CN106787814A - 永磁同步发电机的九电平变流器 - Google Patents

永磁同步发电机的九电平变流器 Download PDF

Info

Publication number
CN106787814A
CN106787814A CN201710197961.XA CN201710197961A CN106787814A CN 106787814 A CN106787814 A CN 106787814A CN 201710197961 A CN201710197961 A CN 201710197961A CN 106787814 A CN106787814 A CN 106787814A
Authority
CN
China
Prior art keywords
output
level
series
connection
level switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710197961.XA
Other languages
English (en)
Inventor
王旭东
张仕野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin University of Science and Technology
Original Assignee
Harbin University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin University of Science and Technology filed Critical Harbin University of Science and Technology
Priority to CN201710197961.XA priority Critical patent/CN106787814A/zh
Publication of CN106787814A publication Critical patent/CN106787814A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/453Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/458Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M5/4585Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007Plural converter units in cascade

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及变流器,尤其涉及永磁同步发电机的九电平变流器,本发明解决的技术问题是使输出达到九电平,使悬浮电容电压容易控制,输出电压稳定,在负载发生故障时可以保护变流器安全,本发明技术方案包括永磁同步发电机、九电平变流器、信号检测模块、控制器模块、驱动摸块和永磁同步电动机,九电平变流器通过信号检测单元对永磁同步发电机发出的不稳定的三相交流电进行检测,分析检测信号,控制单元发出控制指令驱动主电路进行电能变换,在变流器中,将三相交流电转化为直流电,通过九电平逆变器将直流电转为三相九电平交流电,通过升压变压器驱动永磁同步电动机,采用新型主电路拓扑,输出达到九电平,降低成本,谐波含量少,输出稳定的电压。

