一种非隔离型三相三电平并网逆变器制造技术

一种非隔离型三相三电平并网逆变器,包括中点钳位型三相逆变桥，中点钳位型三相逆变桥的钳位控制单元包含三个分别控制一组相间开关单元的钳位可控开关组成。中点钳位型三相逆变桥通过74LS系列逻辑门电路模块控制相间可控开关和钳位可控开关，74LS系列逻辑门电路模块的控制信号是由主控制器通过电压电流采集电路采集中点钳位型三相逆变桥状态信息后，控制ePWM模块发出的两电平空间矢量XYZ。本设计的逆变器的逆变桥总计十二个开关管和两个直流母线电容组成，简化了传统三电平逆变器的拓扑结构，节约了硬件成本，减小了逆变器的体积。

【技术实现步骤摘要】
一种非隔离型三相三电平并网逆变器
本技术涉及逆变器领域，特别涉及一种非隔离型三相三电平并网逆变器。
技术介绍
中点钳位型(NeutralPointClamped，NPC)三电平逆变器通过中点钳位和串联直流电容器来产生三种电平，具有输出电压电流谐波小，开关器件承受的电压及开关损耗减半等优势，可有效减小滤波器等无源器件的体积和重量。因此，三电平NPC逆变器已广泛运用到光伏、风电及储能系统的并网逆变器系统。NPC逆变器的关键技术问题是中点电压不平衡问题。理想的情况下，直流电源输出端的两个串联的电容的电压均为E(E为直流电压源Vdc的1/2)，但是流过两个串联的电容的中点Z的电流对电容充电或者放电时由于电容保持电压的能力有限，会导致电容的电压发生变化。工况恶劣时，会导致上下两电容电压差过大，输出电压电流波形畸变，甚至损坏功率半导体器件。现有的NPC三电平逆变器使用了较多的功率二极管，往往采用两个钳位二极管和一个桥臂开关管所组成的钳位控制单元来实现中点钳位控制，实现对每一相的多个IGBT/Diode(绝缘栅门极晶闸管/二极管)，简称可控开关所组成的相间开关进行协同控制。但在使用中我们发现现有NPC逆变器的光伏板和电网存在直接的电气连接，还会产生漏电流问题。现有技术中对NPC的改进，如ANPC逆变器和SI-NPC逆变器利用功率二极管、电容、电感等辅助器件，会增加逆变器的硬件成本，增大逆变器的体积和损耗，降低系统的功率密度。因此，拓扑结构更简洁、体积更小、且能在日常使用中控制漏电流的新型非隔离型三电平逆变器亟待被研究。
技术实现思路
本技术为了解决现有技术问题：改变中点的钳位控制单元的结构，并通过特定的控制逻辑，实现既能保证中点钳位控制，又能减少漏电楼的一种非隔离型三相三电平并网逆变器。本技术的技术方案是：包括中点钳位型三相逆变桥，中点钳位型三相逆变桥包含并联在直流电源输出端的两个串联的电容，电容之间的中心点通过钳位控制单元分别连接到三组，每组由三个相间可控开关串联组成的相间开关单元上，三组相间开关单元并联连接到两个串联的电容上，钳位控制单元包含三个分别控制一组相间开关单元的钳位可控开关组成，钳位可控开关一端连接到中心点，另一端分别连接到对应相间开关单元的2个相间可控开关之间；中点钳位型三相逆变桥通过74LS系列逻辑门电路模块控制相间可控开关和钳位可控开关，74LS系列逻辑门电路模块的控制信号是由主控制器通过电压电流采集电路采集中点钳位型三相逆变桥状态信息后，控制ePWM模块发出的两电平空间矢量XYZ。作为一种优选：74LS系列逻辑门电路通过光电隔离期间MOC3022接收ePWM模块发出的两电平空间矢量XYZ。作为一种优选：74LS系列逻辑门电路包括74LS04非门，74LS09与门，74LS32或门，形成相间可控开关和钳位可控开关与两电平空间矢量XYZ的对应关系：其中Sa1，Sa2，Sa3为A相的相间可控开关，Sa4为A相的钳位可控开关；Sb1，Sb2，Sb3为B相的相间可控开关，Sb4为B相的钳位可控开关；其中Sc1，Sc2，Sc3为C相的相间可控开关，Sc4为C相的钳位可控开关。作为一种优选：ePWM模块是通过对TMS320F28335控制器编程实现，所述的主控制器采用labview在线监控器，所述电压电流采样电路是USB型的labview数据采集板卡。综上所述，本技术的有益效果是：1、中点钳位型三相逆变桥由包含相间可控开关和钳位可控开关的总计十二个开关管和两个直流母线电容组成，进一步简化了传统三电平逆变器的拓扑结构，节约了硬件成本，减小了逆变器的体积。2、传统NPC的漏电流不能得到有效抑制，而本专利技术的74LS系列逻辑门电路模块通过特定的逻辑控制方式处理ePWM模块发出的两电平空间矢量XYZ使得本设计的逆变器有效抑制了漏电流。3、主控制器采用labview在线监控器，并通过快捷的USB型的数据采集板卡对电压电流采样，实现了逆变器共模电压处理时的误差累积的实时纠正。附图说明图1为本技术实施例的中点钳位型三相逆变桥电路图。图2为本技术实施例的整体结构模块示意图。