專利名稱：一種基于z源逆變器的通用實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力電子逆變技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)裝置，具體是一種基于Z源逆變器的通用實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
逆變技術(shù)能夠?qū)⒅绷餍问降碾娔苻D(zhuǎn)換為交流形式的電能，因而在需要進(jìn)行電能的直交流轉(zhuǎn)換的場(chǎng)合，如交流電機(jī)調(diào)速和光伏并網(wǎng)發(fā)電等領(lǐng)域，得到了廣泛的應(yīng)用。目前常用逆變器采用兩電平單相全橋或三相全橋的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時(shí)，為了滿足全橋拓?fù)鋵?duì)于其直流側(cè)電壓的要求，系統(tǒng)還常包含了一級(jí)直流變換環(huán)節(jié)。近年，學(xué)者FangZ. Peng指出該種逆變拓?fù)湓诳煽啃?、效率、電能質(zhì)量等方面存在的缺陷，并在其論文《Z-Sourcelnverter》中提出 了一種基于無源Z網(wǎng)絡(luò)的新型逆變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。但是市場(chǎng)上還沒有出現(xiàn)一種可以滿足基于Z源逆變器的多種應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)研究，如交流電機(jī)調(diào)速、光伏并網(wǎng)發(fā)電和不間斷電源等，使得在該通過實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行基于Z源逆變器的二次開發(fā)更加迅速和便利的通用實(shí)驗(yàn)裝置。發(fā)明名稱為“基于新型Z源逆變器的三相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)”，申請(qǐng)?zhí)枮?01210136944.2的中國發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種基于新型Z源逆變器的三相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于太陽能電池板分別連接Z源逆變器的第一輸入端和MPPT控制單元，Z源逆變器的輸出端連接LC濾波電路的輸入端，后者的輸出端分別連接電網(wǎng)、霍爾電壓傳感器的第一輸入端和霍爾電流傳感器的第一輸入端；電網(wǎng)的第一輸出端連接霍爾電流傳感器的第二輸入端，其第二輸出端連接霍爾電壓傳感器的第二輸入端；霍爾電流傳感器、霍爾電壓傳感器和溫度、濕度數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端連接數(shù)據(jù)處理單元；DSP控制模塊的一對(duì)輸入輸出端連接MPPT控制單元，另一對(duì)輸入輸出端連接數(shù)據(jù)處理單元，DSP控制模塊的另一路輸出端串接PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路和Z源逆變器的第二輸入端。該專利功能單一，不能實(shí)現(xiàn)單相并網(wǎng)以及交流電機(jī)調(diào)速的功能，并不能作為基于Z源結(jié)構(gòu)的快速開發(fā)平臺(tái)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，滿足基于Z源逆變器的多種應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)研究，如交流電機(jī)調(diào)速、光伏并網(wǎng)發(fā)電和不間斷電源等，使得在該通過實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行基于Z源逆變器的二次開發(fā)更加迅速和便利的基于Z源逆變器的通用實(shí)驗(yàn)裝置。