一種電源三電平逆變單元電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電力供電系統技術領域，特別是一種電源三電平逆變單元電路。
【背景技術】
[0002]由于逆變器工作頻率遠遠高于變壓器工作頻率，而變壓器體積、重量與其工作頻率成反比，因而逆變器具有體積小、重量輕、高效節電及特性好等特點。但目前所生產的逆變器最大工作電流只達650A，這種逆變器可滿足常規的需要，但在需要更大額定電流的電源場合，就很難滿足需要。為了實現大功率輸出，目前普遍采用多個小功率單機并聯或者多個小功率模塊并聯的模塊化系統，直到滿足負載的功率需求。
[0003]現有技術中提供了一種逆變器，該逆變器可以提高整個電源系統的功率等級，從而提高供電系統的穩定性，但是，多個單體并聯不僅增加了整個逆變器的體積，而且難以降低各個單體間的環流，從而實現負載均分。具體地說，由于各個單體參數的不一致性，導致并聯的單體數量越多，進而導致均流和環流控制比較困難。
[0004]為了解決上述均流和環流存在的控制比較困難的問題，現有技術又提出了一種改進技術，即在逆變控制單元中增加環流控制單元，分別對流經每個功率單體的電流大小進行采樣，并反饋至環流控制單元以進行均衡處理。上述技術方案，雖然解決了現有技術中存在的環流問題，但是由于需要增加額外的硬件電路，使系統變得復雜，成本增加，可靠性降低。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的是針對現有技術的不足，而提出一種電源三電平逆變單元電路。
[0006]本實用新型解決其技術問題是采取以下技術方案實現的:
[0007]一種電源三電平逆變單元電路，包括三個結構相同的逆變單元并聯支路、控制板、驅動板、采樣單元及濾波電路。
[0008]其中，每個逆變單元包括依次串聯在正負母線間的四個帶體內反并聯二極管的功率MOS管，以及連接在MOS管和中性點之間的鉗位二極管；
[0009]其中，所述采樣單元包括電流互感器和電壓采樣單元，采樣單元的輸出與控制板連接；
[0010]其中，控制板將接收到的采樣信號經過運算處理后生成脈沖，通過驅動板控制相關開關管的開通和關斷，在橋臂中點得到三種電平，三個支路從各自橋臂中點輸出的高頻高壓SPWM波經各自的高頻濾波電感和并聯后共用的輸出濾波電容濾波后即可得到純凈的標準正弦波，其中逆變器用正電平和零電平合成輸出正弦波的正半周，用負電平和零電平合成輸出正弦波的負半周。
[0011]而且，所述鉗位二極管是單個二極管或多個并聯的二極管。
[0012]而且，所述電流互感器具體使用霍爾電流互感器，采集三個逆變單元并聯支路并聯后的總電感電流，所述電壓采樣單元具體采用高阻差分運算放大器電路對總輸出電壓進行米樣。
[0013]本實用新型的優點和積極效果是:
[0014]本實用新型二極管鉗位三電平逆變單元電路中各個功率器件只承受直流電壓的一半，即一個BUS電壓的大小，可用耐壓較低的器件實現高壓輸出。與傳統兩電平逆變器相比，通過電平數的增加，可以減少諧波分量和噪聲，改善了輸出電壓波形質量。通過三個逆變支路并聯進一步增大了系統的輸出功率等級，在高壓中大功率場合得到了廣泛的應用。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的電路結構示意圖
【具體實施方式】
[0016]以下結合附圖對本實用新型實施做進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實用新型的保護范圍。
[0017]一種電源三電平逆變單元電路，如圖1所示，包括三個結構相同的逆變單元并聯支路和外圍的高壓直流輸入電路、控制板、驅動板、采樣單元、濾波電路。
[0018]其中，每個逆變單元包括依次串聯在正負母線間的四個帶體內反并聯二極管的功率MOS管；以及連接在MOS管和中性點之間的鉗位二極管，該鉗位二極管可以是單管或多個并聯的形式。
