CN212572394U - 模块化组合式三相逆变电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种模块化组合式三相逆变电源，包括直流输入端及与DSP监控模块电连接的交流输入端、三组所述单相逆变模块和交流输出端，所述直流输入端与三组所述单相逆变模块分别电连接，以给三组所述单相逆变模块分别输入直流电，所述DSP监控模块产生三组相位互差120度的SPWM逆变信号分别输出至三组所述单相逆变模块以进行逆变控制并分别接收单相逆变模块输出的逆变电压，所述交流输出端用于输出交流电以给负载供电，所述交流输入端用于输入交流电。该电源使用元器件较少，由DSP监控模块集中控制协调，实现控制全数字化，工作可靠、稳定。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源系统技术领域，具体涉及一种模块化组合式三相逆变电源。
背景技术
逆变电源可以将直流电制变换为交流电制，提供具有良好品质的各种交流用电。随着微网以及智能电网技术的发展，微网的容量需求逐步扩大，因此微网内部通常会分布有多个逆变电源，为了实现多台分布式逆变电源的稳定运行和更高经济效益，就需要多台逆变电源实现相互之间功率的均衡分配。这就要求逆变电源除了自身的电压控制以外，还需要相互之间进行信息的交互，进而帮助实现功率均分控制。
三相逆变电源是工业领域广泛使用的电源装置，其能够将直流电转换为交流电输出给予交流电驱动的电机等负载，三相逆变器是电力用大功率逆变电源，主要用于军队、通信、工厂和企业不间断电源系统，主要由电力电子器件、巨型晶体管和可关断晶闸管组成主电路。
DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法，利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、逻辑判断、分析、变换、滤波、检测、调制、解调、快速算法、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。DSP芯片一般具有如下主要特点：程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据、片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问、具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持、快速的中断处理和硬件I/O支持，取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
可控硅(Silicon Controlled Rectifier)简称SCR，是一种大功率电器元件，也称晶闸管，它具有体积小、效率高、寿命长、控制电路简单、没有反向耐压问题等优点，特别适合做交流无触点开关使用。在自动控制系统中，可作为大功率驱动器件，实现用小功率控件控制大功率设备。在交直流电机调速系统、调功系统及随动系统中具有广泛的应用。
传统的三相逆变电源在应对不平衡负载时能力差，当三相负载不平衡时，三相电压不平衡即三相中有的相电压高，有的相电压低，每一相电压精度难以保证。
实用新型内容
有鉴于此，有必要提供一种对不平衡负载的适应能力的模块化组合式三相逆变电源，提高每一相电压的精度。
一种模块化组合式三相逆变电源，其包括直流输入端、交流输入端、三组单相逆变模块、DSP监控模块和交流输出端，所述交流输入端、三组所述单相逆变模块、交流输出端分别与所述DSP监控模块电连接，所述直流输入端与三组所述单相逆变模块分别电连接，以给三组所述单相逆变模块分别输入直流电，所述DSP监控模块产生三组相位互差120度的SPWM逆变信号分别输出至三组所述单相逆变模块以进行逆变控制并分别接收单相逆变模块输出的逆变电压，所述交流输出端用于输出交流电以给负载供电，所述交流输入端用于输入交流电。
优选地，每组所述单相逆变模块分别具有逆变输入端和逆变输出端，所述DSP监控模块具有DSP逆变输入端、DSP交流输入端和DSP交流输出端，每个所述逆变输入端分别与直流输入端相连，每个所述逆变输出端分别与所述DSP逆变输入端相连，所述交流输入端与所述DSP交流输入端相连，所述DSP交流输出端与交流输出端相连。
优选地，所述DSP监控模块包括DSP芯片、多路差分采样电路、多路电流采样霍尔、SPWM生成电路和切换电路，多路所述差分采样电路、多路所述电流采样霍尔、所述SPWM生成电路和切换电路分别与所述DSP芯片电连接。
优选地，所述切换电路包括多个可控硅模块，用于完成旁路与逆变输出间进行快速切换，确保负载端不间断供电，多个所述可控硅模块并联。