Description

永磁同步发电机的九电平变流器
技术领域
本发明涉及变流器,尤其涉及永磁同步发电机的九电平变流器。
背景技术
随着人们对电能变换技术研究的不断深入,电力电子器件在电能变换领域应用取得突破性进展,以多电平为技术特征的高压变流器异军突起,使得长期以来在电能变换领域积蓄的巨大节能潜力得以充分释放,电能变换技术逐渐成为专家学者们研究和关注的热点。
目前,比较有代表性的多电平拓扑结构有二极管箝位型三电平变流器和单元串联型多电平变流器,而又以后者应用最为广泛。传统拓扑结构,无法使变流器输出达到九电平,由于单元串联型多电平变流器要用到多路独立的直流电源和大量的功率开关,所以成本较高,体积庞大,现有技术中悬浮电容电压容易失控,输出电压不稳定,装置可靠性不强,通用性不强,不易于移植到别的平台或别的装置,装置一旦负载发生故障,就不能保障变流器的安全。
综上,现有的拓扑结构无法使变流器输出达到九电平,现有实现方法成本贵,谐波含量高,无法保证输出电压稳定,发生故障时,无法保证变流器的安全。
发明内容
为了解决上述问题,本发明公开了一种永磁同步发电机的九电平变流器,对主电路拓扑进行改进,达到九电平输出,输出稳定电压。
本发明的目的是这样实现的:
一种永磁同步发电机的九电平变流器,包括:
永磁同步发电机:用于提供电能;
九电平变流器:用于将提供的三相交流电变换成九电平交流电;
信号检测模块:用于采样永磁同步发电机输出的三相电压、电流、九电平变流器中直流电压信号、永磁同步电动机的定子电流和转速信号;
控制器模块:用于对信号检测模块输出的信号进行运算,再根据信号与标准信号进行比较,判断是否启动保护,并发出控制信号;
驱动摸块:用于将控制器模块输出的PWM信号进行隔离放大,驱动功率开关管;
永磁同步电动机:由九电平变流器输出九电平交流电驱动;
所述九电平变流器由PWM整流器和逆变器构成,所述PWM整流器将永磁同步发电机发出的交流电转换为直流电,所述逆变器将直流电转换为九电平交流电,所述永磁同步电动机通过升压变压器驱动,所述逆变器采用八路载波,所述八路载波的幅制相同、频率相同;
所述九电平变流器(2)采用九电平变流器拓扑结构,所述九电平拓扑结构从永磁同步发电机(1)引出三线分别通过电感连接在PWM整流器,所述PWM整流器采用三相半桥拓扑,由带反并联二极管的IGBT组合构成,PWM整流器的直流输出经支撑电容C1作为九电平逆变器的输入,九电平逆变器采用三相全桥拓扑,通过悬浮电容的引入,使输出达到九电平,通过升压变压器驱动永磁同步电动机。
进一步地,所述逆变器A相的九电平输出为:
第一电平开关状态由VT13、C2、C3和VT12串联组成,输出+4Udc,所述第二电平开关状态由VT13、C2、VT7、C4和VT10串联组成,输出+3Udc,所述第三电平开关状态由VT13、C2、VT7和VT9串联组成,输出+2Udc,所述第四电平开关状态由VT13、C2、VT8、C4和VT9串联组成,输出+Udc,所述第五电平开关状态由VT12和VT14串联组成,输出0,所述第六电平开关状态由VT10、C4、VT7、C3和VT14串联组成,输出-Udc,所述第七电平开关状态由VT10、VT8、C3和VT14串联组成,输出-2Udc,所述第八电平开关状态由VT9、C4、VT8、C3和VT14串联组成,输出-3Udc,所述第九电平开关状态由VT11、C2、C3和VT14串联组成,输出-4Udc;
所述逆变器B相的九电平输出为:
第一电平开关状态由VT21、C5、C6和VT20串联组成,输出+4Udc,所述第二电平开关状态由VT21、C5、VT15、C7和VT18串联组成,输出+3Udc,所述第三电平开关状态由VT21、C5、VT15和VT17串联组成,输出+2Udc,所述第四电平开关状态由VT21、C5、VT16、C7和VT17串联组成,输出+Udc,所述第五电平开关状态由VT20和VT22串联组成,输出0,所述第六电平开关状态由VT18、C7、VT15、C6和VT22串联组成,输出-Udc,所述第七电平开关状态由VT18、VT16、C6和VT22串联组成,输出-2Udc,所述第八电平开关状态由VT17、C7、VT16、C6和VT22串联组成,输出-3Udc,所述第九电平开关状态由VT19、C5、C6和VT22串联组成,输出-4Udc;