本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是該基于Z源逆變器的通用實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于包括功率電路模塊、信號(hào)電路模塊、DSP控制模塊、IGBT驅(qū)動(dòng)模塊以及上位機(jī)模塊、功率電路模塊與信號(hào)電路模塊連接，信號(hào)電路模塊和DSP控制模塊連接，DSP控制模塊和IGBT驅(qū)動(dòng)模塊連接，DSP控制模塊與上位機(jī)連接，IGBT驅(qū)動(dòng)模塊與功率電路模塊連接。功率電路模塊承載直流電能到交流電能變換過程的能量流動(dòng)，功率電路模塊與信號(hào)電路模塊連接以傳輸強(qiáng)電到弱電的電壓、電流信息，信號(hào)電路模塊和DSP控制模塊連接以傳輸采樣和捕獲的電壓信息，DSP控制模塊和IGBT驅(qū)動(dòng)模塊連接以傳輸PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，DSP控制模塊與上位機(jī)連接以傳輸控制與工況信息，IGBT驅(qū)動(dòng)模塊與功率電路模塊連接以傳輸驅(qū)動(dòng)信號(hào)。作為優(yōu)選，本發(fā)明所述信號(hào)電路模塊包括霍爾采樣電路、電壓過零檢測(cè)電路和基準(zhǔn)電壓電路，電壓過零檢測(cè)電路、基準(zhǔn)電壓電路與霍爾采樣電路連接，霍爾采樣電路包括霍爾電壓采樣電路、霍爾電流采樣電路和升壓電路，霍爾電壓采樣電路、霍爾電流采樣電路分別將功率電路中承載的強(qiáng)電電壓電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合DSP模塊采集的電壓信號(hào)，電壓過零檢測(cè)電路將從霍爾電壓采樣電路中獲得交流側(cè)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為反映交流側(cè)電壓相位的電壓信號(hào)，基準(zhǔn)電壓電路與升壓電路連接以提升待采樣的交流電壓信號(hào)，基準(zhǔn)電壓電路與DSP模塊連接傳輸基準(zhǔn)電壓信號(hào)。作為優(yōu)選，本發(fā)明所述功率電路模塊包括直流輸入端、Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)、三相全橋 電路和交流輸出接口，直流輸入端與Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)連接，Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)與三相全橋電路連 接，三相全橋電路與交流輸出接口連接。直流輸入端與Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)連接以傳輸直流電能，直流輸入端與信號(hào)電路模塊連接以傳輸電壓電流信號(hào)；Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)與三相全橋電路連接以傳輸直流電能，Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)與信號(hào)電路模塊連接以傳輸電壓電流信號(hào)；三相全橋電路與交流輸出接口連接以傳輸交流電能；電流輸出接口與信號(hào)電路模塊連接以傳輸電壓電流信號(hào)。作為優(yōu)選，本發(fā)明所述上位機(jī)模塊包括可編程控制器和觸摸屏，可編程控制器通過轉(zhuǎn)換模塊連接DSP控制模塊，觸摸屏經(jīng)通訊電纜與可編程控制器連接。上位機(jī)模塊主要完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和狀態(tài)監(jiān)控，可編程控制器經(jīng)通訊電纜得到DSP模塊采集到的功率電路運(yùn)行信息以及傳輸指令信號(hào)，觸摸屏可反映系統(tǒng)運(yùn)行信息，并輸入指令信號(hào)。