[实用新型]一种级联多电平逆变器

说明书

技术领域

本实用新型属于电力电子新技术领域，具体为一种级联多电平逆变器。

背景技术

在电压型逆变器中，最早广泛应用的是两电平逆变器。两电平逆变器一个最大的弱点是，受开关管功率和耐压的限制，不宜实现高压大功率输出。为了解决这个问题，通常的办法是将开关管直接串联，但这样做还需要解决开关管串联引起的静态和动态均压问题，同时还需要加输出滤波器，以降低输出谐波和du/dt。为了避免出现上述技术难题，于20世纪80年代，在电力电子技术领域中应电力系统直流输电、无功补偿、电力有源滤波以及高压大功率交流电动机变频调速系统发展的需要，一种新型的、适合于环保节能应用的逆变器新思路—多电平逆变器开始出现，并受到了越来越多的人们的关注。

多电平逆变器目前主要包括二极管钳位型多电平逆变器、电容钳位型多电平逆变器、级联型多电平逆变器等。与二极管箝位型和飞跨电容型多电平逆变器相比，级联多电平逆变器电路由独立直流电源的H桥作为基本功率单元级联而成，各个基本功率单元的直流电源相互独立，没有直接的电联系，因而不存在直流电容分压、均压问题，对电网的谐波污染较少，输出的功率因数较高，尤其是不用再附加谐波滤波器和功率因数变换器，因而得到了较广泛的应用。

实用新型内容

本实用新型提供一种级联多电平逆变器，通过该逆变器可以实现单、三相级联多电平输出，并且可以观测驱动波形，电压、电流波形。

本实用新型的技术方案是：一种级联多电平逆变器，其特征在于包含主控制器、驱动与保护单元、光耦隔离单元、电压采样单元、电流采样单元、功率单元、LC滤波单元、人机交互单元及驱动波形观测单元；所述主控制器通过驱动与保护单元和光耦隔离单元实现与基本功率单元连接，主控制器根据不同的算法产生不同的PWM脉冲驱动功率单元，所述主控制器通过与人机交互单元相连实现人机互动。

所述主控制器由DSP及其辅助电路组成，所述的驱动与保护单元由驱动芯片及其辅助电路组成，所述光耦隔离单元由快速光耦组成及辅助电路组成，用于传输PWM脉冲信号与保护信号，通过光来传递信号并保持发送端电路与接收端电路具备电气隔离性能。当逆变器出现过流、过压时主控制器DSP发出封锁信号，封锁基本功率单元，确保功率单元的安全。

所述电压采样单元主要由电压隔离放大器及运放组成，输入端用户可以选择任意两路电压输入，用于观测滤波前后电压的波形，输出端与输入端实现电气隔离，保证了使用者的安全。

所述电流采样单元主要由霍尔电流传感器与运放组成，实现对电流的实时采样。

所述功率单元由三个基本功率单元组成，每个基本功率单元由一个独立直流电源的H桥组成。可以由两个基本功率单元串联组成单相级联五电平逆变电路或者由三个基本功率单元串联组成单相级联七电平逆变电路或者由三个基本功率单元并联组成三相级联三电平逆变电路。

所述LC滤波单元主由电感、电容组成，输入端接逆变器输出，用于滤除高次电压谐波，改善输出电压波形。

所述人机交互单元主要由液晶屏与矩阵式键盘组成，可以选择调制方式，设置调制度及监控逆变器运行状态等。

所述驱动波形观测单元用于观测功率单元驱动信号，观测载波频率、死区及相位等。

本实用新型相比现有技术具有如下优点：由独立直流电源的H桥作为基本功率单元级联而成，各个基本功率单元的直流电源相互独立，没有直接的电联系，因而不存在直流电容分压、均压问题；可以由两个基本功率单元串联组成单相级联五电平逆变电路或者由三个基本功率单元串联组成单相级联七电平逆变电路或者由三个基本功率单元并联组成三相级联三电平逆变电路，提高了产品的开放性；留有电压波形、电流波形及驱动波形观测接口；主控制器与功率单元，电压波形观测电路及电流波形观测电路均实现电气隔离，保证了产品的安全性。

附图说明

图1为本实用新型为单相级联七电平逆变器电路含LC滤波单元时的原理框图；

图2为本实用新型为单相级联七电平逆变器电路不含LC滤波单元时的原理框图；

图3为本实用新型为三相级联三电平逆变器电路含LC滤波单元时的原理框图；

图4为本实用新型为三相级联三电平逆变器电路不含LC滤波单元时的原理框图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型做进一步说明：