CN201910746U - 三相四桥臂逆变器装置 - Google Patents
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Abstract
本三相四桥臂逆变器装置由整流电路，直流滤波电路，三相四桥臂逆变电路，交流滤波电路，电流、电压采样电路，DSP(数字信号处理器)控制器，光耦隔离电路，电源电路构成，电流、电压采样电路在交流滤波电路输出端采集的电流、电压信号馈给DSP控制器，DSP控制器的输出信号经光耦隔离电路隔离后馈给三相四桥臂逆变电路，三相四桥臂逆变电路的输入端并联连接两个串联连接的储能电容，每个储能电容分别并联有等值的均压电阻。本三相四桥臂逆变器装置电路简单，具有良好的输出动态性能，抗干扰能力强，对非线性和不平衡负载的适应性广，适合应用于分布式并网和微电网等场合。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种发电系统用三相四桥臂逆变器装置，特别是一种能够提高供电系统带不平衡负载能力、提高供电系统电压利用率的三相四桥臂逆变器装置。
背景技术
在整个供电系统中，既有三相负载又有单相负载，既有线性负载又有非线性负载，这些复杂用电设备使我们的供电系统经常处于三相不平衡状态，影响供电质量。
三相四线逆变器通过中线提供零序电流通路，具有了带不平衡负载的能力，在微型燃机发电、太阳能发电(光伏电池、光热发电)、风力发电、生物质能发电等领域广泛使用。但是传统的三相四线变换器，包括拓扑形式有组合式逆变器、工频变压器隔离的三相四线逆变器、分裂电容三相四线逆变器等，由于其带不平衡负载能力有限和对非线性负载适应性不强，已不能满足当前负载环境复杂，必须提高供电系统供电质量的需求。
发明内容
本实用新型的目的是针对当今复杂多变的负载环境，设计一种体积小、重量轻、具有良好的输出动态性能、对负载的适应性强的三相四桥臂逆变器装置。
本实用新型是一种三相四桥臂逆变器装置，由整流电路，直流滤波电路，三相四桥臂逆变电路，交流滤波电路，电流、电压采样电路，DSP控制器，光耦隔离电路，电源电路构成，其特征在于整流电路，直流滤波电路，三相四桥臂逆变电路，交流滤波电路的输入端和输出端首尾顺序相连，电流、电压采样电路在交流滤波电路输出端采集的电流、电压信号馈给DSP控制器，DSP控制器的输出信号经光耦隔离电路隔离后馈给三相四桥臂逆变电路；所述的三相四桥臂逆变器电路由八个开关管反并联二极管组成，每个桥臂由两个开关管串联组成，串联中间连接点为各桥输出端，另外两个端点分别接三相四桥臂逆变电路的输入端，三相四桥臂逆变电路的输入端并联连接两个串联连接的储能电容，每个储能电容分别并联有等值的均压电阻。
具有上述结构的三相四桥臂逆变器装置与传统逆变器相比，具有体积小、重量轻、电路简单、动态性能好、抗干扰能力强，对非线性和不平衡负载的适应性广，特别适合应用于分布式并网和微电网等场合。
附图说明
图1三相四桥臂逆变器结构框图
图2整流电路和直流滤波电路
图3四桥臂逆变电路
图4交流滤波电路
图5电流检测电路
图6电压检测电路
图7光耦隔离电路
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实用新型的三相四桥臂逆变器装置主要由整流电路2，直流滤波电路3，三相四桥臂逆变电路4，交流滤波电路5，电流电压采样电路8、9，DSP控制器7，光耦隔离电路10，电源电路6构成。其输入端与电能输入1相连，输入电能一般为各种形式的单相交流，也可以为直流形式；输出端为三相交流电能，一般连接交流电网，也可以是其他设备。四个输出端A、B、C为三相交流电，N为中线。
如图2所示，整流电路2输入端为系统输入端，输出端接直流滤波电路3，其特征主要是由四个二极管D1、D2、D3、D4组成的桥式电路。直流滤波电路3输入端与整流电路2输出端相连，输出端接三相四桥臂逆变电路，直流滤波电路3主要由两个电容器C1、C2组成，其目的是对直流输入可能存在的高次谐波进行滤除。