[0019]其中，所述采樣單元包括電流互感器和電壓采樣單元，電流互感器具體使用霍爾電流互感器采集三個逆變單元并聯支路并聯后的總電感電流；電壓采樣單元具體采用高阻差分運算放大器電路對總輸出電壓進行采樣，采樣單元的輸出與控制板連接。
[0020]其中，控制板將接收到的采樣信號經過運算處理后生成脈沖，通過驅動板控制相關開關管的開通和關斷，在橋臂中點得到三種電平。三個支路從各自橋臂中點輸出的高頻高壓SPWM波經各自的高頻濾波電感和并聯后共用的輸出濾波電容濾波后即可得到純凈的標準正弦波，其中逆變器用正電平和零電平合成輸出正弦波的正半周，用負電平和零電平合成輸出正弦波的負半周。
[0021]通過上面的描述可見，此逆變器三個支路電壓、電流采樣為相同的采樣點，故經DSP處理后各個支路的控制參數相同，其差異僅為硬件，主要是驅動電路和開關管，硬件差異引起的微小信號差異，各支路間的高頻環流較模塊間并聯小很多，不需要單獨的環流控制，自然均流即可滿足環流要求。
[0022]二極管鉗位三電平逆變單元電路中各個功率器件只承受直流電壓的一半，即一個BUS電壓的大小，可用耐壓較低的器件實現高壓輸出。與傳統兩電平逆變器相比，通過電平數的增加，可以減少諧波分量和噪聲，改善了輸出電壓波形質量。通過三個逆變支路并聯進一步增大了系統的輸出功率等級，在高壓中大功率場合得到了廣泛的應用。
[0023]本實用新型的優點是:單體內無需均流調整控制，從而使得軟硬件控制電路得以簡化，有效降低了成本，提高了系統可靠性。另外，還可以通過增減并聯支路的數量靈活地實現單體不同功率等級的輸出，尤其是向大功率等級方向擴展變得更加容易。
【主權項】
1.一種電源三電平逆變單元電路，其特征在于:包括三個結構相同的逆變單元并聯支路、控制板、驅動板、采樣單元及濾波電路， 其中，每個逆變單元包括依次串聯在正負母線間的四個帶體內反并聯二極管的功率MOS管，以及連接在MOS管和中性點之間的鉗位二極管； 其中，所述采樣單元包括電流互感器和電壓采樣單元，采樣單元的輸出與控制板連接; 其中，控制板將接收到的采樣信號經過運算處理后生成脈沖，通過驅動板控制相關開關管的開通和關斷，在橋臂中點得到三種電平，三個支路從各自橋臂中點輸出的高頻高壓SPWM波經各自的高頻濾波電感和并聯后共用的輸出濾波電容濾波后即可得到純凈的標準正弦波，其中逆變器用正電平和零電平合成輸出正弦波的正半周，用負電平和零電平合成輸出正弦波的負半周。2.根據權利要求1所述的電源三電平逆變單元電路，其特征在于:所述鉗位二極管是單個二極管或多個并聯的二極管。3.根據權利要求1所述的電源三電平逆變單元電路，其特征在于:所述電流互感器具體使用霍爾電流互感器，采集三個逆變單元并聯支路并聯后的總電感電流，所述電壓采樣單元具體采用高阻差分運算放大器電路對總輸出電壓進行采樣。
【專利摘要】本實用新型涉及一種電源三電平逆變單元電路，包括三個結構相同的逆變單元并聯支路、控制板、驅動板、采樣單元及濾波電路，每個逆變單元包括依次串聯在正負母線間的四個功率MOS管，以及連接在MOS管和中性點之間的鉗位二極管；采樣單元包括電流互感器和電壓采樣單元，采樣單元的輸出與控制板連接；控制板將生成的脈沖通過驅動板控制相關開關管的開通和關斷，在橋臂中點得到三種電平，三個支路輸出的SPWM波經各自的濾波電感和并聯后共用的輸出濾波電容濾波后得到正弦波。本實用新型可用耐壓較低的器件實現高壓輸出，減少了諧波分量和噪聲，改善了輸出電壓波形質量。
【IPC分類】H02M7/483
【公開號】CN204669245
【申請號】CN201520285539
【發明人】劉志, 鐘珊, 賈培剛, 高偉, 解巖, 楊光, 方艷軍, 孫繼科, 張皓
【申請人】國家電網公司, 國網天津市電力公司
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年5月6日