所述逆变器C相的九电平输出为:
第一电平开关状态由VT29、C8、C9和VT28串联组成,输出+4Udc,所述第二电平开关状态由VT29、C8、VT23、C10和VT26串联组成,输出+3Udc,所述第三电平开关状态由VT29、C8、VT23和VT25串联组成,输出+2Udc,所述第四电平开关状态由VT29、C8、VT24、C10和VT25串联组成,输出+Udc,所述第五电平开关状态由VT28和VT30串联组成,输出0,所述第六电平开关状态由VT26、C10、VT23、C9和VT30串联组成,输出-Udc的,所述第七电平开关状态由VT26、VT24、C9和VT30串联组成,输出-2Udc,所述第八电平开关状态由VT25、C10、VT24、C9和VT30串联组成,输出-3Udc,所述第九电平开关状态由VT27、C8、C9和VT30串联组成,输出-4Udc。
进一步地,所述信号检测模块从电流霍尔m端通过电阻R1接地,通过电容C11接地,通过二极管D1的正极接+15V电源,通过二极管D2的负极接-15V电源,通过电阻R1接于第一运算放大器的反相输入端,所述第一运算放大器的反相输入端通过二极管D3的正极接地,通过二极管D4的负极接地,通过电阻R4接输出端,第一运算放大器的同相输入端通过电阻R3接地,第一运算放大器的正电源通过电容C13接地,第一运算放大器的负电源通过电容C12接地,第一运算放大器的输出端通过电阻R5接第二运算放大器的反相输入端,第二运算放大器的反相输入端通过电容C14接输出端,第二运算放大器的同相输入端通过电阻R6接地,第二运算放大器的输出端连接电阻R8后,通过电阻R7接第二运算放大器的反相输入端,通过电容C15接地,通过二极管D5的正极接+3.3V电源,通过二极管D6的负极接地。
进一步地,其特征在于,所述九电平变流器中逆变器采用永磁同步电机零直轴电流矢量控制。
进一步地,其特征在于,所述逆变器A相由C2和C3串联,C2上端连接VT11和VT13,C3连接VT12和VT14,VT13连接VT14连接输出端,C2和C3中部连接VT7和VT8中部,VT7上部连接C4和VT9,VT8连接C4和VT10,VT9连接VT10连接输出端,所述VT11、VT12、VT13和VT14构成单相全桥结构,C2,C3电容电压是C4电容电压的2倍;
所述逆变器B相由C5和C6串联,C5上端连接VT19和VT21,C6连接VT20和VT22,VT21连接VT22连接输出端,C5和C6中部连接VT15和VT16中部,VT15上部连接C7和VT17,VT16连接C7和VT18,VT17连接VT18连接输出端,所述VT19、VT20、VT21和VT22构成单相全桥结构,C5,C6电容电压是C7电容电压的2倍;
所述逆变器C相由C8和C9串联,C8上端连接VT27和VT29,C9连接VT28和VT30,VT29连接VT30连接输出端,C8和C9中部连接VT23和VT24中部,VT23上部连接C10和VT25,VT24连接C10和VT26,VT25连接VT26连接输出端,所述VT27、VT28、VT29和VT30构成单相全桥结构,C8,C9电容电压是C10电容电压的2倍。
有益效果:
一、由于采用新型主电路拓扑,在传统拓扑的基础上加以改造,因此使变流器输出达到九电平,谐波含量少。
二、由于主电路采用不同耐压类型的IGBT,充分利用不同耐压类型IGBT各自优势,如导通电阻低,增大器件的电流容量,利用栅极关断很大的漏极电流,因此使成本大大下降。
三、九电平变流器由于采用了升压变压器,一旦负载发生故障,因此能够保障变流器的安全。
附图说明
图1为永磁同步发电机的九电平变流器整体框图;
图2为主电路拓扑原理图;
图3为九电平开关状态示意图;
图4是系统控制框图;
图5是电流检测电路图;
图6是驱动电路图;
图7是系统软件主程序流程图;
图8是T1周期中断子程序流程图;
图9逆变器输出九电平相电压。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明进行详细说明。
本发明公开的一种永磁同步发电机的九电平变流器,其特征在于,包括:
结合图1、图2、图4和图5说明:
永磁同步发电机1:用于提供电能;
九电平变流器2:用于将1提供的三相交流电变换成九电平交流电;