如图3所示，三相四桥臂逆变电路4输入端为直流滤波电路3的输出端。输出端接交流滤波电路5。四个输出端A、B、C为三相交流电，N为中线。该三相四桥臂逆变电路由8个开关管VT1～VT8，一般为IGBT(绝缘栅双极型晶体管)反并联二极管组成，每一个桥臂由两个开关管串联组成，其串联中点a、b、c、n为电路输出端，VT1、VT3、VT5、VT7的公共端相连后接逆变电路的一个输入端，VT2、VT4、VT6、VT8的公共端相连后接逆变电路的另一输入端。在四桥臂结构前还并联有两个串联连接的储能电容C3、C4，两个储能电容分别并有电阻R1、R2，其目的是对电容进行均压，使两个电容的电压保持稳定。本实施例中，四桥臂结构采用三菱公司的第四代双列直插型智能功率模块(DIP-IPM)。该模块可以将一个桥臂中的两个开关管集成在一个芯片中，该功率模块含有IGBT的各种保护电路，进而提高系统的可控性和稳定性。
如图4所示，交流滤波电路5输入端接四桥臂逆变电路4的输出端，输出端为整个逆变系统的输出端。其特征为每一相都由一个电感L和一个电容C组成。电感L的一端接a、b、c其中的一相，另一端为输出端；电容C分别并联于a、b、c与n之间。Ln为中性电感，可以改善整个系统的滤波效果。
如图5和图6所示，图5为电流采样电路8，图6为电压采样电路9。三相电流采样电路8的输入端接电流互感器，输出端接DSP控制器7；三相电压采样电路9的输入端接电压互感器，输出端接DSP控制器7。三相电流采样电路8和三相电压采样电路9每一相采样电路相同，这里给出了其中一相的采样电路。图5和图6的电路基本一致，由两个运放和外围电路组成。第一级运放是低采样信号放大，第二级运放是对信号进行调理，使输出信号保持在0～3V之间。为了防止出现意外，在信号的输出端并接一个3V的稳压二极管。
如图7所示，DSP控制器7对反馈信号进行处理后，会输出8路相应的PWM控制信号，光耦隔离电路10一共有8路，图7为其中的一路光耦隔离电路。光耦隔离电路1的输入端接PWM信号，输出端接四桥臂逆变电路中的开关管。光耦隔离电路10的主要目的是进行强弱电隔离，防止主电路的强电信号返回DSP，损坏DSP控制芯片。本实施例中光耦隔离芯片采用的是6N137。
如图1所示，DSP控制器7输入端主要接三相电流电压采样信号，输出端为8路PWM信号，分别接入8路光耦隔离电路10的输入端。本实施例中DSP控制芯片采用TMS320F2812。
Claims (3)
1.一种三相四桥臂逆变器装置，由整流电路(2)，直流滤波电路(3)，三相四桥臂逆变电路(4)，交流滤波电路(5)，电流电压采样电路(8、9)，DSP控制器(7)，光耦隔离电路(10)，电源电路(6)构成，其输入端与输入电能(1)相连，其输出端与负载连接，整流电路，直流滤波电路，三相四桥臂逆变电路，交流滤波电路的输入端和输出端首尾顺序相连，电流、电压采样电路在交流滤波电路输出端采集的电流、电压信号馈给DSP控制器，DSP控制器的输出信号经光耦隔离电路隔离后馈给三相四桥臂逆变电路；所述的三相四桥臂逆变器电路由八个开关管反并联二极管组成，每个桥臂由两个开关管串联组成，串联中间连接点为各桥输出端，另外两个端点分别接三相四桥臂逆变电路的输入端，其特征在于三相四桥臂逆变电路的输入端并联连接两个串联连接的储能电容，每个储能电容分别并联有等值的均压电阻。
2.根据权利要求1所述的三相四桥臂逆变器装置，其特征在于该DSP控制器(7)采用的控制芯片为TMS320F2812。
3.根据权利要求1所述的三相四桥臂逆变器装置，其特征在于三相四桥臂逆变器采用双列直插型智能功率模块。
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