作為優(yōu)選，本發(fā)明所述直流輸入端包括直流接口、熔斷器、兩相交流接觸器以及二極管IGBT模塊T7，直流接口的一個(gè)接口連接熔斷器，熔斷器和直流接口的另一個(gè)接口分別連接兩相交流接觸器，兩相交流接觸器的一個(gè)接口連接二極管IGBT模塊T7的E端；所述Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)包括電感LI、電感L2、電容Cl和電容C2，電感LI的一端與電容Cl的一端連接，電感LI的另一端與電容C2的一端連接，電感L2的一端與電容C2的另一端連接，電感L2的另一端與電容Cl的另一端連接，二極管IGBT模塊T7的C端和電感LI的一端連接，兩相交流接觸器的另一個(gè)接口連接電感L2的一端；所述三相全橋電路包括二極管IGBT模塊Tl T6，其中二極管IGBT模塊Tl、二極管IGBT模塊T3和二極管IGBT模塊T5的C端與Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)中的電感LI的另一端連接，二極管IGBT模塊T2、二極管IGBT模塊T4、二極管IGBT模塊T6的E端與Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)中的電感L2的另一端連接；二極管IGBT模塊Tl的E端與二極管IGBT模塊T2的C端連接，二極管IGBT模塊T3的E端與二極管IGBT模塊T4的C端連接，二極管IGBT模塊T5的E端與二極管IGBT模塊T6的C端連接；所述交流輸出端包括電感接線端a、電感接線端b、電感接線端C、三相交流接觸器和交流接口 Con2, 二極管IGBT模塊Tl的E端、二極管IGBT模塊T3的E端、二極管IGBT模塊T5的E端分別連接電感接線端a的一端、電感接線端b的一端、電感接線端c的一端，電感接線端a的另一端、電感接線端b的另一端、電感接線端c的另一端通過三相交流接觸器分別連接交流接口 Con2的a端、交流接口 Con2的b端、交流接口 Con2的c端。直流接口接直流電源，如太陽能電池、蓄電池或三相電經(jīng)不可控整流后得到的直流電。交流接觸器被觸摸屏控制，用以相應(yīng)命令接通直流電源。二極管IGBT模塊T7為Z源基本電路拓?fù)渌仨毜?，同時(shí)還提供了反向通路，為消除Z源處于非正常工作狀態(tài)時(shí)(即在短路零矢量時(shí)關(guān)斷，在非短路零矢量時(shí)導(dǎo)通)提供硬件支持。電感LI與電感L2參數(shù)相同，電容Cl與電容C2參數(shù)相同。針對(duì)不同功率容量的和不同的應(yīng)用，電感和電容的參數(shù)將不同，本發(fā)明設(shè)計(jì)電感和電容能夠更換。例如對(duì)于IkW單相并網(wǎng)逆變器實(shí)驗(yàn)應(yīng)用，選定電容為兩只450V/2200uF串聯(lián)，電感為兩只2. 5mH/10A串聯(lián)。在電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中，電感接線端a、電感接線端b、電感接線端c用導(dǎo)線短路；在并網(wǎng)發(fā)電中，電感接線端a、電感接線端b、電感接線端c外界并網(wǎng)電感；在離網(wǎng)逆變時(shí)，電感接線端a、電感接線端b、電感接線端c可接電感和電容濾波。三相交流接觸器被觸摸屏控制，用以接通交流接口 Con2。交流接口 Con2接交流電源或負(fù)載。作為優(yōu)選，本發(fā)明所述霍爾電壓采樣電路包括霍爾電壓傳感器、電阻Rl和電阻R2，霍爾電壓傳感器的第一測(cè)量端連接電阻R1，電阻R2的一端連接霍爾電壓傳感器的轉(zhuǎn)換電壓輸出端，電阻R2的另一端接地，霍爾電壓采樣電路待測(cè)電壓共有五個(gè)，分別為兩相交 流接觸器的一個(gè)接口端的和兩相交流接觸器的另一個(gè)接口端的電壓、二極管IGBT模塊Tl的c端和電感L2的I端的電壓、交流接口 Con2的a端與交流接口 Con2的b端之間的電壓、交流接口 Con2的a端與交流接口 Con2的c端之間的電壓以及交流接口 Con2的b端與交流接口 Con2的c端之間的電壓，以上所述五個(gè)待測(cè)電壓分別經(jīng)霍爾電壓采樣電路得到的轉(zhuǎn)換電壓要送入升壓電路中進(jìn)行電壓的提升，升壓電路包括跟隨器a和加法電路，經(jīng)霍爾電壓采樣電路得到的轉(zhuǎn)換電壓先經(jīng)過跟隨器進(jìn)行電壓跟隨，后與一基準(zhǔn)電壓Vref進(jìn)行加法運(yùn)算得到的電壓送入DSP控制模塊進(jìn)行采樣，交流接口 Con2的a端與交流接口 Con2的b端之間的電壓經(jīng)過霍爾電壓采樣電路得到的電壓zl還被送入電壓過零檢測(cè)電路中，電壓過零檢測(cè)電路包括跟隨器b和電壓滯回比較器，電壓zl先經(jīng)過跟隨器進(jìn)行電壓跟隨，后經(jīng)過電壓滯回比較器得到過零檢測(cè)波形Cap，并送入DSP控制模塊進(jìn)行過零檢測(cè)。電阻Rl用于調(diào)節(jié)原邊電流，電阻R2用于調(diào)節(jié)霍爾電壓采樣電路得到的轉(zhuǎn)換電壓的幅值。