一种三相并网逆变器电路论文和设计-郎宝华

全文摘要

一种三相并网逆变器电路，包括主电路和控制电路，主电路包括直流滤波器、PWM逆变器和网侧电感；直流滤波器设置在直流源正负极两端，直流滤波器两端连接PWM逆变器的输入端，PWM逆变器的输出端外接三相电，三相电的三线上均连接一个网侧电感并接至电力网；控制电路包括DSP系统、电网电压及相位检测电路、电网电流检测电路、IPM驱动与保护电路和直流母线电压检测电路；电网电压及相位检测电路接在电力网和网侧电感之间，电网电流检测电路接在网侧电感和PWM逆变器之间，所述IPM驱动与保护电路接在PWM逆变器上，直流母线电压检测电路接在直流滤波器上；DSP系统分别与电网电压及相位检测电路、电网电流检测电路、IPM驱动与保护电路和直流母线电压检测电路连接。

主设计要求

1.一种三相并网逆变器电路，其特征在于：包括主电路和控制电路，所述主电路包括直流滤波器、PWM逆变器和网侧电感；所述直流滤波器设置在直流源正负极两端，直流滤波器两端连接PWM逆变器的输入端，所述PWM逆变器的输出端外接三相电，三相电的三线上均连接一个网侧电感并接至电力网；所述控制电路包括DSP系统、电网电压及相位检测电路、电网电流检测电路、IPM驱动与保护电路和直流母线电压检测电路；所述电网电压及相位检测电路接在电力网和网侧电感之间，所述电网电流检测电路接在网侧电感和PWM逆变器之间，所述IPM驱动与保护电路接在PWM逆变器上，所述直流母线电压检测电路接在直流滤波器上；所述DSP系统分别与电网电压及相位检测电路、电网电流检测电路、IPM驱动与保护电路和直流母线电压检测电路连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述三相并网逆变器电路，其特征在于：在所述IPM驱动与保护电路和DSP系统之间还设置有可控整流桥。

3.根据权利要求1或2所述三相并网逆变器电路，其特征在于：所述直流滤波器为连接在直流源正负极两端的直流侧电容。

4.根据权利要求3所述三相并网逆变器电路，其特征在于，在所述电网电流检测电路与所述DSP系统之间还连接有过流保护电路。

5.根据权利要求4所述三相并网逆变器电路，其特征在于，在所述电网电压及相位检测电路与所述DSP系统之间还连接有电压保护电路。

6.根据权利要求5所述三相并网逆变器电路，其特征在于，所述DSP系统包括DSPIC33FJ64GS606芯片。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于发电技术领域，具体涉及一种三相并网逆变器电路。

背景技术

三相并网逆变器作为分布式发电系统和微电网技术中的关键部件之一，近年来得到了深入的研究。目前研究较多的是太阳能光伏发电、风力发电机组和燃料电池等可再生能源发电以及电梯能量反馈，即将电机发电产生的电能回馈到电网。并网逆变器作为可再生能源与电网的接口装置，发挥着重要作用，其性能优越直接关系到能源利用效率的高低，因此并网逆变器成为新能源领域研究的热点之一。

随着新能源分布式发电系统的发展，当电网出现电压骤升、骤降、不平衡和谐波等电能质量问题时，系统转入孤岛运行模式，此时的电压幅值和频率由内部微电源控制器负责调节。在这种情况下，传统的并网逆变器控制方式难以满足电力系统稳定运行的需求。因此，要研制适用于电力系统的电压型三相并网逆变器控制技术。

发明内容

本实用新型提供一种三相并网逆变器，解决现有技术中的问题。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种三相并网逆变器电路，包括主电路和控制电路，所述主电路包括直流滤波器、PWM逆变器和网侧电感；所述直流滤波器设置在直流源正负极两端，直流滤波器两端连接PWM逆变器的输入端，所述PWM逆变器的输出端外接三相电，三相电的三线上均连接一个网侧电感并接至电力网；所述控制电路包括DSP系统、电网电压及相位检测电路、电网电流检测电路、IPM驱动与保护电路和直流母线电压检测电路；所述电网电压及相位检测电路接在电力网和网侧电感之间，所述电网电流检测电路接在网侧电感和PWM逆变器之间，所述IPM驱动与保护电路接在PWM逆变器上，所述直流母线电压检测电路接在直流滤波器上；所述DSP系统分别与电网电压及相位检测电路、电网电流检测电路、IPM驱动与保护电路和直流母线电压检测电路连接。