优选地，每个所述可控硅模块分别包括切换输入端和切换输出端，所述交流输入端的火线、逆变输出端的火线分别接至多个所述可控硅模块的切换输入端，多个所述可控硅模块的切换输出端并接到一起作为交流输出端。
优选地，多路所述差分采样电路与DSP交流输入端、直流输入端、DSP逆变输入端、DSP交流输出端分别相连以分别采集交流输入电压数值、直流输入电压数值、逆变输入电压数值、交流输出电压数值，多路所述电流采样霍尔与交流输出端相连，用于采集三相输出电流数值。
优选地，所述DSP监控模块还具有RS232/RS485通信口，所述RS232/RS485通信口与DSP芯片连接，用于与外接设备通信。
优选地，每个所述单相逆变模块的电路结构分别为相互独立的全桥逆变电路，形成独立闭环反馈控制，每个所述逆变模块分别具有DC-DC隔离升压电路、DC-AC逆变电路、控制电路，所述逆变输入端与所述DC-DC隔离升压电路电连接，所述DC-DC隔离升压电路与所述DC-AC逆变电路电连接，所述控制电路分别与所述DC-DC隔离升压电路、DC-AC逆变电路电连接，每个所述DC-DC隔离升压电路、DC-AC逆变电路分别为全桥拓扑结构电路。
优选地，三组所述单相逆变模块的每个逆变输出端的零线连在一起成为所述模块化组合式三相逆变电源的中线，用以实现三相四线制输出。
上述模块化组合式三相逆变电源中，三组所述单相逆变模块的逆变信号由DSP监控模块集中控制，所述DSP监控模块产生三组相位互差120度的SPWM逆变信号分别输出至三组所述单相逆变模块以进行逆变控制，保证每一相电压的精度，DSP监控模块分别接收来自单相逆变模块输出的逆变电压，所述交流输出端用于输出交流电以给负载供电，所述交流输入端用于输入交流电，使用元器件较少，由DSP监控模块集中控制协调，实现控制全数字化，工作可靠、稳定。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的模块化组合式三相逆变电源的电路框图示意图。
图2是本实用新型实施例提供的模块化组合式三相逆变电源的DSP监控模块电路框图示意图。
图3是本实用新型实施例提供的模块化组合式三相逆变电源的单相逆变模块电路框图示意图。
图4是本实用新型实施例提供的模块化组合式三相逆变电源的切换电路框图示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例和附图对本实用新型进行详细说明。
请参阅图1，示出本实用新型实施例的一种模块化组合式三相逆变电源100，其包括直流输入端10、交流输入端11、三组单相逆变模块2、DSP监控模块3和交流输出端12，所述交流输入端11、三组所述单相逆变模块2、交流输出端12分别与所述DSP监控模块3电连接，所述直流输入端10与三组所述单相逆变模块2分别电连接，以给三组所述单相逆变模块2分别输入直流电，所述DSP监控模块3产生三组相位互差120度的SPWM逆变信号分别输出至三组所述单相逆变模块2以进行逆变控制并分别接收单相逆变模块3输出的逆变电压，所述交流输出端12用于输出交流电以给负载供电，所述交流输入端11用于输入交流电。
优选地，每组所述单相逆变模块2分别具有逆变输入端21和逆变输出端22，所述DSP监控模块3具有DSP逆变输入端31、DSP交流输入端32和DSP交流输出端33，每个所述逆变输入端21分别与直流输入端10相连，每个所述逆变输出端22分别与所述DSP逆变输入端31相连，所述交流输入端12与所述DSP交流输入端32相连，所述DSP交流输出端33与交流输出端11相连。
请参阅图2，所述DSP监控模块3包括DSP芯片34、多路差分采样电路35、多路电流采样霍尔36、SPWM生成电路37和切换电路38，多路所述差分采样电路35、多路所述电流采样霍尔36、所述SPWM生成电路37和切换电路38分别与所述DSP芯片34电连接。
请参阅图4，所述切换电路38包括多个可控硅模块380，多个所述可控硅模块380并联，用于完成旁路与逆变输出间进行快速切换，确保负载端不间断供电，每个所述可控硅模块380分别包括切换输入端和切换输出端，所述交流输入端11的火线、逆变输出端22的火线分别接至多个所述可控硅模块380的切换输入端，多个所述可控硅模块380的切换输出端并接到一起作为交流输出端12。
优选地，多路所述差分采样电路35与DSP交流输入端32、直流输入端10、DSP逆变输入端31、DSP交流输出端33分别相连以分别采集交流输入电压数值、直流输入电压数值、逆变输入电压数值、交流输出电压数值，多路所述电流采样霍尔36与交流输出端12相连，用于采集三相输出电流数值。