在交流側(cè)為三相應(yīng)用中，不需要單相過電壓過零檢測(cè)電路；而在交流側(cè)為單相并網(wǎng)應(yīng)用中，需要單相過電壓過零檢測(cè)電路。作為優(yōu)選，本發(fā)明所述霍爾電流采樣電路包括霍爾電流傳感器、電阻R3，電阻R3的一端連接霍爾電流傳感器的轉(zhuǎn)換電壓輸出端，電阻R3的另一端接地，霍爾電流傳感器待測(cè)電流共有五個(gè)，分別為二極管IGBT模塊T7的E端的電流、電感LI的一端的電流、電感接線端a的一端的電流、電感接線端b的一端的電流、電感接線端c的一端的電流；上述五個(gè)待測(cè)電流分別經(jīng)霍爾電流采樣電路得到的轉(zhuǎn)換電壓送入升壓電路中進(jìn)行電壓的提升，待測(cè)電流霍爾電流采樣電路得到的轉(zhuǎn)換電壓先經(jīng)過跟隨器a進(jìn)行電壓跟隨，后與基準(zhǔn)電壓Vref進(jìn)行加法運(yùn)算得到的電壓送入DSP控制模塊進(jìn)行采樣。電阻R3用于調(diào)節(jié)霍爾電流采樣電路得到的轉(zhuǎn)換電壓的幅值
作為優(yōu)選，本發(fā)明基準(zhǔn)電壓電路包括芯片TLV431B和電壓跟隨器C，芯片TLV431B連接通過電阻R9接一電源電壓，產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓V，該基準(zhǔn)電壓經(jīng)過電壓跟隨器c輸出基準(zhǔn)電壓Vref。該基準(zhǔn)電壓用以升壓電路中的加法運(yùn)算和DSP控制器AD采樣校準(zhǔn)。作為優(yōu)選，本發(fā)明所述DSP控制模塊采用TMS320F2812作為核心開發(fā)板。作為優(yōu)選，本發(fā)明所述IGBT驅(qū)動(dòng)模塊采用以驅(qū)動(dòng)器TX-KA962F和電源TX-PA202為核心的7單元驅(qū)動(dòng)板。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果該裝置適合用于基于Z源逆變器的多種應(yīng)用場(chǎng)合，如光伏并網(wǎng)發(fā)電、交流電機(jī)調(diào)速和不間斷電源UPS等，充分考慮了其在多種應(yīng)用場(chǎng)合下的通用性要求；以該實(shí)驗(yàn)裝置為基礎(chǔ)，開發(fā)者能夠更加快捷地進(jìn)行基于Z源逆變器的控制算法研究和進(jìn)行二次開發(fā)，縮短了開發(fā)周期和提升科研工作效率，同時(shí)，利于Z源逆變器理論研究的深入和推廣應(yīng)用。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例功率電路模塊的電路原理圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例霍爾電壓采樣電路。 圖4是本發(fā)明實(shí)施例霍爾電流采樣電路的電路原理圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例升壓電路的電路原理圖。圖6是本發(fā)明實(shí)施例電壓過零檢測(cè)電路的電路原理圖 圖7是本發(fā)明實(shí)施例基準(zhǔn)電壓電路的電路原理圖。圖8是本發(fā)明實(shí)施例上位機(jī)模塊的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖并通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。參見圖1，本實(shí)施例基于Z源逆變器的通用實(shí)驗(yàn)裝置，包括功率電路模塊、信號(hào)電路模塊、DSP控制模塊、IGBT驅(qū)動(dòng)模塊以及上位機(jī)模塊，上位機(jī)模塊、功率電路模塊與信號(hào)電路模塊連接，信號(hào)電路模塊和DSP控制模塊連接，DSP控制模塊和IGBT驅(qū)動(dòng)模塊連接，DSP控制模塊與上位機(jī)連接，IGBT驅(qū)動(dòng)模塊與功率電路模塊連接。信號(hào)電路模塊包括霍爾采樣電路、電壓過零檢測(cè)電路和基準(zhǔn)電壓電路，電壓過零檢測(cè)電路、基準(zhǔn)電壓電路與基準(zhǔn)電壓電路連接，霍爾采樣電路包括霍爾電壓采樣電路、霍爾電流采樣電路和升壓電路。功率電路模塊包括直流輸入端、Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)、三相全橋電路和交流輸出接口。