CN105703658A - 一种数模结合的并网逆变装置 - Google Patents

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Abstract

一种数模结合的并网逆变装置，涉及一种逆变装置。本发明的目的是为了解决现有技术中的并网逆变系统存在精度低、稳定性差、调节不便、实现过程复杂和开关频率可变范围小的问题。本发明的电网信号采集电路、数字信号处理芯片、调制电路、死区隔离驱动电路、逆变桥、滤波器、隔离变压器和并网输出电路依次连接，三角波发生器的输出连接到调制电路的输入端。根据来自电网采集的电压信号决定由数字信号处理芯片的D/A输出正弦波调制信号的频率和相序，D/A输出的正弦波与频率可调的三角载波通过调制电路得到精确SPWM波形，后通过死区及驱动隔离电路获得控制逆变电路中的功率开关管的控制信号。本发明控制精度高、简便易行、调节方便。

Description

一种数模结合的并网逆变装置
技术领域
本发明涉及一种逆变装置，具体涉及一种数模结合的并网逆变装置，属于并网逆变器技术领域。
背景技术
在并网逆变的控制过程中，SPWM控制技术作为多种逆变控制策略之一已被广泛应用，而SPWM控制驱动波形的产生作为SPWM控制技术中的一个重要环节主要有两种方式，纯模拟电路方式和数字芯片方式，纯模拟方式产生SPWM波形，纹波小、动态响应快并且失真度小，经过简单的电路滤波就能得到较高质量的正弦波，但是模拟电路本身由大量分立元件构成，其整体相关性大，一旦电路确定，各参数就无法改变，可调节性差，且不能够实现智能算法的控制；数字芯片产生SPWM波形的方法提高了在正弦逆变中的可控性和灵活性，省去了模拟方式中大量较复杂的硬件电路，简化了装置整体构造，但是在纯数字产生SPWM波形中掺杂了难以去除的谐波，并且在数字芯片中实时的进行规则采样占用了大量片内资源，而一般的数字芯片达不到较高的载波频率，其输出频率只能在较小范围内调节。
发明内容
在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
鉴于此，根据本发明的一个方面，本发明旨在提出一种数模结合的并网逆变装置，来解决现有技术中的并网逆变系统存在精度低、稳定性差、调节不便、实现过程复杂和开关频率可变范围小的问题。
本发明提出的一种数模结合的并网逆变装置，包括电网信号采集电路、数字信号处理芯片、调制电路、死区隔离驱动电路、逆变桥、滤波器、隔离变压器、并网输出电路和三角波发生器，所述电网信号采集电路、数字信号处理芯片、调制电路、死区隔离驱动电路、逆变桥、滤波器、隔离变压器和并网输出电路依次连接，三角波发生器的输出连接到调制电路的输入端。
进一步地：所述调制电路包括比较器、调节电阻、二极管和三极管，比较器的输出端连接二极管的负极，二极管的正极为脉宽调制电路的输出端，所述三极管的发射极连接二极管的正极，三极管的基极连接二极管的负极，三极管的集电极连接比较器的电源正极端，调节电阻并接在三极端的集电极和发射极之间。
进一步地：所述一种数模结合的并网逆变装置还包括键盘输入模块和液晶显示单元，所述键盘输入模块和液晶显示单元均与数字信号处理芯片连接。
进一步地：所述一种数模结合的并网逆变装置还包括直流信号检测电路和直流电源；直流电源的分别连接逆变桥和直流信号检测电路，直流信号检测电路与数字信号处理芯片输入端连接。
进一步地：所述一种数模结合的并网逆变装置还包括交流信号检测电路和直流电源；交流信号检测电路输入端连接在滤波器的输入端，交流信号检测电路的输出端与数字信号处理芯片输入端连接。
本发明所达到的效果为：
本发明由数字信号处理芯片的D/A构成正弦发生电路，可以根据来自电网采集的信号决定输出正弦的频率达到变频功能，正弦发生电路经高通滤波器连接到调制电路；正弦发生电路发出正弦波与频率可调的三角载波通过调制翻转电路得到SPWM波形，后通过死区控制电路及驱动隔离电路获得控制逆变电路中的功率开关管的控制信号。正弦波的幅值可调，以此可以改变逆变输出的参数。这种逆变装置结合模拟和数字控制的优点，精度高、稳定性好、简便易行、调节方便，既能应用到不同场合的逆变中，也可作为教学实验装置。本发明可应用于分布式并网逆变发电，也可应用于多种电能变换场合。
附图说明
图1，本发明的整体结构原理图；
图2，本发明实施数模结合的示意图；
图3，本发明的脉宽调制电路的具体电路图；
图4，本发明实施例的具体电路图。
具体实施方式
在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本发明公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
本实施方式的一种数模结合的并网逆变装置，包括电网信号采集电路、数字信号处理芯片、调制电路、死区隔离驱动电路、逆变桥、滤波器、隔离变压器、并网输出电路和三角波发生器，所述电网信号采集电路、数字信号处理芯片、调制电路、死区隔离驱动电路、逆变桥、滤波器、隔离变压器和并网输出电路依次连接，三角波发生器的输出连接到调制电路的输入端。
基于数模结合的并网逆变装置由数字信号处理芯片的D/A构成正弦发生电路，可以根据来自电网采集的信号决定输出正弦的频率达到变频功能，正弦发生电路经高通滤波器将控制芯片D/A输出信号转换为交流正弦波信号后连接到调制电路一输入端；模拟三角波发生电路的输出连接到调制电路的另一输入端，正弦发生电路发出正弦波与频率可调的三角载波通过调制电路得到SPWM波形，后经死区控制电路及驱动隔离电路获得控制逆变电路中的功率开关管的控制信号。正弦波的幅值可调，以此改变逆变输出的参数。
图2结合图3，数字芯片中的D/A产生单极性的正弦，通过高通滤波器出去单极性正弦波中的直流分量，得到以时间轴为对称轴的双极性正弦波，然后和自带三角波发生电路产生的载波通过调制电路得到SPWM波形，
所述调制电路包括比较器、电阻R、二极管D和三极管T，所述高通滤波器和三角波发生器的输出端分别连接比较器的同相输入端和反相输入端，比较器的输出端连接二极管D的负极，二极管D的正极为数模转换电路的输出端，所述三极管T的发射极连接二极管D的正极，三极管T的基极连接二极管D的负极，三极管T的集电极连接比较器的电源正极端，第三调节电阻R3并接在三极端的集电极和发射极之间。
本发明实施例，可以根据从所需电网采集到的电压信号对逆变装置实现跟踪控制，也可根据输出电能参数的需求通过键盘输入改变调制波的幅值频率和相位，以此得所需到交流电能。
图4中，通过正弦调制得到的SPWM波形经过非门得到两路互补的SPWM波形，分别通过死区电路获得设计好的死区，其死区电路包括电阻、二极管、电容和比较器构成，二极管与电阻并联，输出端并联电容后与比较器的反相端相接，比较器的同相端连接在分压电阻的一端，比较器输出连接到驱动隔离电路的输入端，驱动隔离电路由电阻和驱动型光耦构成。交流信号采集电路由电压互感器、二极管、电解电容和电阻构成，交流电能经电压互感器变成弱电信号，通过二极管整流及电解电容稳压获得直流信号，输入到数字芯片的A/D中处理，输入口通过上拉二极管构成钳位；直流信号采集电路由电阻和电容构成，直流电能通过电阻分压和电容稳压获得直流信号送到数字芯片的A/D中处理。
虽然本发明所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。

