專利名稱：一種基于z源逆變器的通用實驗裝置的制作方法
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)域的實驗裝置，具體是一種基于Z源逆變器的通用實驗裝置。
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，因而在需要進行電能的直交流轉(zhuǎn)換的場合，如交流電機調(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撲結(jié)構(gòu)，同時，為了滿足全橋拓撲對于其直流側(cè)電壓的要求，系統(tǒng)還常包含了一級直流變換環(huán)節(jié)。近年，學者FangZ. Peng指出該種逆變拓撲在可靠性、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)的新型逆變拓撲結(jié)構(gòu)。但是市場上還沒有出現(xiàn)一種可以滿足基于Z源逆變器的多種應(yīng)用的實驗研究，如交流電機調(diào)速、光伏并網(wǎng)發(fā)電和不間斷電源等，使得在該通過實驗裝置上進行基于Z源逆變器的二次開發(fā)更加迅速和便利的通用實驗裝置。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?zhí)枮?01210136944.2的中國發(fā)明專利申請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控制模塊的一對輸入輸出端連接MPPT控制單元，另一對輸入輸出端連接數(shù)據(jù)處理單元，DSP控制模塊的另一路輸出端串接PWM信號驅(qū)動電路和Z源逆變器的第二輸入端。該專利功能單一，不能實現(xiàn)單相并網(wǎng)以及交流電機調(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。

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)計合理，滿足基于Z源逆變器的多種應(yīng)用的實驗研究，如交流電機調(diào)速、光伏并網(wǎng)發(fā)電和不間斷電源等，使得在該通過實驗裝置上進行基于Z源逆變器的二次開發(fā)更加迅速和便利的基于Z源逆變器的通用實驗裝置。本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是該基于Z源逆變器的通用實驗裝置，其特征在于包括功率電路模塊、信號電路模塊、DSP控制模塊、IGBT驅(qū)動模塊以及上位機模塊、功率電路模塊與信號電路模塊連接，信號電路模塊和DSP控制模塊連接，DSP控制模塊和IGBT驅(qū)動模塊連接，DSP控制模塊與上位機連接，IGBT驅(qū)動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，功率電路模塊與信號電路模塊連接以傳輸強電到弱電的電壓、電流信息，信號電路模塊和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)動模塊連接以傳輸PWM驅(qū)動信號，DSP控制模塊與上位機連接以傳輸控制與工況信息，IGBT驅(qū)動模塊與功率電路模塊連接以傳輸驅(qū)動信號。作為優(yōu)選，本發(fā)明所述信號電路模塊包括霍爾采樣電路、電壓過零檢測電路和基準電壓電路，電壓過零檢測電路、基準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電電壓電流信號轉(zhuǎn)換為適合DSP模塊采集的電壓信號，電壓過零檢測電路將從霍爾電壓采樣電路中獲得交流側(cè)電壓信號轉(zhuǎn)換為反映交流側(cè)電壓相位的電壓信號，基準電壓電路與升壓電路連接以提升待采樣的交流電壓信號，基準電壓電路與DSP模塊連接傳輸基準電壓信號。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，直流輸入端與信號電路模塊連接以傳輸電壓電流信號；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)與信號電路模塊連接以傳輸電壓電流信號；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電路模塊連接以傳輸電壓電流信號。作為優(yōu)選，本發(fā)明所述上位機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。上位機模塊主要完成整個實驗系統(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行信息以及傳輸指令信號，觸摸屏可反映系統(tǒng)運行信息，并輸入指令信號。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，直流接口的一個接口連接熔斷器，熔斷器和直流接口的另一個接口分別連接兩相交流接觸器，兩相交流接觸器的一個接口連接二極管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源基本電路拓撲所必須的，同時還提供了反向通路，為消除Z源處于非正常工作狀態(tài)時(即在短路零矢量時關(guān)斷，在非短路零矢量時導通)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)計電感和電容能夠更換。例如對于IkW單相并網(wǎng)逆變器實驗應(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)。在電機驅(qū)動應(yīng)用中，電感接線端a、電感接線端b、電感接線端c用導線短路；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，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電壓共有五個，分別為兩相交 流接觸器的一個接口端的和兩相交流接觸器的另一個接口端的電壓、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，以上所述五個待測電壓分別經(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)過跟隨器進行電壓跟隨，后與一基準電壓Vref進行加法運算得到的電壓送入DSP控制模塊進行采樣，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電路中，電壓過零檢測電路包括跟隨器b和電壓滯回比較器，電壓zl先經(jīng)過跟隨器進行電壓跟隨，后經(jīng)過電壓滯回比較器得到過零檢測波形Cap，并送入DSP控制模塊進行過零檢測。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電流共有五個，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；上述五個待測電流分別經(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行電壓的提升，待測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進行電壓跟隨，后與基準電壓Vref進行加法運算得到的電壓送入DSP控制模塊進行采樣。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)生基準電壓V，該基準電壓經(jīng)過電壓跟隨器c輸出基準電壓Vref。該基準電壓用以升壓電路中的加法運算和DSP控制器AD采樣校準。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)動模塊采用以驅(qū)動器TX-KA962F和電源TX-PA202為核心的7單元驅(qū)動板。