒng)性能。
文檔編號(hào)H02P27/08GK101022262SQ20071006264
公開(kāi)日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2007年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月12日
發(fā)明者李永東, 高躍, 饒建業(yè) 申請(qǐng)人:清華大學(xué)