信号检测模块3:用于采样永磁同步发电机1输出的三相电压、电流、九电平变流器2中直流电压信号、永磁同步电动机6的定子电流和转速信号;
控制器模块4:用于对信号检测模块3输出的信号进行运算,再根据信号与标准信号进行比较,判断是否启动保护,并发出控制信号;
驱动摸块5:用于将控制器模块4输出的PWM信号进行隔离放大,驱动功率开关管;
永磁同步电动机6:由九电平变流器2输出九电平交流电驱动;
所述九电平变流器2由PWM整流器和逆变器构成,所述PWM整流器将永磁同步发电机1发出的交流电转换为直流电,所述逆变器将直流电转换为九电平交流电,所述永磁同步电动机6通过升压变压器驱动,所述逆变器采用八路载波,所述八路载波的幅制相同、频率相同;
所述九电平变流器(2)采用九电平变流器拓扑结构,所述九电平拓扑结构从永磁同步发电机(1)引出三线分别通过电感连接在PWM整流器,所述PWM整流器采用三相半桥拓扑,由带反并联二极管的IGBT组合构成,PWM整流器的直流输出经支撑电容C1作为九电平逆变器的输入,九电平逆变器采用三相全桥拓扑,通过悬浮电容的引入,使输出达到九电平,通过升压变压器驱动永磁同步电动机。
结合图3说明:
所述逆变器A相的九电平输出为:
第一电平开关状态由VT13、C2、C3和VT12串联组成,输出+4Udc,所述第二电平开关状态由VT13、C2、VT7、C4和VT10串联组成,输出+3Udc,所述第三电平开关状态由VT13、C2、VT7和VT9串联组成,输出+2Udc,所述第四电平开关状态由VT13、C2、VT8、C4和VT9串联组成,输出+Udc,所述第五电平开关状态由VT12和VT14串联组成,输出0电平,所述第六电平开关状态由VT10、C4、VT7、C3和VT14串联组成,输出-Udc,所述第七电平开关状态由VT10、VT8、C3和VT14串联组成,输出-2Udc,所述第八电平开关状态由VT9、C4、VT8、C3和VT14串联组成,输出-3Udc,所述第九电平开关状态由VT11、C2、C3和VT14串联组成,输出-4Udc;
所述逆变器B相的九电平输出为:
第一电平开关状态由VT21、C5、C6和VT20串联组成,输出+4Udc,所述第二电平开关状态由VT21、C5、VT15、C7和VT18串联组成,输出+3Udc,所述第三电平开关状态由VT21、C5、VT15和VT17串联组成,输出+2Udc,所述第四电平开关状态由VT21、C5、VT16、C7和VT17串联组成,输出+Udc,所述第五电平开关状态由VT20和VT22串联组成,输出0,所述第六电平开关状态由VT18、C7、VT15、C6和VT22串联组成,输出-Udc,所述第七电平开关状态由VT18、VT16、C6和VT22串联组成,输出-2Udc,所述第八电平开关状态由VT17、C7、VT16、C6和VT22串联组成,输出-3Udc,所述第九电平开关状态由VT19、C5、C6和VT22串联组成,输出-4Udc;
所述逆变器C相的九电平输出为:
第一电平开关状态由VT29、C8、C9和VT28串联组成,输出+4Udc,所述第二电平开关状态由VT29、C8、VT23、C10和VT26串联组成,输出+3Udc,所述第三电平开关状态由VT29、C8、VT23和VT25串联组成,输出+2Udc,所述第四电平开关状态由VT29、C8、VT24、C10和VT25串联组成,输出+Udc,所述第五电平开关状态由VT28和VT30串联组成,输出0,所述第六电平开关状态由VT26、C10、VT23、C9和VT30串联组成,输出-Udc,所述第七电平开关状态由VT26、VT24、C9和VT30串联组成,输出-2Udc,所述第八电平开关状态由VT25、C10、VT24、C9和VT30串联组成,输出-3Udc,所述第九电平开关状态由VT27、C8、C9和VT30串联组成,输出-4Udc。