进一步地，本实用新型实施例中，所述模块化组合式三相逆变电源100具有11路差分采样电路35和3路电流采样霍尔36，11路所述差分采样电路和3路电流采样霍尔36的输出端分别接入到DSP芯片34的AD采集输入端，DSP芯片34根据采样的直流电压信号数值是否正常，进行逻辑判断，当采集的直流电压信号在正常范围内时，控制SPWM生成电路37输出3组相位互差120度的3组SPWM信号分别给3组单相逆变模块2提供DC/AC逆变驱动信号SPWM，DSP芯片34根据采样的3路逆变电压和3路输出电流信息分别调整单相逆变模块2的3组逆变控制信号SPWM的占空比，从而实现三相独立闭环反馈、独立控制，实现三相逆变电压稳压，以此实现模块化组合式三相逆变电源100的集中控制。
进一步地，本实用新型实施例中，所述可控硅模块380具有6个，分别为1号-6号可控硅模块380，1号-3号可控硅模块380与交流输入端11相连，4号-6号可控硅模块380与逆变输出端22相连，当差分采样电路35采集的信息中，逆变输入电压正常时，所述DSP芯片34控制1号-3号可控硅模块380关断，控制4号-6号可控硅模块380开通，切换到逆变输出状态，实现交流输出端12负载不间断持续供电；当DSP芯片34采集到的交流输入正常输入时，DSP芯片34控制1号-3号可控硅模块380开通，控制4号-6号可控硅模块380关断，切换到旁路三相交流输入电输出，实现交流输出端12负载不间断持续供电。
优选地，所述DSP监控模块3还具有RS232/RS485通信口39，所述RS232/RS485通信口39与DSP芯片34连接，用于与外接设备通信。进一步地，DSP监控模块3还具有故障信号处理、LCD显示及干接点控制等功能。
请参阅图3，每个所述单相逆变模块2的电路结构分别为相互独立的全桥逆变电路，形成独立闭环反馈控制，每个所述逆变模块2分别具有DC-DC隔离升压电路23、DC-AC逆变电路24、控制电路25，所述逆变输入端21与所述DC-DC隔离升压电路23电连接，所述DC-DC隔离升压电路23与所述DC-AC逆变电路24电连接，所述控制电路25分别与所述DC-DC隔离升压电路23、DC-AC逆变电路24电连接，每个所述DC-DC隔离升压电路23、DC-AC逆变电路24分别为全桥拓扑结构电路。
进一步地，如图3所示，所述DC-DC隔离升压电路23包括多个MOS管(分别为MOS管Q1-MOS管Q4)、高频变压器T1、整流二极管D1、滤波大电解电容C1，升压还是降压由高频变压器T1决定，在本实用新型实施例中，高频变压器T1次级绕组的匝数多于初级绕组的匝数，DC/DC升降压电路工作在DC/DC升压状态。DC-DC隔离升压电路23将直流输入端10输入的直流电压隔离升压到稳定的DC360V直流，以供后级DC-AC逆变使用。所述DC-AC逆变电路24包括多个MOS管(分别为MOS管Q5-MOS管Q8)、滤波电感L1、滤波电容C2，逆变全桥将DC-DC隔离升压电路23输出的DC360V直流电逆变成高频SPWM交流电，经过滤波电感L1、滤波电容C2组成的LC滤波后输出220V/50HZ纯正弦波交流电。控制电路25包括采样隔离电路，所述采样隔离电路的输入端包括直流采样输入端、DC-DC隔离升压输出采样输入端、DC-AC逆变输出采样输入端，用于采集DC-DC隔离升压电路输入电压、输出电压(母线调压)和输出电流，提供DC-DC隔离升压电路23PWM控制信号和开关机信号，控制DC-DC隔离升压电路23稳压输出；控制电路25采集DC-AC逆变电路24的输出电压、电流，提供DC-AC逆变SPWM保护控制信号，控制DC-AC逆变电路24稳压输出AC220V纯正弦波交流电。
优选地，三组所述单相逆变模块2的每个逆变输出端22的零线连在一起成为所述模块化组合式三相逆变电源100的中线，用以实现三相四线制输出。
上述模块化组合式三相逆变电源100中，由三组单相逆变模块2组合而成，三组输出相位差互为120度，每相逆变模块2采用电路结构上相互独立的全桥逆变电路，每相逆变模块2独立闭环反馈控制，三组逆变模块2的逆变信号由DSP监控模块3集中控制，三组逆变模块2独立反馈，相间互不干扰，三相电压输出平衡，将三组单相逆变模块2输出的零线(N)连在一起作为组合式三相逆变电源100的中线，实现三相四线制输出，提高对不平衡负载的适应能力，切换电路38采用可控硅模块380作为电子切换器件，实现旁路与逆变输出间快速切换，确保负载端不间断供电。可快速移动，灵活组合，可为用户提供优质的供电服务和使用方案，适用于社会上广泛的大容量应急交流用电需求的场景和通信、电力机房交流不间断供电，解决了传统应急供电中使用油机发电时引起的噪音大、废气排放多、部分场景搬运难等问题。