參見圖8，上位機(jī)模塊包括可編程控制器PLC和觸摸屏，可編程控制器PLC通過RS-485-232轉(zhuǎn)換模塊連接DSP控制模塊，觸摸屏經(jīng)RS-232通訊電纜與可編程控制器PLC連接。上位機(jī)模塊主要完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和狀態(tài)監(jiān)控，可編程控制器PLC經(jīng)通訊電纜得到DSP模塊采集到的功率電路運(yùn)行信息以及傳輸指令信號(hào)。觸摸屏顯示系統(tǒng)運(yùn)行信息和輸入指令信號(hào)。在實(shí)驗(yàn)運(yùn)行時(shí)，用戶通過觸摸屏控制功率電路模塊的接觸器的開端，實(shí)現(xiàn)接通直流側(cè)和接通交流器的功能；同時(shí)，用戶通過觸摸屏向DSP控制模塊傳遞設(shè)定值，如在UPS試驗(yàn)中傳遞輸出功率設(shè)定值，在電機(jī)調(diào)速中傳遞轉(zhuǎn)速設(shè)定值。參見圖2直流輸入端包括直流接口 Conl、熔斷器Fuse、兩相交流接觸器KMl以及二極管IGBT模塊T7，直流接口 Conl的一個(gè)接口連接熔斷器Fuse，熔斷器Fuse和直流接口Conl的另一個(gè)接口連接兩相交流接觸器KM1，兩相交流接觸器KMl的一個(gè)接口連接二極管IGBT模塊T7的E端；Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)包括電感LI、電感L2、電容Cl以及電容C2，電感LI的一端與電容Cl的一端連接，電感LI的另一端與電容C2的一端連接，電感L2的一端與電容C2的另一端連接，電感L2的另一端與電容Cl的另一端連接，二極管IGBT模塊T7的C端和電感LI的一端連接，兩相交流接觸器KMl的另一個(gè)接口連接電感L2的一端；三相全橋電路包括二極管IGBT模塊Tl T6，其中二極管IGBT模塊Tl、二極管IGBT模塊T3和二極管IGBT模塊T5的C端與Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)中的電感LI的另一端連接，二極管IGBT模塊T2、二極管IGBT模塊T4、二極管IGBT模塊T6的E端與Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)中的電感L2的另一端連接；二極管IGBT模塊Tl的E端與二極管IGBT模塊T2的C端連接，二極管IGBT模塊T3的E端與二極管IGBT模塊T4的C端連接，二極管IGBT模塊T5的E端與二極管IGBT模塊T6的C端連接；交流輸出端包括電感接線端aLa、電感接線端bLb、電感接線端cLc、三相交流接觸器KM2和交流接口 Con2，二極管IGBT模塊Tl的E端、二極管IGBT模塊T3的E端、二極管IGBT模塊T5的E端分別連接電感接線端aLa的一端、電感接線端bLb的一端、電感接線端cLc的一端，電感接線端aLa的另一端、電感接線端bLb的另一端、電感接線 端cLc的另一端通過三相交流接觸器KM2分別連接交流接口 Con2的a端、交流接口 Con2的b端、交流接口Con2的c端。參見圖3，霍爾電壓采樣電路包括霍爾電壓傳感器LV、電阻Rl和電阻R2，霍爾電壓傳感器LV的第一測(cè)量端連接電阻Rl，電阻R2的一端連接霍爾電壓傳感器LV的轉(zhuǎn)換電壓輸出端，電阻R2的另一端接地，霍爾電壓采樣電路待測(cè)電壓共有五個(gè)，分別為兩相交流接觸器KMl的一個(gè)接口端的和兩相交流接觸器KMl的另一個(gè)接口端的電壓(點(diǎn)a和點(diǎn)b之間的電壓)、二極管IGBT模塊Tl的c端和電感L2的I端的電壓(點(diǎn)d和點(diǎn)e之間的電壓)、交流接口 Con2的a端與交流接口 Con2的b端之間的電壓(點(diǎn)i和點(diǎn)j之間的電壓)、交流接口Con2的a端與交流接口 Con2的c端之間的電壓(點(diǎn)i和點(diǎn)k之間的電壓)以及交流接口Con2的b端與交流接口 Con2的c端之間的電壓(點(diǎn)j和點(diǎn)k之間的電壓)，以上五個(gè)待測(cè)電壓分別經(jīng)霍爾電壓采樣電路得到的轉(zhuǎn)換電壓要送入升壓電路中進(jìn)行電壓的提升。參見圖5，升壓電路包括跟隨器a和加法電路，經(jīng)霍爾電壓采樣電路得到的轉(zhuǎn)換電壓先經(jīng)過跟隨器a進(jìn)行電壓跟隨，后與一基準(zhǔn)電壓Vref進(jìn)行加法運(yùn)算得到的電壓送入DSP控制模塊進(jìn)行采樣，交流接口 Con2的a端與交流接口 Con2的b端之間(點(diǎn)i和點(diǎn)j之間的電壓)的電壓經(jīng)過霍爾電壓采樣電路得到的電壓zI還被送入電壓過零檢測(cè)電路中。