所述信号检测模块3从电流霍尔m端通过电阻R1接地,通过电容C11接地,通过二极管D1的正极接+15V电源,通过二极管D2的负极接-15V电源,通过电阻R1接于第一运算放大器的反相输入端,所述第一运算放大器的反相输入端通过二极管D3的正极接地,通过二极管D4的负极接地,通过电阻R4接输出端,第一运算放大器的同相输入端通过电阻R3接地,第一运算放大器的正电源通过电容C13接地,第一运算放大器的负电源通过电容C12接地,第一运算放大器的输出端通过电阻R5接第二运算放大器的反相输入端,第二运算放大器的反相输入端通过电容C14接输出端,第二运算放大器的同相输入端通过电阻R6接地,第二运算放大器的输出端连接电阻R8后,通过电阻R7接第二运算放大器的反相输入端,通过电容C15接地,通过二极管D5的正极接+3.3V电源,通过二极管D6的负极接地。
所述九电平变流器2中逆变器采用永磁同步电机零直轴电流矢量控制。
所述逆变器A相由C2和C3串联,C2上端连接VT11和VT13,C3连接VT12和VT14,VT13连接VT14连接输出端,C2和C3中部连接VT7和VT8中部,VT7上部连接C4和VT9,VT8连接C4和VT10,VT9连接VT10连接输出端,所述VT11、VT12、VT13和VT14构成单相全桥结构,C2,C3电容电压是C4电容电压的2倍;
所述逆变器B相由C5和C6串联,C5上端连接VT19和VT21,C6连接VT20和VT22,VT21连接VT22连接输出端,C5和C6中部连接VT15和VT16中部,VT15上部连接C7和VT17,VT16连接C7和VT18,VT17连接VT18连接输出端,所述VT19、VT20、VT21和VT22构成单相全桥结构,C5,C6电容电压是C7电容电压的2倍;
所述逆变器C相由C8和C9串联,C8上端连接VT27和VT29,C9连接VT28和VT30,VT29连接VT30连接输出端,C8和C9中部连接VT23和VT24中部,VT23上部连接C10和VT25,VT24连接C10和VT26,VT25连接VT26连接输出端,所述VT27、VT28、VT29和VT30构成单相全桥结构,C8,C9电容电压是C10电容电压的2倍。
优选地,采用软硬件结合的方法,首先由信号检测电路通过传感器将永磁同步发电机的三相电压、电流幅值等信息检测出来并加以处理,发送给控制单元DSP和FPGA,控制单元进行运算,得到PWM波,经过驱动单元的隔离驱动、放大后,输出九电平交流电,通过升压变压器驱动永磁同步电动机。其中图6为变流器中逆变器系统控制框图。
(一)硬件部分
1、电流检测电路
该优选实施例采用高速的莱姆霍尔电流传感器LF 510-S将电流进行变换并发送到处理电路。其中处理电路如图7所示,以A相电流采样为例,霍尔传感器副边电流由电阻采样得到电压信号,经过按一定比例和一系列变换过程,得到不大于3.3V的电压信号,送入DSP中进行A/D转换和运算处理。
2、驱动电路
如图8所示,该优选实施例采用光耦LP550芯片作为IGBT驱动电路。在传统驱动电路的基础上,增大IGBT的关断负电压,并且驱动IGBT导通与关断采用不同驱动电阻,使关断更加快速。在G-S端并联两个反向串联的稳压二极管,对其两端电压进行限制,起到对IGBT的保护作用。
3、控制电路
根据权利要求1所述用于永磁同步发电机的九电平变流器,其特征在于该系统的控制单元由DSP和FPGA共同完成,DSP选择TI公司的TMS320F28335作为主控制器,与以往的DSP相比,该器件的精度高、成本低、功耗小、性能高、外设集成度高、数据以及程序存储量大、A/D转换更精确快速等。FPGA选用ALTER的EP3C10E144C8FPGA作为辅控制器。
(二)软件部分
该优选实施例的软件部分由主程序、A/D转换、捕获中断子程序、T1周期中断子程序构成。
1、主程序
主程序流程图如图7所示,系统的整体设计规划是首先对DSP和FPGA内部进行初始化,包括I/O口的初始化、中断初始化、A/D初始化,对工作环境配置完成后等待中断,一旦进入中断处理完成后,又返回等待中断。
2、T1周期中断子程序
T1中断子程序的作用是实现转速电流的检测、对电流进行坐标变换、PI调节、坐标反变换、与各载波进行比较、逻辑运算得到驱动波形,流程图如图8所示,系统需要完成的算法都在该子程序中实现。
为了对本发明的可行性和控制效果的验证,进行了MATLAB/simulink仿真。图9逆变器输出的相电压波形,相电压波形具有九电平,所含谐波量更少,控制效果更好。
以上实施例只是对本专利的示例性说明,并不限定它的保护范围,本领域技术人员还可以对其局部进行改变,只要没有超出本专利的精神实质,都在本专利的保护范围内。

