專利名稱：大功率da轉換電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電力電子的功率轉換技術，特別是大功 率轉換逆變電路。
背景技術：
目前單相、三相變頻電源和多電平逆變器在中大功率電 力系統中發展應用迅速，但以上的轉換逆變設備現在仍以PWM調制調 壓技術為核心，而利用PWM技術逆變輸出的是占空比變化的方波，具
有諧波含量高、電機諧波噪聲和千擾大的缺點。現在也有輸出為階梯波 的多電平逆變技術，具有輸出波形失真小、諧波含量低、開關器件工作 頻率低和損耗低等優點，而且階梯波的電平數越多，優點越明顯。目前 的多電平逆變技術普遍存在電路結構復雜，開關器件多的問題，如果需 要增加輸出的階梯波電平數，必須同時大量增加獨立直流電源數，為使
電路控制不至于太復雜， 一般只能控制為3-5個電平。而且，應用較多 的級聯型逆變器中有大量直接串聯在電源兩端的開關管，自身不具有穩 壓功能，還需增加PWM調壓系統，更加復雜。
弱電控制技術中的DA轉換技術可以只需較少的電源數，即可獲得 較多的電平數，DA轉換的類型主要有電壓輸出型、電流輸出型、乘算 型等幾種，但它們的電路結構決定了這幾種電路只能用于小電壓小電流 場合。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明提供一種電路結構合理， 逆變輸出的階梯波電平數較多的大功率DA轉換電路。
本發明包括設在周邊依次相連接的波形發生器和可變增益放大器， 可變增益放大器還依次連接A/D轉換模塊、延時驅動模塊和D/A轉換 模塊， 一個或多個獨立直流電源則對應連接D/A轉換模塊的輸入端， D/A轉換模塊的輸出端則構成多電平階梯波輸出端。
本發明將弱電控制技術中的D/A轉換技術應用到大功率轉換逆變 電源中，在較少的獨立直流電源數下能獲得較多的階梯波電平數，解決 了常規多電平逆變拓撲方法中電平數因電源數和開關器件數過多而難 以增加的情況。而且電路自身具備自動穩壓功能，去掉了PWM調制調
3壓技術，簡化了電路，降低了整體的技術難度，控制簡單，開關頻率低， 器件開關損耗很小，可以輸出復雜的波形，諧波含量很小，電路轉換效率高。
一般D/A轉換模塊由多對分別對應配合的開關功率件和導通功率 件組成，其對數和獨立直流電源的數量相同，且每對開關功率件和導通 功率件的開關狀態相反，當然D/A轉換模塊的電路結構也可調整變化。
在D/A轉換模塊的輸出端一般和LC濾波器連接，這樣可以過濾諧 波，獲得更標準的波形。在LC濾波器的輸出端和可變增益放大器之間 還可連接有幅度檢測反饋模塊，輸出的幅度信息可反饋至可變增益放大 器，改變輸入A/D轉換的波形幅度，即改變了 A/D轉換輸出的數據， 也就改變了輸入D/A轉換的數據。
下面結合附圖和實施例進一步說明本發明。
圖l是本發明的電路框圖2是實施例1的D/A轉換模塊的電路連線圖； 圖3是實施例1的雙D/A轉換連接示意圖； 圖4是實施例2的電路連接框圖； 圖5是實施例3的D/A轉換模塊的電路連線圖。
實施例l:本實施例為單相變頻電源，如圖1所示，包括設在周邊 依次相連接的波形發生器、可變增益放大器、A/D轉換模塊和延時驅動 模塊，延時驅動模塊連接D/A轉換模塊， 一個或多個獨立直流電源則 對應連接D/A轉換模塊的輸入端，D/A轉換模塊的輸出端還和LC濾 波器連接，在LC濾波器的輸出端和可變增益放大器之間連接有幅度檢 測反饋模塊。
工作時，波形發生器產生波形， 一般是正弦波，經過可變增益放大 器放大，信號再經A/D轉換模塊轉換，轉換的信號經過延時驅動模塊， 可以使尖峰脈沖減少，然后輸入D/A轉換模塊轉換輸出多電平階梯波 信號，再經過LC濾波器過濾諧波輸出。幅度檢測反饋模塊使輸出的幅 度信息反饋至可變增益放大器，改變輸入A/D轉換的波形幅度，進行 自穩壓。
