一种三相四桥臂逆变器的控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种三相四桥臂逆变器的控制装置，包括三个霍尔电流传感器、三个采样电流处理电路和一个数字信号处理器，三个霍尔电流传感器分别串接在三相四桥臂逆变器的三相输出线路上，各个霍尔电流传感器分别与相应的采样电流处理电路连接，然后接至数字信号处理器，数字信号处理器根据三相输出电流判断三相输出不平衡度是否超过基础阈值，未超过则数字信号处理器发出前三桥臂脉冲驱动PWM信号，逆变器整体作为三相三桥臂结构输出电压，超过则数字信号处理器同时还输出第四桥臂脉冲驱动PWM信号，逆变器整体作为三相四桥臂结构，补充零序电流。该装置有利于减少三相四桥臂逆变器的故障率，提高三相四桥臂逆变器工作的可靠性和快速性。

【技术实现步骤摘要】
一种三相四桥臂逆变器的控制装置
本专利技术属于逆变器领域，具体涉及一种三相四桥臂逆变器的控制装置。
技术介绍
四桥臂逆变器技术，就是在三相桥臂的基础上增设一对桥臂与用电网的中性线直接相连，用以实现零序电流的直接补偿，四桥臂逆变器的控制范围大于三桥臂逆变器。虽然三相四桥臂逆变器拓扑结构简单、直流电压利用率高，体积小、输出电压不平衡度明显减小，可以有效降低系统损耗，但是控制方式较为复杂，特别是第四桥臂和前三桥臂的解耦以及第四桥臂上下开关管的控制策略。常用的四桥臂逆变器的控制手段有：双闭环控制（最简单常见，可以解决普通的三相负载不平衡输出问题）、重复控制（有效解决周期性出现的干扰和误差）、谐振控制（有效消除谐振）、电流滞环、零序分量注入法等。根据搭载的负载种类和实际输出的波形，选择一种或者组合多种控制策略。不恰当的控制策略和组合方式会造成输出波形的进一步恶化，因此，实时根据输出选择合理的控制策略是很有必要的。一般的三相电使用场合下，不存在绝对的平衡状态。一定程度的三相输出电压不平衡不会影响到设备的正常使用。根据《中华人民共和国国家标准》中关于电能质量的内容，电力系统公共连结点正常电压不平衡度允许值为2%，短时不得超过4%，可见是允许一定程度的不平衡存在的。现有技术无法在电源逆变过程中合理有效的组合前三桥臂和第四桥臂的关系。理论上任何的三相负载不平衡导致的三相输出电流不平衡，都可以产生驱动第四桥臂的PWM波。不合理的控制策略和控制参数的选取会直接影响到波形的输出，在一定程度上降低了系统的可靠性。由于不存在绝对的平衡状态，四桥臂逆变器中第四桥臂处于实时的工作状态，使得系统的工作状态增加，当系统仅存在轻微的不平衡时，第四桥臂的参与控制程度较低，性能浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种三相四桥臂逆变器的控制装置，该装置有利于减少三相四桥臂逆变器的故障率，提高三相四桥臂逆变器工作的可靠性和快速性。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种三相四桥臂逆变器的控制装置，包括三个霍尔电流传感器、三个采样电流处理电路和一个数字信号处理器，所述三个霍尔电流传感器分别串接在三相四桥臂逆变器的三相输出线路上，以检测三相输出电流，各个霍尔电流传感器分别与相应的采样电流处理电路连接，然后接至数字信号处理器，以将采集到的电流模拟信号转换为电流数字信号再传输给数字信号处理器，所述数字信号处理器根据三相输出电流判断三相输出不平衡度是否超过设定的基础阈值，未超过则数字信号处理器发出前三桥臂脉冲驱动PWM信号，逆变器整体作为三相三桥臂结构输出电压，超过则数字信号处理器同时输出前三桥臂脉冲驱动PWM信号和第四桥臂脉冲驱动PWM信号，逆变器整体作为三相四桥臂结构，给电压不平衡产生的零序电流分量提供通路。进一步地，所述霍尔电流传感器的两电流检测脚串接在三相四桥臂逆变器的三相输出线路上，所述霍尔电流传感器的信号输出脚连接采样电流处理电路。进一步地，所述霍尔电流传感器采用ACS758芯片。进一步地，所述采样电流处理电路包括两个电压比较器UA、UB，九个电阻R1~R9，以及四个电容C1~C4，所述霍尔电流传感器的信号输出端连接电阻R9一端，电阻R9另一端分两路，一路连接电阻R7一端，另一路连接电阻R8一端，电阻R7另一端分三路，第一路接地，第二路同时连接电压比较器UA的负电源端和反相输入端，第三路连接电容C1一端，电容C1另一端分四路，第一路连接电压比较器UA的同相输入端，第二、三、四路分别连接电阻R1、R2、R3一端，电阻R1、R2、R3另一端分别连接基础阈值输入端、第一阈值输入端、第二阈值输入端，电压比较器UA的正电源端分两路，一路经电容C2接地，另一路经电阻R6连接采样电流处理电路的信号输出端，电压比较器UA的输出端连接信号输出端，电阻R8另一端分两路，一路连接电压比较器UB的同相输入端，另一路连接电容C4一端，电容C4另一端分三路，第一路连接电压比较器UB的反相输入端，第二路经电阻R4连接基础阈值输入端，第三路连接电阻R5一端，电阻R5另一端分两路，一路接地，另一路经电容C3连接信号输出端，电压比较器UB的输出端连接信号输出端，信号输出端连接数字信号处理器。进一步地，所述数字信号处理器判断三相输出不平衡度是否超过基础阈值，未超过基础阈值则不启用第四桥臂，超过基础阈值则判断是否超过第一阈值，超过基础阈值但未超过第一阈值，则采用第一控制策略，超过第一阈值则判断是否超过第二阈值，超过第一阈值但为超过第二阈值，则采用第二控制策略，超过第二阈值则采用第三控制策略。进一步地，所述数字信号处理器上连接有LCD显示器。相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：该装置通过霍尔电流传感器检测三相输出电流，处理后传输给数字信号处理器分析三相输出不平衡度，判断逆变系统是否启用第四桥臂，如果仅处于轻微不平衡，则逆变系统仅作为三相三桥臂电路即可输出符合工业标准的电压，减少了第四桥臂在控制过程中的参与程度，从而减少了三相四桥臂逆变器的故障率，提高三相四桥臂逆变器工作的可靠性和快速性。因此，本专利技术具有很强的实用性和广阔的应用前景。附图说明图1是本专利技术实施例的装置原理图。图2是本专利技术实施例中霍尔电流传感器的安装位置示意图。图3是本专利技术实施例中采样电流处理电路的原理框图。图4是本专利技术实施例的装置控制流程图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。参见图1、4，本专利技术提供了一种三相四桥臂逆变器的控制装置，包括三个霍尔电流传感器CS(A)、CS(B)、CS(C)，三个采样电流处理电路D和一个数字信号处理器DSP。所述三个霍尔电流传感器分别串接在三相四桥臂逆变器的三相输出线路上，以检测三相输出电流。各个霍尔电流传感器分别与相应的采样电流处理电路连接，然后接至数字信号处理器，以将采集到的电流模拟信号转换为电流数字信号再传输给数字信号处理器。所述数字信号处理器根据三相输出电流计算电压不平衡度，判断三相输出不平衡度是否超过设定的基础阈值（本实施例中取2%），未超过，则数字信号处理器发出前三桥臂脉冲驱动PWM信号，逆变器整体作为三相三桥臂结构输出电压，此时的输出电压虽然略带不平衡但是满足工业要求；超过，则数字信号处理器同时输出前三桥臂脉冲驱动PWM信号和第四桥臂脉冲驱动PWM信号，逆变器整体作为三相四桥臂结构，给电压不平衡产生的零序电流分量提供通路。在本实施例中，所述霍尔电流传感器采用ACS758芯片。参见图2，所述霍尔电流传感器的两电流检测脚串接在三相四桥臂逆变器的三相输出线路上，根据霍尔元器件原理，传感器检测输出的电流值正比于逆变器输出电流的电压。图2中，Vdc是直流电压，Sa、Sb、Sc、Sf分别表示四个桥臂的上下开关管符号，L、Ln是输出滤波电感，C是输出滤波电容，CS表示串接在三相输出口的霍尔电流传感器。所述霍尔电流传感器的信号输出脚连接采样电流处理电路。霍尔电流传感器采样的电流在传输至数字信号处理器之前，先通过采样电流处理电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三相四桥臂逆变器的控制装置，其特征在于，包括三个霍尔电流传感器、三个采样电流处理电路和一个数字信号处理器，所述三个霍尔电流传感器分别串接在三相四桥臂逆变器的三相输出线路上，以检测三相输出电流，各个霍尔电流传感器分别与相应的采样电流处理电路连接，然后接至数字信号处理器，以将采集到的电流模拟信号转换为电流数字信号再传输给数字信号处理器，所述数字信号处理器根据三相输出电流判断三相输出不平衡度是否超过设定的基础阈值，未超过则数字信号处理器发出前三桥臂脉冲驱动PWM信号，逆变器整体作为三相三桥臂结构输出电压，超过则数字信号处理器同时输出前三桥臂脉冲驱动PWM信号和第四桥臂脉冲驱动PWM信号，逆变器整体作为三相四桥臂结构，给电压不平衡产生的零序电流分量提供通路。/n