Claims (5)

1.一种永磁同步发电机的九电平变流器,其特征在于,包括:
永磁同步发电机(1):用于提供电能;
九电平变流器(2):用于将(1)提供的三相交流电变换成九电平交流电;
信号检测模块(3):用于采样永磁同步发电机(1)输出的三相电压、电流、九电平变流器(2)中直流电压信号、永磁同步电动机(6)的定子电流和转速信号;
控制器模块(4):用于对信号检测模块(3)输出的信号进行运算,再根据信号与标准信号进行比较,判断是否启动保护,并发出控制信号;
驱动摸块(5):用于将控制器模块(4)输出的PWM信号进行隔离放大,驱动功率开关管;
永磁同步电动机(6):由九电平变流器(2)输出九电平交流电驱动;
所述九电平变流器(2)由PWM整流器和逆变器构成,所述PWM整流器将永磁同步发电机(1)发出的交流电转换为直流电,所述逆变器将直流电转换为九电平交流电,所述永磁同步电动机(6)通过升压变压器驱动,所述逆变器采用八路载波,所述八路载波的幅制相同、频率相同;
所述九电平变流器(2)采用九电平变流器拓扑结构,所述九电平拓扑结构从永磁同步发电机(1)引出三线分别通过电感连接在PWM整流器,所述PWM整流器采用三相半桥拓扑,由带反并联二极管的IGBT组合构成,PWM整流器的直流输出经支撑电容C1作为九电平逆变器的输入,九电平逆变器采用三相全桥拓扑,通过悬浮电容的引入,使输出达到九电平,通过升压变压器驱动永磁同步电动机。
2.根据权利要求1所述的一种永磁同步发电机的九电平变流器,其特征在于,
所述逆变器A相的九电平输出为:
第一电平开关状态由VT13、C2、C3和VT12串联组成,输出+4Udc,所述第二电平开关状态由VT13、C2、VT7、C4和VT10串联组成,输出+3Udc,所述第三电平开关状态由VT13、C2、VT7和VT9串联组成,输出+2Udc,所述第四电平开关状态由VT13、C2、VT8、C4和VT9串联组成,输出+Udc,所述第五电平开关状态由VT12和VT14串联组成,输出0,所述第六电平开关状态由VT10、C4、VT7、C3和VT14串联组成,输出-Udc,所述第七电平开关状态由VT10、VT8、C3和VT14串联组成,输出-2Udc,所述第八电平开关状态由VT9、C4、VT8、C3和VT14串联组成,输出-3Udc,所述第九电平开关状态由VT11、C2、C3和VT14串联组成,输出-4Udc;
所述逆变器B相的九电平输出为:
第一电平开关状态由VT21、C5、C6和VT20串联组成,输出+4Udc,所述第二电平开关状态由VT21、C5、VT15、C7和VT18串联组成,输出+3Udc,所述第三电平开关状态由VT21、C5、VT15和VT17串联组成,输出+2Udc,所述第四电平开关状态由VT21、C5、VT16、C7和VT17串联组成,输出+Udc,所述第五电平开关状态由VT20和VT22串联组成,输出0,所述第六电平开关状态由VT18、C7、VT15、C6和VT22串联组成,输出-Udc,所述第七电平开关状态由VT18、VT16、C6和VT22串联组成,输出-2Udc,所述第八电平开关状态由VT17、C7、VT16、C6和VT22串联组成,输出-3Udc,所述第九电平开关状态由VT19、C5、C6和VT22串联组成,输出-4Udc;
所述逆变器C相的九电平输出为:
第一电平开关状态由VT29、C8、C9和VT28串联组成,输出+4Udc,所述第二电平开关状态由VT29、C8、VT23、C10和VT26串联组成,输出+3Udc,所述第三电平开关状态由VT29、C8、VT23和VT25串联组成,输出+2Udc,所述第四电平开关状态由VT29、C8、VT24、C10和VT25串联组成,输出+Udc,所述第五电平开关状态由VT28和VT30串联组成,输出0,所述第六电平开关状态由VT26、C10、VT23、C9和VT30串联组成,输出-Udc,所述第七电平开关状态由VT26、VT24、C9和VT30串联组成,输出-2Udc,所述第八电平开关状态由VT25、C10、VT24、C9和VT30串联组成,输出-3Udc,所述第九电平开关状态由VT27、C8、C9和VT30串联组成,输出-4Udc。