Claims (5)

1.一种数模结合的并网逆变装置，其特征在于：包括电网信号采集电路、数字信号处理芯片、三角波发生器、调制电路、死区隔离驱动电路、逆变桥、滤波器、隔离变压器、并网输出电路和三角波发生器，所述电网信号采集电路、数字信号处理芯片、调制电路、死区隔离驱动电路、逆变桥、滤波器、隔离变压器和并网输出电路依次连接。
2.一种数模结合的并网逆变装置，其特征在于：控制回路中，通过电网信号采集电路得到电网电压信号,电网采集电路输出端连接到数字处理芯片A/D端，经数字芯片处理确定由其D/A发出的正弦波的相位和幅值，改变馈入到电网中的有功功率和无功功率的大小，数字处理芯片的D/A输出端连接到高通滤波器的输入端，其输出端同三角波模拟电路的输出端一同连接到调制电路的输入端，输出得到驱动功率管的SPWM信号。
3.根据权利要求1所述的一种数模结合的并网逆变装置，其特征在于：控制回路中数字处理芯片的D/A输出单极性正弦波，连接到高通滤波器的输入端，其输出端得到与载波进行比较的调制波，输入到调制电路，所述调制电路包括比较器、调节电阻、二极管和三极管，比较器的输出端连接二极管的负极，二极管的正极为脉宽调制电路的输出端，所述三极管的发射极连接二极管的正极，三极管的基极连接二极管的负极，三极管的集电极连接比较器的电源正极端，调节电阻并接在三极端的集电极和发射极之间。
4.根据权利要求1所述的一种数模结合的并网逆变装置，其特征在于：所述一种数模结合的并网逆变装置还包括逆变电路、滤波器、隔离变压器，所述逆变电路、滤波器、隔离变压器依次连接，最后接入电网。
5.根据权利要求1所述的一种数模结合的并网逆变装置，其特征在于：所述一种数模结合的并网逆变装置还包括直流信号检测电路、直流电源、交流信号检测电路、键盘输入模块和液晶显示单元；直流电源的分别连接逆变桥和直流信号检测电路，直流信号检测电路与数字信号处理芯片输入端连接；交流信号检测电路的输出端与数字信号处理芯片输入端连接；键盘输入模块和液晶显示单元均与数字信号处理芯片连接。
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