參見圖6，電壓過零檢測(cè)電路包括跟隨器b和電壓滯回比較器，電壓Zl先經(jīng)過跟隨器b進(jìn)行電壓跟隨，后經(jīng)過電壓滯回比較器得到過零檢測(cè)波形Cap，并送入DSP控制模塊進(jìn)行過零檢測(cè)。參見圖4，霍爾電流采樣電路包括霍爾電流傳感器LI、電阻R3，電阻R3的一端連接霍爾電流傳感器LI的轉(zhuǎn)換電壓輸出端，電阻R3的另一端接地，霍爾電流傳感器LI待測(cè)電流共有五個(gè)，分別為二極管IGBT模塊T7的E端的電流(點(diǎn)a處的電流)、電感LI的一端的電流(點(diǎn)c)、電感接線端aLa的一端的電流(點(diǎn)f處的電流)、電感接線端bLb的一端的電流(點(diǎn)g處的電流)、電感接線端cLc的一端的電流(點(diǎn)h處的電流)；上述五個(gè)待測(cè)電流分別經(jīng)霍爾電流采樣電路得到的轉(zhuǎn)換電壓送入升壓電路中進(jìn)行電壓的提升，待測(cè)電流霍爾電流采樣電路得到的轉(zhuǎn)換電壓先經(jīng)過跟隨器a進(jìn)行電壓跟隨，后與基準(zhǔn)電壓Vref進(jìn)行加法運(yùn)算得到的電壓送入DSP控制模塊進(jìn)行采樣。參見圖7，基準(zhǔn)電壓電路包括芯片TLV431B和電壓跟隨器C，芯片TLV431B連接通過電阻R9接一電源電壓，產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓V，該基準(zhǔn)電壓V經(jīng)過電壓跟隨器c輸出基準(zhǔn)電壓Vref0DSP控制模塊采用TMS320F2812作為核心開發(fā)板。IGBT驅(qū)動(dòng)模塊采用以驅(qū)動(dòng)器TX-KA962F和電源TX-PA202為核心的7單元驅(qū)動(dòng)板。IGBT驅(qū)動(dòng)模塊與功率電路模塊連接以控制二極管IGBT模塊Tl、T2、T3、T4、Τ5、Τ6、Τ7的導(dǎo)通和關(guān)斷。本說明書中所描述的以上內(nèi)容僅僅是對(duì)本發(fā)明所作的舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式 替代，只要不偏離本發(fā)明說明書的內(nèi)容或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于Z源逆變器的通用實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于包括功率電路模塊、信號(hào)電路模塊、DSP控制模塊、IGBT驅(qū)動(dòng)模塊以及上位機(jī)模塊、功率電路模塊與信號(hào)電路模塊連接，信號(hào)電路模塊和DSP控制模塊連接，DSP控制模塊和IGBT驅(qū)動(dòng)模塊連接，DSP控制模塊與上位機(jī)連接，IGBT驅(qū)動(dòng)模塊與功率電路模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于Z源逆變器的通用實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述信號(hào)電路模塊包括霍爾采樣電路、電壓過零檢測(cè)電路和基準(zhǔn)電壓電路，電壓過零檢測(cè)電路、基準(zhǔn)電壓電路與霍爾采樣電路連接，霍爾采樣電路包括霍爾電壓采樣電路、霍爾電流采樣電路和升壓電路，霍爾電壓采樣電路、霍爾電流采樣電路分別將功率電路中承載的強(qiáng)電電壓電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合DSP模塊采集的電壓信號(hào)，電壓過零檢測(cè)電路將從霍爾電壓采樣電路中獲得交流側(cè)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為反映交流側(cè)電壓相位的電壓信號(hào)，基準(zhǔn)電壓電路與升壓電路連接以提升待采樣的交流電壓信號(hào)，基準(zhǔn)電壓電路與DSP模塊連接傳輸基準(zhǔn)電壓信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于Z源逆變器的通用實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