CN213424211U - 一种基于5g的电源管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于5G的电源管理系统，包括逆变模块、PWM调制模块、5G通讯模块。逆变模块包括依次连接的三电平逆变单元、输入滤波单元、开关单元以及输出滤波单元。其中，三电平逆变单元为二极管箝位型单相三电平半桥逆变电路；二极管箝位型单相三电平半桥逆变电路的输入端作为逆变器的输入端，输出滤波单元输出端作为逆变器的输出端；PWM调制模块的信号输入端连接5G通讯模块的信号输出端，PWM调制模块的信号输出端连接所述单相三电平半桥逆变电路中开关管的控制端。该电源管理系统能够在较宽输入电压的场合输出稳定的交流电压，且能够实现远程控制。

Description

一种基于5G的电源管理系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于5G的电源管理系统。

背景技术

全球节能需求的不断提高，数字技术的不断进步，分体式电源结构的日益增加和电子设备必须遵守强制能效规范的要求，连同便携式装置的小型化、多功能的发展趋势是电源管理技术发展的原动力。电源管理是指如何将电源有效分配给系统的不同组件。电源管理对于依赖电池电源的移动式设备至关重要。许多移动电源应用场合都需要进行直流转交流电后输出，需要逆变器把直流电能转变成交流电。传统H桥逆变器，由于开关管的高频动作使光伏电池板的寄生电容电压产生高频脉动，增加了线路传导损耗，且影响输出电流的平顺性。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种基于5G的电源管理系统，能够在较宽输入电压的场合输出稳定的交流电压，且能够用于远程控制。

技术方案：一种基于5G的电源管理系统，包括逆变模块、PWM调制模块、5G通讯模块，所述逆变模块包括依次连接的三电平逆变单元、输入滤波单元、开关单元以及输出滤波单元，其中：所述三电平逆变单元为二极管箝位型单相三电平半桥逆变电路；所述二极管箝位型单相三电平半桥逆变电路的输入端作为逆变器的输入端，所述输出滤波单元输出端作为逆变器的输出端；所述PWM调制模块的信号输入端连接5G通讯模块的信号输出端，所述PWM调制模块的信号输出端连接所述单相三电平半桥逆变电路中开关管的控制端。

进一步的，所述输入滤波单元为LCL滤波器；所述开关单元包括第一互补双向电力电子开关单元和第二互补双向电力电子开关单元，所述第一互补双向电力电子开关单元和第二互补双向电力电子开关单元分别包括第一端和第二端；所述输出滤波单元为滤波电容；

所述LCL滤波器的一端口连接所述二极管箝位型单相三电平半桥逆变电路的桥臂中点，所述LCL滤波器的另一端连接第一互补双向电力电子开关单元与第二互补双向电力电子开关单元的公共连接段，所述滤波电容的一端连接所述第一互补双向电力电子开关单元的另一端，所述滤波电容的另一端分别连接所述第二互补双向电力电子开关单元的另一端以及所述二极管箝位型单相三电平半桥逆变电路的直流侧分压电容中点并接地，所述滤波电容的两端作为逆变器的输出端用于连接外部交流负载。

有益效果：本实用新型提出的一种基于5G的电源管理系统，其中三电平逆变单元采用二极管箝位型单相三电平半桥逆变电路，相对于传统H桥逆变器而言，由于三电平逆变单元中点钳位电容的存在，光伏电池寄生电容对地电压不存在高频脉动，能够在较宽输入电压的场合输出稳定的交流电压。此外，通过设置与5G通讯模块相连接的PWM调制模块，能够实现对逆变器的远程控制，拓展了本系统的适用场景。

附图说明

图1为本实用新型结构框图；

图2为本实用新型的具体电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做更进一步的解释。

如图1所示，一种基于5G的电源管理系统，包括逆变模块、PWM调制模块、5G通讯模块。逆变模块包括依次连接的三电平逆变单元、输入滤波单元、开关单元以及输出滤波单元，其中：三电平逆变单元为二极管箝位型单相三电平半桥逆变电路；二极管箝位型单相三电平半桥逆变电路的输入端作为逆变器的输入端，输出滤波单元输出端作为逆变器的输出端；PWM调制模块的信号输入端连接5G通讯模块的信号输出端，PWM调制模块的信号输出端连接所述单相三电平半桥逆变电路中开关管的控制端。

具体的，如图2所示，三电平逆变单元为二极管箝位型单相三电平半桥逆变电路；该逆变电路包括上下两个桥臂、均压电容以及钳位二极管。上桥臂包括开关管Q5和开关管Q6；下桥臂包括开关管Q7和开关管Q8；均压电容包括电容C1~C4。钳位二极管包括二极管D9和二极管D10。输入滤波单元为LCL滤波器，由电感L1、电感L2、电容C5构成。开关单元包括第一开关单元和第二开关单元；第一开关单元包括开关管Q1和开关管Q2，第二开关单元包括开关管Q3和开关管Q4。输出滤波单元为滤波电容C6。