进一步的，在所述IPM驱动与保护电路和DSP系统之间还设置有可控整流桥。

进一步的，所述直流滤波器为连接在直流源正负极两端的直流侧电容。

进一步的，在所述电网电流检测电路与所述DSP系统之间还连接有过流保护电路。

进一步的，在所述电网电压及相位检测电路与所述DSP系统之间还连接有电压保护电路。

进一步的，所述DSP系统包括DSPIC33FJ64GS606芯片。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用信息的DSP系统分别连接电网电压及相位检测电路、电网电流检测电路、IPM驱动与保护电路、直流母线电压检测电路。DSP系统用于将电网电流、电压，包括其幅值和相位的采样值进行坐标变换，将母线电压值与以上坐标变换值进行数值分析，并根据所得值与交流电力网的电压、电流、相位参数比对，通过控制IPM驱动与保护电路，将PWM逆变器的输出与电力网同压同相。

附图说明

图1为本实用新型三相并网逆变器的系统硬件框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

参见图1所示的一种三相并网逆变器电路，包括主电路和控制电路，主电路包括直流侧电容、PWM逆变器和网侧电感；直流侧电容设置在直流源正负极两端，直流侧电容两端连接PWM逆变器的输入端，PWM逆变器的输出端外接三相电，三相电的三线上均连接一个网侧电感并接至电力网；控制电路包括DSP系统、电网电压及相位检测电路、电网电流检测电路、IPM驱动与保护电路和直流母线电压检测电路；电网电压及相位检测电路接在电力网和网侧电感之间，电网电流检测电路接在网侧电感和PWM逆变器之间，IPM驱动与保护电路接在PWM逆变器上，直流母线电压检测电路接在直流侧电容上；DSP系统分别与电网电压及相位检测电路、电网电流检测电路、IPM驱动与保护电路和直流母线电压检测电路连接。

PWM逆变器，连接在直流端与交流端，当直流母线电压超出预先设定的值时，系统启动逆变，该模块起逆变作用，将直流电转换为与电网同频率、同相位的交流电。

电网电压及相位检测电路，连接到电网侧与DSP系统，用于采集电网侧电压幅值和电网侧电压相位，将其检测值输入至DSP系统。

电网电流检测电路，连接到电网侧与DSP系统，采用霍尔传感器采集电网侧电流信号，将其至传输至DSP系统。

直流母线电压检测电路，连接直流侧电容两端与DSP系统，用于检测直流母线电压值，若电压值高于预先设定的参考值，系统启动逆变。

IPM驱动与保护电路，连接可控整流桥与DSP系统，用于接受DSP系统所发出的PWM信号，将其转换为IPM模块可用的信号，并保护IPM模块，若过压过流是起到关断作用。

DSP系统，采用Microchip公司的DSPIC33FJ64GS606作为核心处理器，分别连接电网电压及相位检测电路、电网电流检测电路、IPM驱动与保护电路和直流母线电压检测电路。用于将电网电流、电压，包括其幅值和相位的采样值进行坐标变换，将母线电压值与以上坐标变换值进行数值分析，并根据所得值与所述交流电网的电压、电流、相位比对，通过控制IPM驱动与保护电路，使PWM逆变器的输出与交流电网同压同相。

在电网电流检测电路与DSP系统之间还连接有过流保护电路，用于防止电网电流过高对整个电路造成损害。

在电网电压及相位检测电路与DSP系统之间还连接有电压保护电路，用于防止电网电压过大对整个电路造成损害。

在所述IPM驱动与保护电路和DSP系统之间还设置有可控整流桥，用于将从DSP系统接受到的PWM信号转换为驱动信号传输至IPM驱动与保护电路，并保护IPM模块，防止受到因电网电压不稳而造成的过压、过流的破坏。

本实用新型电路的工作原理是：

本实用新型三相并网逆变器电路构成的双向PWM变频器，分为前级能量回馈部分和后级交流电机变频驱动系统。当电机工作在电动状态时，系统从电网吸收电能，电网侧的智能功率模块工作在整流状态，电机侧的智能功率模块工作在逆变状态。当电机工作在发电状态时，电机侧的智能功率模块工作在整流状态，电网侧的智能功率模块工作在逆变状态。电机侧智能功率模块将电机产生的电能转换为直流电，经过滤波，再通过电网侧智能功率模块逆变为与电网同幅值、同相位的交流电。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

设计图

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