述功率電路模塊包括直流輸入端、Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)、三相全橋電路和交流輸出接口，直流輸入端與Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)連接，Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)與三相全橋電路連接，三相全橋電路與交流輸出接口連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于Z源逆變器的通用實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述上位機(jī)模塊包括可編程控制器和觸摸屏，可編程控制器通過轉(zhuǎn)換模塊連接DSP控制模塊，觸摸屏經(jīng)通訊電纜與可編程控制器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于Z源逆變器的通用實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述直流輸入端包括直流接口、熔斷器、兩相交流接觸器以及二極管IGBT模塊T7，直流接口的一個(gè)接口連接熔斷器，熔斷器和直流接口的另一個(gè)接口分別連接兩相交流接觸器，兩相交流接觸器的一個(gè)接口連接二極管IGBT模塊T7的E端；所述Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)包括電感LI、電感L2、電容Cl和電容C2，電感LI的一端與電容Cl的一端連接，電感LI的另一端與電容C2的一端連接，電感L2的一端與電容C2的另一端連接，電感L2的另一端與電容Cl的另一端連接，二極管IGBT模塊T7的C端和電感LI的一端連接，兩相交流接觸器的另一個(gè)接口連接電感L2的一端；所述三相全橋電路包括二極管IGBT模塊Tl T6，其中二極管IGBT模塊Tl、二極管IGBT模塊T3和二極管IGBT模塊T5的C端與Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)中的電感LI的另一端連接，二極管IGBT模塊T2、二極管IGBT模塊T4、二極管IGBT模塊T6的E端與Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)中的電感L2的另一端連接；二極管IGBT模塊Tl的E端與二極管IGBT模塊T2的C端連接，二極管IGBT模塊T3的E端與二極管IGBT模塊T4的C端連接，二極管IGBT模塊T5的E端與二極管IGBT模塊T6的C端連接；所述交流輸出端包括電感接線端a、電感接線端b、電感接線端C、三相交流接觸器和交流接口 Con2，二極管IGBT模塊Tl的E端、二極管IGBT模塊T3的E端、二極管IGBT模塊T5的E端分別連接電感接線端a的一端、電感接線端b的一端、電感接線端c的一端，電感接線端a的另一端、電感接線端b的另一端、電感接線端c的另一端通過三相交流接觸器分別連接交流接口 Con2的a端、交流接口 Con2的b端、交流接口 Con2的c端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于Z源逆變器的通用實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述霍爾電壓采樣電路包括霍爾電壓傳感器、電阻Rl和電阻R2，霍爾電壓傳感器的第一測(cè)量端連接電阻R1，電阻R2的一端連接霍爾電壓傳感器的轉(zhuǎn)換電壓輸出端，電阻R2的另一端接地，霍爾電壓采樣電路待測(cè)電壓共有五個(gè)，分別為兩相交流接觸器的一個(gè)接口端的和兩相交流接觸器的另一個(gè)接口端的電壓、二極管IGBT模塊Tl的c端和電感L2的I端的電壓、交流接口Con2的a端與交流接口 Con2的b端之間的電壓、交流接口 Con2的a端與交流接口 Con2的c端之間的電壓以及交流接口 Con2的b端與交流接口 Con2的c端之間的電壓，以上所述五個(gè)待測(cè)電壓分別經(jīng)霍爾電壓采樣電路得到的轉(zhuǎn)換電壓要送入升壓電路中進(jìn)行電壓的提升，升壓電路包括跟隨器a和加法電路，經(jīng)霍爾電壓采樣電路得到的轉(zhuǎn)換電壓先經(jīng)過跟隨器a進(jìn)行電壓跟隨，后與一基準(zhǔn)電壓Vref進(jìn)行加法運(yùn)算得到的電壓送入DSP控制模塊進(jìn)行采樣，交流接口 