如圖2所示，本實施例采用四個獨立直流電源(V1至V4)，獨立 直流電源可以是多個獨立的蓄電池，也可以是一個蓄電池經由DC-DC變換器得到多個直流電源，或者還可以用一個蓄電池通過多個DC-DC 變換器分別產生多組獨立直流電源。D/A轉換模塊由四對分別對應配合 的開關功率件(S11至S14)和導通功率件(S21至S24)組成，且開 關功率件Sll和導通功率件S21的開關狀態相反、開關功率件S12和 導通功率件S22的開關狀態相反，以此類推。每個獨立直流電源上還并 聯有相應的電容(C1至C4),電感L1和電容C5組成LC濾波器，電 容C6則為大容量的隔直流電容，連接負載RL。可以看出，D/A轉換 逆變的電平數為2^個，N為D/A轉換位數，即獨立直流電源數，本實 施例為4個。經計算高位電源的功率約是低一位電源功率的3倍，那么 增加一位D/A轉換，只要增加一個相對功率很小的電源即可，而輸出 階梯波的電平數卻增加一倍。
如果利用如圖3所示的雙D/A轉換連接結構，隔直流電容C6可去 掉，輸出為兩個電壓相等相位相反的交流電疊加，那么電壓轉換等級降 低一半。
實施例2:本實施例為三相變頻電源，如圖4所示，U、 V、 W三 相D/A轉換輸出的直流成分電壓相等，這種連接方法剛好滿足三相電 源工作的要求。
實施例3:本實施例為多電平逆變器，如圖5所示，采用N個獨立 直流電源(Vl至Vn)， D/A轉換模塊由多對分別對應配合的開關功率 件(S11至Sln)和導通功率件(S21至S2n)組成，對數和獨立直流 電源數相同，且每對開關功率件Sln和導通功率件S2n的開關狀態相 反。本實施例的D/A轉換的是半波的波形，開關S31、 S32、 S33和S34 配合組成極性轉換電路，將功率D/A轉換后的波形信號通過半周轉換 合成完整的正弦波。輸出的階梯波電平數為2^-1個，輸出的電平數很 多，諧波非常少，電路效率高。
權利要求
1、一種大功率DA轉換電路，包括設在周邊依次相連接的波形發生器和可變增益放大器，其特征為可變增益放大器還依次連接A/D轉換模塊、延時驅動模塊和D/A轉換模塊，一個或多個獨立直流電源則對應連接D/A轉換模塊的輸入端，D/A轉換模塊的輸出端則構成多電平階梯波輸出端。
2、 根據權利要求1所述的大功率DA轉換電路，其特征為D/A 轉換模塊由多對分別對應配合的開關功率件和導通功率件組成，其對數 和獨立直流電源的數量相同，且每對開關功率件和導通功率件的開關狀 態相反。
3、 根據權利要求1或2所述的大功率DA轉換電路，其特征為D/A 轉換模塊的輸出端和LC濾波器連接。
4、 根據權利要求3所述的大功率DA轉換電路，其特征為在LC 濾波器的輸出端和可變增益放大器之間連接有幅度檢測反饋模塊。
全文摘要
一種大功率DA轉換電路，包括設在周邊依次相連接的波形發生器和可變增益放大器，可變增益放大器還依次連接A/D轉換模塊、延時驅動模塊和D/A轉換模塊，一個或多個獨立直流電源則對應連接D/A轉換模塊的輸入端，D/A轉換模塊的輸出端則構成多電平階梯波輸出端。本發明將弱電控制技術中的D/A轉換技術應用到大功率轉換逆變電源中，在較少的獨立直流電源數下能獲得較多的階梯波電平數，而且電路自身具備自動穩壓功能，去掉了PWM調制調壓技術，簡化了電路，降低了整體的技術難度，控制簡單，開關頻率低，器件開關損耗很小，可以輸出復雜的波形，諧波含量很小，電路轉換效率高。
文檔編號H02M7/42GK101667790SQ20091015304
公開日2010年3月10日 申請日期2009年9月25日 優先權日2009年9月25日
發明者夏守行 申請人:浙江工貿職業技術學院