其中：第一至第八开关管均包括一个IGBT管和一个二极管，IGBT管的集电极与二极管的阴极连接作为开关管的输入端，IGBT的发射极与二极管的阳极连接作为开关管的输出端。

二极管箝位型单相三电平半桥逆变电路中，上桥臂的开关管Q5的输出端与开关管Q6的输入端连接，下桥臂的开关管Q7的输出端与开关管Q8的输入端连接，开关管Q6的输出端与开关管Q7的输入端连接并作为上下桥臂的中点；开关管Q5的输入端和开关管Q8的输出端作为逆变器的输入端，开关管Q5的输入端用于连接直流源的正端，开关管Q8的输出端用于连接直流源的负端。电容C1和电容C2串联后连接在关管Q8的输出端和开关管Q5的输入端之间，电容C3和电容C4串联后也连接在关管Q8的输出端和开关管Q5的输入端之间；二极管D9的阴极连接开关管Q5的输出端，二极管D9的阳极连接二极管D10的阴极并连接电容C3和电容C4的中点O，二极管D10的阳极连接开关管Q7的输出端。

开关单元中，开关管Q1的输出端与开关管Q2的输出端连接，开关管Q1的输入端作为第一互补双向电力电子开关单元的第一端，开关管Q2的输入端作为第一互补双向电力电子开关单元的第二端；开关管Q3的输出端与开关管Q4的输出端连接，开关管Q3的输入端作为第二互补双向电力电子开关单元的第一端，开关管Q4的输入端作为第二互补双向电力电子开关单元的第二端。

LCL滤波器的一端与二极管箝位型单相三电平半桥逆变电路的上下桥臂的中点连接，LCL滤波器的另一端与第一互补双向电力电子开关单元的第一端、第二互补双向电力电子开关单元的第一端连接；第二互补双向电力电子开关单元的第二端与LCL滤波器的一端连接；第一互补双向电力电子开关单元的第二端、LCL滤波器的另一端分别与均压电容C3和电容C4的中点O连接并接地；滤波电容C6的两端作为逆变器的输出端用于连接外部交流负载。

两个开关单元采用互补占空比控制，第一、二、三、四开关管Q1、Q2 、Q3、Q4的具体开关方式为：当逆变器输出的交流电压极性为正时，第二开关管Q2和第三开关管Q3常通，第一开关管Q1和第四开关管Q4带有死区时间互补开关；当逆变器输出的交流电压极性为负时，第一开关管Q1和第四开关管Q4常通，第二开关管Q2和第三开关管Q3带有死区时间互补开关，从而实现第一和第二互补双向电力电子开关单元自然换流，实现开关的平滑切换。

当输入电压较高时，此时需要实现降压逆变，第一互补双向电力电子开关处于关断状态，第二互补双向电力电子开关处于开通状态，此时电路等效为传统电压源逆变器，实现降压逆变功能；当输入电压较低时，此时需要实现升压逆变，第一互补双向电力电子开关与第二互补双向电力电子开关处于互补开关状态，通过调节第一互补双向电力电子开关工作占空比实现升压比的调节，从而实现升压逆变功能。相较于传统的采用H型逆变器，本实用新型的电源管理系统能够适应在宽输入电压范围内工作，且输出电流具有较高的平顺性。

此外，通过设置与5G通讯模块相连接的PWM调制模块，能够实现对逆变器的远程控制，拓展了本系统的适用场景。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于5G的电源管理系统，其特征在于，包括逆变模块、PWM调制模块、5G通讯模块，所述逆变模块包括依次连接的三电平逆变单元、输入滤波单元、开关单元以及输出滤波单元，其中：所述三电平逆变单元为二极管箝位型单相三电平半桥逆变电路；所述二极管箝位型单相三电平半桥逆变电路的输入端作为逆变器的输入端，所述输出滤波单元输出端作为逆变器的输出端；所述PWM调制模块的信号输入端连接5G通讯模块的信号输出端，所述PWM调制模块的信号输出端连接所述单相三电平半桥逆变电路中开关管的控制端。

2.根据权利要求1所述的基于5G的电源管理系统，其特征在于，所述输入滤波单元为LCL滤波器；所述开关单元包括第一互补双向电力电子开关单元和第二互补双向电力电子开关单元，所述第一互补双向电力电子开关单元和第二互补双向电力电子开关单元分别包括第一端和第二端；所述输出滤波单元为滤波电容；

所述LCL滤波器的一端连接所述二极管箝位型单相三电平半桥逆变电路的桥臂中点，所述LCL滤波器的另一端连接第一互补双向电力电子开关单元与第二互补双向电力电子开关单元的公共连接段，所述滤波电容的一端连接所述第一互补双向电力电子开关单元的另一端，所述滤波电容的另一端分别连接所述第二互补双向电力电子开关单元的另一端以及所述二极管箝位型单相三电平半桥逆变电路的直流侧分压电容中点并接地，所述滤波电容的两端作为逆变器的输出端用于连接外部交流负载。

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