Con2的a端與交流接口 Con2的b端之間的電壓經(jīng)過霍爾電壓采樣電路得到的電壓zI還被送入電壓過零檢測(cè)電路中，電壓過零檢測(cè)電路包括跟隨器b和電壓滯回比較器，電壓zl先經(jīng)過跟隨器b進(jìn)行電壓跟隨，后經(jīng)過電壓滯回比較器得到過零檢測(cè)波形Cap，并送入DSP控制模塊進(jìn)行過零檢測(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于Z源逆變器的通用實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述霍爾電流采樣電路包括霍爾電流傳感器、電阻R3，電阻R3的一端連接霍爾電流傳感器的轉(zhuǎn)換電壓輸出端，電阻R3的另一端接地，霍爾電流傳感器待測(cè)電流共有五個(gè)，分別為二極管IGBT模塊T7的E端的電流、電感LI的一端的電流、電感接線端a的一端的電流、電感接線端b的一端的電流、電感接線端c的一端的電流；上述五個(gè)待測(cè)電流分別經(jīng)霍爾電流采樣電路得到的轉(zhuǎn)換電壓送入升壓電路中進(jìn)行電壓的提升，待測(cè)電流霍爾電流采樣電路得到的轉(zhuǎn)換電壓先經(jīng)過跟隨器a進(jìn)行電壓跟隨，后與基準(zhǔn)電壓Vref進(jìn)行加法運(yùn)算得到的電壓送入DSP控制模塊進(jìn)行采樣。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于Z源逆變器的通用實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于基準(zhǔn)電壓電路包括芯片TLV431B和電壓跟隨器C，芯片TLV431B連接通過電阻R9接一電源電壓，產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓V，該基準(zhǔn)電壓V經(jīng)過電壓跟隨器c輸出基準(zhǔn)電壓Vref。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于Z源逆變器的通用實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述DSP控制模塊采用TMS320F2812作為核心開發(fā)板。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于Z源逆變器的通用實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述IGBT驅(qū)動(dòng)模塊采用以驅(qū)動(dòng)器TX-KA962F和電源TX-PA202為核心的7單元驅(qū)動(dòng)板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于Z源逆變器的通用實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于包括功率電路模塊、信號(hào)電路模塊、DSP控制模塊、IGBT驅(qū)動(dòng)模塊以及上位機(jī)模塊、功率電路模塊與信號(hào)電路模塊連接，信號(hào)電路模塊和DSP控制模塊連接，DSP控制模塊和IGBT驅(qū)動(dòng)模塊連接，DSP控制模塊與上位機(jī)連接，IGBT驅(qū)動(dòng)模塊與功率電路模塊連接。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果該裝置適合用于基于Z源逆變器的多種應(yīng)用場(chǎng)合，如光伏并網(wǎng)發(fā)電、交流電機(jī)調(diào)速和不間斷電源UPS等，充分考慮了其在多種應(yīng)用場(chǎng)合下的通用性要求；以該實(shí)驗(yàn)裝置為基礎(chǔ)，開發(fā)者能夠更加快捷地進(jìn)行基于Z源逆變器的控制算法研究和進(jìn)行二次開發(fā)，縮短了開發(fā)周期和提升科研工作效率，同時(shí)，利于Z源逆變器理論研究的深入和推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)G01R31/00GK102890217SQ20121040930
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者余俊宏, 王志新, 鄒建龍 申請(qǐng)人:嘉興清源電氣科技有限公司