3.根据权利要求1所述的一种永磁同步发电机的九电平变流器,其特征在于,所述信号检测模块(3)从电流霍尔m端通过电阻R1接地,通过电容C11接地,通过二极管D1的正极接+15V电源,通过二极管D2的负极接-15V电源,通过电阻R1接于第一运算放大器的反相输入端,所述第一运算放大器的反相输入端通过二极管D3的正极接地,通过二极管D4的负极接地,通过电阻R4接输出端,第一运算放大器的同相输入端通过电阻R3接地,第一运算放大器的正电源通过电容C13接地,第一运算放大器的负电源通过电容C12接地,第一运算放大器的输出端通过电阻R5接第二运算放大器的反相输入端,第二运算放大器的反相输入端通过电容C14接输出端,第二运算放大器的同相输入端通过电阻R6接地,第二运算放大器的输出端连接电阻R8后,通过电阻R7接第二运算放大器的反相输入端,通过电容C15接地,通过二极管D5的正极接+3.3V电源,通过二极管D6的负极接地。
4.根据权利要求1所述的一种永磁同步发电机的九电平变流器,其特征在于,所述九电平变流器(2)中逆变器采用永磁同步电机零直轴电流矢量控制。
5.根据权利要求1所述的一种永磁同步发电机的九电平变流器,其特征在于,
所述逆变器A相由C2和C3串联,C2上端连接VT11和VT13,C3连接VT12和VT14,VT13连接VT14连接输出端,C2和C3中部连接VT7和VT8中部,VT7上部连接C4和VT9,VT8连接C4和VT10,VT9连接VT10连接输出端,所述VT11、VT12、VT13和VT14构成单相全桥结构,C2,C3电容电压是C4电容电压的2倍;
所述逆变器B相由C5和C6串联,C5上端连接VT19和VT21,C6连接VT20和VT22,VT21连接VT22连接输出端,C5和C6中部连接VT15和VT16中部,VT15上部连接C7和VT17,VT16连接C7和VT18,VT17连接VT18连接输出端,所述VT19、VT20、VT21和VT22构成单相全桥结构,C5,C6电容电压是C7电容电压的2倍;
所述逆变器C相由C8和C9串联,C8上端连接VT27和VT29,C9连接VT28和VT30,VT29连接VT30连接输出端,C8和C9中部连接VT23和VT24中部,VT23上部连接C10和VT25,VT24连接C10和VT26,VT25连接VT26连接输出端,所述VT27、VT28、VT29和VT30构成单相全桥结构,C8,C9电容电压是C10电容电压的2倍。
CN201710197961.XA 2017-03-29 2017-03-29 永磁同步发电机的九电平变流器 Pending CN106787814A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710197961.XA CN106787814A (zh) 2017-03-29 2017-03-29 永磁同步发电机的九电平变流器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710197961.XA CN106787814A (zh) 2017-03-29 2017-03-29 永磁同步发电机的九电平变流器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106787814A true CN106787814A (zh) 2017-05-31