【技术特征摘要】
1.一种三相四桥臂逆变器的控制装置，其特征在于，包括三个霍尔电流传感器、三个采样电流处理电路和一个数字信号处理器，所述三个霍尔电流传感器分别串接在三相四桥臂逆变器的三相输出线路上，以检测三相输出电流，各个霍尔电流传感器分别与相应的采样电流处理电路连接，然后接至数字信号处理器，以将采集到的电流模拟信号转换为电流数字信号再传输给数字信号处理器，所述数字信号处理器根据三相输出电流判断三相输出不平衡度是否超过设定的基础阈值，未超过则数字信号处理器发出前三桥臂脉冲驱动PWM信号，逆变器整体作为三相三桥臂结构输出电压，超过则数字信号处理器同时输出前三桥臂脉冲驱动PWM信号和第四桥臂脉冲驱动PWM信号，逆变器整体作为三相四桥臂结构，给电压不平衡产生的零序电流分量提供通路。


2.根据权利要求1所述的一种三相四桥臂逆变器的控制装置，其特征在于，所述霍尔电流传感器的两电流检测脚串接在三相四桥臂逆变器的三相输出线路上，所述霍尔电流传感器的信号输出脚连接采样电流处理电路。


3.根据权利要求2所述的一种三相四桥臂逆变器的控制装置，其特征在于，所述霍尔电流传感器采用ACS758芯片。


4.根据权利要求1所述的一种三相四桥臂逆变器的控制装置，其特征在于，所述采样电流处理电路包括两个电压比较器UA、UB，九个电阻R1~R9，以及四个电容C1~C4，所述霍尔电流传感器的信号输出端连接电阻R9一端，电阻R9另一端分两路，一路连接电阻R7一端，另一路连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄靖，王泽洲，漆燕峰，林哲，
申请(专利权)人：福建工程学院，
类型：发明
国别省市：福建;35