需要说明的是，本实用新型并不局限于上述实施方式，根据本实用新型的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本实用新型的创造精神所做的变化，都应包含在本实用新型所要求保护的范围之内。
Claims (9)
1.一种模块化组合式三相逆变电源，其特征在于，包括直流输入端、交流输入端、三组单相逆变模块、DSP监控模块和交流输出端，所述交流输入端、三组所述单相逆变模块、交流输出端分别与所述DSP监控模块电连接，所述直流输入端与三组所述单相逆变模块分别电连接，以给三组所述单相逆变模块分别输入直流电，所述DSP监控模块产生三组相位互差120度的SPWM逆变信号分别输出至三组所述单相逆变模块以进行逆变控制并分别接收单相逆变模块输出的逆变电压，所述交流输出端用于输出交流电以给负载供电，所述交流输入端用于输入交流电。
2.如权利要求1所述的模块化组合式三相逆变电源，其特征在于，每组所述单相逆变模块分别具有逆变输入端和逆变输出端，所述DSP监控模块具有DSP逆变输入端、DSP交流输入端和DSP交流输出端，每个所述逆变输入端分别与直流输入端相连，每个所述逆变输出端分别与所述DSP逆变输入端相连，所述交流输入端与所述DSP交流输入端相连，所述DSP交流输出端与交流输出端相连。
3.如权利要求2所述的模块化组合式三相逆变电源，其特征在于，所述DSP监控模块包括DSP芯片、多路差分采样电路、多路电流采样霍尔、SPWM生成电路和切换电路，多路所述差分采样电路、多路所述电流采样霍尔、所述SPWM生成电路和切换电路分别与所述DSP芯片电连接。
4.如权利要求3所述的模块化组合式三相逆变电源，其特征在于，所述切换电路包括多个可控硅模块，用于完成旁路与逆变输出间进行快速切换，确保负载端不间断供电，多个所述可控硅模块并联。
5.如权利要求4所述的模块化组合式三相逆变电源，其特征在于，每个所述可控硅模块分别包括切换输入端和切换输出端，所述交流输入端的火线、逆变输出端的火线分别接至多个所述可控硅模块的切换输入端，多个所述可控硅模块的切换输出端并接到一起作为交流输出端。
6.如权利要求5所述的模块化组合式三相逆变电源，其特征在于，多路所述差分采样电路与DSP交流输入端、直流输入端、DSP逆变输入端、DSP交流输出端分别相连以分别采集交流输入电压数值、直流输入电压数值、逆变输入电压数值、交流输出电压数值，多路所述电流采样霍尔与交流输出端相连，用于采集三相输出电流数值。
7.如权利要求3所述的模块化组合式三相逆变电源，其特征在于，所述DSP监控模块还具有RS232/RS485通信口，所述RS232/RS485通信口与DSP芯片连接，用于与外接设备通信。
8.如权利要求2所述的模块化组合式三相逆变电源，其特征在于，每个所述单相逆变模块的电路结构分别为相互独立的全桥逆变电路，形成独立闭环反馈控制，每个所述逆变模块分别具有DC-DC隔离升压电路、DC-AC逆变电路、控制电路，所述逆变输入端与所述DC-DC隔离升压电路电连接，所述DC-DC隔离升压电路与所述DC-AC逆变电路电连接，所述控制电路分别与所述DC-DC隔离升压电路、DC-AC逆变电路电连接，每个所述DC-DC隔离升压电路、DC-AC逆变电路分别为全桥拓扑结构电路。
9.如权利要求2所述的模块化组合式三相逆变电源，其特征在于，三组所述单相逆变模块的每个逆变输出端的零线连在一起成为所述模块化组合式三相逆变电源的中线，用以实现三相四线制输出。
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| CN202021121725.3U CN212572394U (zh) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | 模块化组合式三相逆变电源 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114430241A (zh) * | 2022-04-01 | 2022-05-03 | 杭州禾迈电力电子股份有限公司 | 三相逆变器及其控制方法 |
| CN116488227A (zh) * | 2023-04-03 | 2023-07-25 | 深圳市恩玖科技有限公司 | 三相电的供电装置 |
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- 2020-06-16 CN CN202021121725.3U patent/CN212572394U/zh active Active
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