图3为本技术实施例的74LS系列逻辑门电路的电路图。图4为本技术实施例并网时寄生电容电压和漏电流状态波形图。具体实施方式如图1所示的中点钳位型三相逆变桥，中点钳位型三相逆变桥包含并联在直流电源输出端的两个串联的电容，电容之间的中心点通过钳位控制单元分别连接到三组，每组由三个相间可控开关串联组成的相间开关单元上，分别是Sa1，Sa2，Sa3为A相的相间可控开关，Sb1，Sb2，Sb3为B相的相间可控开关，其中Sc1，Sc2，Sc3为C相的相间可控开关。三组相间开关单元并联连接到两个串联的电容上，钳位控制单元包含三个分别控制一组相间开关单元的钳位可控开关组成，分别是Sa4为A相的钳位可控开关；Sb4为B相的钳位可控开关；Sc4为C相的钳位可控开关。钳位可控开关一端连接到中心点，另一端分别连接到对应相间开关单元的2个相间可控开关之间。相电压UXN和开关状态SX的关系为：公式(1)中，SX是该逆变桥各相的工作状态，X为A,B,C；SX可取2、1、0。以A相为例，当SA为2时，UAN＝Udc；当SA为1时，UAN＝Udc/2；当SA为0时，UAN＝0。即：工作状态2时，Sa1导通，其余关断，光伏电源经过Sa1流入三相电网；工作状态1时，Sa2和Sa4导通，其余关断，UAN＝Udc/2。在电网电流的正半周期，电流从中心点O流向三相电网，在电网电流的负半周期，电流从三相电网流向中心点O。在非隔离逆变器中，高频变化的共模电压是产生漏电流的主要原因，保持共模电压恒定是抑制漏电流的有效途径。本专利技术的逆变桥的共模电压取决于SA、SB、SC的状态，当三者之和为恒定值时，则系统的共模电压保持恒定，寄生电容电压受低频电网的影响下漏电流很小。而现有技术中的载波正向层叠、载波反向层叠均不可行，因此需要对本设计的逆变器进行新的调制策略。对设计的中点钳位型三相逆变桥通过74LS系列逻辑门电路模块控制相间可控开关和钳位可控开关，74LS系列逻辑门电路模块的控制信号是由主控制器通过电压电流采集电路采集中点钳位型三相逆变桥状态信息后，控制ePWM模块发出的两电平空间矢量XYZ，共23＝8种，该两电平空间矢量XYZ通过对TMS320F28335控制器编程实现，如图2进一步所示，虚线框中描述的是其编程的原理，K取调制信号与单载波比较后得到两电平空间矢量XYZ。然后根据公式(2)设置如图3所示的74LS系列逻辑门电路模块中的74LS04非门，74LS09与门，74LS32或门的信号关系，得到控制相间可控开关和钳位可控开关的逻辑开关信号。由于K取故随着时间推移，空间矢量会产生不可忽视的误差，因此，本设计主控制器采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非隔离型三相三电平并网逆变器，包括中点钳位型三相逆变桥，所述的中点钳位型三相逆变桥包含并联在直流电源输出端的两个串联的电容，所述的电容之间的中心点通过钳位控制单元分别连接到三组，每组由三个相间可控开关串联组成的相间开关单元上，所述的三组相间开关单元并联连接到两个串联的电容上，其特征在于：所述的钳位控制单元包含三个分别控制一组相间开关单元的钳位可控开关组成，所述的钳位可控开关一端连接到中心点，另一端分别连接到对应相间开关单元的2个相间可控开关之间；所述的中点钳位型三相逆变桥通过74LS系列逻辑门电路模块控制相间可控开关和钳位可控开关，所述的74LS系列逻辑门电路模块的控制信号是由主控制器通过电压电流采集电路采集中点钳位型三相逆变桥状态信息后，控制ePWM模块发出的两电平空间矢量XYZ。/n

【技术特征摘要】
1.一种非隔离型三相三电平并网逆变器，包括中点钳位型三相逆变桥，所述的中点钳位型三相逆变桥包含并联在直流电源输出端的两个串联的电容，所述的电容之间的中心点通过钳位控制单元分别连接到三组，每组由三个相间可控开关串联组成的相间开关单元上，所述的三组相间开关单元并联连接到两个串联的电容上，其特征在于：所述的钳位控制单元包含三个分别控制一组相间开关单元的钳位可控开关组成，所述的钳位可控开关一端连接到中心点，另一端分别连接到对应相间开关单元的2个相间可控开关之间；所述的中点钳位型三相逆变桥通过74LS系列逻辑门电路模块控制相间可控开关和钳位可控开关，所述的74LS系列逻辑门电路模块的控制信号是由主控制器通过电压电流采集电路采集中点钳位型三相逆变桥状态信息后，控制ePWM模块发出的两电平空间矢量XYZ。


2.根据权利要求1所述的非隔离型三相三电平并网逆变器，其特征是：所述的74LS系列逻辑门电路通过光电隔离期间MOC3022...

【专利技术属性】
技术研发人员：王燕锋，
申请(专利权)人：湖州师范学院，
类型：新型
国别省市：浙江;33