Family

ID=58968015

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710197961.XA Pending CN106787814A (zh) 2017-03-29 2017-03-29 永磁同步发电机的九电平变流器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106787814A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108233811A (zh) * 2018-03-09 2018-06-29 核工业理化工程研究院 无传感器式永磁同步电机的控制方法及控制系统
CN108667321A (zh) * 2018-04-27 2018-10-16 重庆大学 混合四电平整流器
CN109256794A (zh) * 2017-07-12 2019-01-22 中车株洲电力机车研究所有限公司 一种用于同步风力发电系统的变流器
CN112653092A (zh) * 2020-12-23 2021-04-13 科华恒盛股份有限公司 发电机退出保护方法及终端设备
US11336203B2 (en) 2018-09-07 2022-05-17 Socovar S.E.C. Multilevel electric power converter

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101272088A (zh) * 2008-05-07 2008-09-24 中国科学院电工研究所 风力发电系统的背靠背飞跨电容变流器
CN102801348A (zh) * 2012-06-11 2012-11-28 上海电机学院 三相五电平逆变器
EP2662969A1 (en) * 2012-05-07 2013-11-13 ABB Technology AG Multi-phase multi-level converter
CN106505896A (zh) * 2016-12-12 2017-03-15 哈尔滨理工大学 一种混合十一电平高压变频器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101272088A (zh) * 2008-05-07 2008-09-24 中国科学院电工研究所 风力发电系统的背靠背飞跨电容变流器
EP2662969A1 (en) * 2012-05-07 2013-11-13 ABB Technology AG Multi-phase multi-level converter
CN102801348A (zh) * 2012-06-11 2012-11-28 上海电机学院 三相五电平逆变器
CN106505896A (zh) * 2016-12-12 2017-03-15 哈尔滨理工大学 一种混合十一电平高压变频器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KUI WANG等: "A symmetrical hybrid nine-level inverter for high speed open-winding motor drive system", 《IEEE ENERGY CONVERSION CONGRESS AND EXPOSITION》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109256794A (zh) * 2017-07-12 2019-01-22 中车株洲电力机车研究所有限公司 一种用于同步风力发电系统的变流器
CN109256794B (zh) * 2017-07-12 2021-05-07 中车株洲电力机车研究所有限公司 一种用于同步风力发电系统的变流器
CN108233811A (zh) * 2018-03-09 2018-06-29 核工业理化工程研究院 无传感器式永磁同步电机的控制方法及控制系统
CN108233811B (zh) * 2018-03-09 2023-08-01 核工业理化工程研究院 无传感器式永磁同步电机的控制方法及控制系统
CN108667321A (zh) * 2018-04-27 2018-10-16 重庆大学 混合四电平整流器
CN108667321B (zh) * 2018-04-27 2020-07-07 重庆大学 混合四电平整流器
US11336203B2 (en) 2018-09-07 2022-05-17 Socovar S.E.C. Multilevel electric power converter
CN112653092A (zh) * 2020-12-23 2021-04-13 科华恒盛股份有限公司 发电机退出保护方法及终端设备
CN112653092B (zh) * 2020-12-23 2023-11-28 科华恒盛股份有限公司 发电机退出保护方法及终端设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106787814A (zh) 永磁同步发电机的九电平变流器
JP6284081B2 (ja) インバータ装置
CN108702104A (zh) 五电平逆变器拓扑电路及三相五电平逆变器拓扑电路
CN109586590B (zh) 用于电流源型变流器的多功能空间矢量调制方法
US10601303B2 (en) Control method and device for circuit with a bridge arm of a switch
CN111697853B (zh) 模块化多电平换流器的混合调制方法
Ping et al. New three-phase multilevel inverter with shared power switches
CN106505896B (zh) 一种混合十一电平高压变频器
CN108141147A (zh) 高电压增益的五电平逆变器拓扑电路
CN104852557B (zh) 应用于功率变换器的数模混合移相倍频调制方法
CN105140950A (zh) 一种基于电网虚拟磁链定向的电力电子变压器
CN106712558A (zh) 高可靠性五电平三相双输入逆变器
CN105006980A (zh) 基于载波交叠的三电平npc变流器pwm控制策略
CN204597786U (zh) 一种基于igbt的变频电源
Renukadevi et al. Comparison of different PWM schemes for n-phase VSI
Govindaraju et al. Analysis and implementation of multiphase multilevel hybrid single carrier sinusoidal modulation
CN202076952U (zh) 三电平半桥级联逆变器
CN103066874A (zh) Pwm整流器的控制设备以及控制方法
CN103001512A (zh) 一种基于逆变电源的控制系统
CN103187891B (zh) 单相可控整流器的载波调幅控制系统
CN205901315U (zh) 一种基于dsp控制的静止无功发生器
CN116560261B (zh) 一种电流源型电机模拟器及其控制方法和系统
CN203747685U (zh) 基于dsp的三电平空间矢量调制系统
CN106655847A (zh) 用于实验教学的三相七电平逆变器
Bhargava et al. Cascaded h-bridge multilevel inverter using micro controller for single phase induction motor

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
AD01 Patent right deemed abandoned

Effective date of abandoning: 20191220

AD01 Patent right deemed abandoned