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和效果該裝置適合用于基于Z源逆變器的多種應(yīng)用場合，如光伏并網(wǎng)發(fā)電、交流電機調(diào)速和不間斷電源UPS等，充分考慮了其在多種應(yīng)用場合下的通用性要求；以該實驗裝置為基礎(chǔ)，開發(fā)者能夠更加快捷地進行基于Z源逆變器的控制算法研究和進行二次開發(fā)，縮短了開發(fā)周期和提升科研工作效率，同時，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)明實施例的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本發(fā)明實施例功率電路模塊的電路原理圖。圖3是本發(fā)明實施例霍爾電壓采樣電路。 圖4是本發(fā)明實施例霍爾電流采樣電路的電路原理圖。圖5是本發(fā)明實施例升壓電路的電路原理圖。圖6是本發(fā)明實施例電壓過零檢測電路的電路原理圖 圖7是本發(fā)明實施例基準電壓電路的電路原理圖。圖8是本發(fā)明實施例上位機模塊的電路原理圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖并通過實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，以下實施例是對本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實施例。參見圖1，本實施例基于Z源逆變器的通用實驗裝置，包括功率電路模塊、信號電路模塊、DSP控制模塊、IGBT驅(qū)動模塊以及上位機模塊，上位機模塊、功率電路模塊與信號電路模塊連接，信號電路模塊和DSP控制模塊連接，DSP控制模塊和IGBT驅(qū)動模塊連接，DSP控制模塊與上位機連接，IGBT驅(qū)動模塊與功率電路模塊連接。信號電路模塊包括霍爾采樣電路、電壓過零檢測電路和基準電壓電路，電壓過零檢測電路、基準電壓電路與基準電壓電路連接，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。上位機模塊主要完成整個實驗系統(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行信息以及傳輸指令信號。觸摸屏顯示系統(tǒng)運行信息和輸入指令信號。在實驗運行時，用戶通過觸摸屏控制功率電路模塊的接觸器的開端，實現(xiàn)接通直流側(cè)和接通交流器的功能；同時，用戶通過觸摸屏向DSP控制模塊傳遞設(shè)定值，如在UPS試驗中傳遞輸出功率設(shè)定值，在電機調(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的一個接口連接熔斷器Fuse，熔斷器Fuse和直流接口Conl的另一個接口連接兩相交流接觸器KM1，兩相交流接觸器KMl的一個接口連接二極管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電壓共有五個，分別為兩相交流接觸器KMl的一個接口端的和兩相交流接觸器KMl的另一個接口端的電壓(點a和點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d和點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i和點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i和點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j和點k之間的電壓)，以上五個待測電壓分別經(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進行電壓跟隨，后與一基準電壓Vref進行加法運算得到的電壓送入DSP控制模塊進行采樣，交流接口 Con2的a端與交流接口 Con2的b端之間(點i和點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電路中。參見圖6，電壓過零檢測電路包括跟隨器b和電壓滯回比較器，電壓Zl先經(jīng)過跟隨器b進行電壓跟隨，后經(jīng)過電壓滯回比較器得到過零檢測波形Cap，并送入DSP控制模塊進行過零檢測。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待測電流共有五個，分別為二極管IGBT模塊T7的E端的電流(點a處的電流)、電感LI的一端的電流(點c)、電感接線端aLa的一端的電流(點f處的電流)、電感接線端bLb的一端的電流(點g處的電流)、電感接線端cLc的一端的電流(點h處的電流)；上述五個待測電流分別經(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行電壓的提升，待測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進行電壓跟隨，后與基準電壓Vref進行加法運算得到的電壓送入DSP控制模塊進行采樣。參見圖7，基準電壓電路包括芯片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)生基準電壓V，該基準電壓V經(jīng)過電壓跟隨器c輸出基準電壓Vref0DSP控制模塊采用TMS320F2812作為核心開發(fā)板。IGBT驅(qū)動模塊采用以驅(qū)動器TX-KA962F和電源TX-PA202為核心的7單元驅(qū)動板。IGBT驅(qū)動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的導通和關(guān)斷。本說明書中所描述的以上內(nèi)容僅僅是對本發(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)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補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)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于Z源逆變器的通用實驗裝置，其特征在于包括功率電路模塊、信號電路模塊、DSP控制模塊、IGBT驅(qū)動模塊以及上位機模塊、功率電路模塊與信號電路模塊連接，信號電路模塊和DSP控制模塊連接，DSP控制模塊和IGBT驅(qū)動模塊連接，DSP控制模塊與上位機連接，IGBT驅(qū)動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源逆變器的通用實驗裝置，其特征在于所述信號電路模塊包括霍爾采樣電路、電壓過零檢測電路和基準電壓電路，電壓過零檢測電路、基準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電電壓電流信號轉(zhuǎn)換為適合DSP模塊采集的電壓信號，電壓過零檢測電路將從霍爾電壓采樣電路中獲得交流側(cè)電壓信號轉(zhuǎn)換為反映交流側(cè)電壓相位的電壓信號，基準電壓電路與升壓電路連接以提升待采樣的交流電壓信號，基準電壓電路與DSP模塊連接傳輸基準電壓信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于Z源逆變器的通用實驗裝置，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源逆變器的通用實驗裝置，其特征在于所述上位機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源逆變器的通用實驗裝置，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，直流接口的一個接口連接熔斷器，熔斷器和直流接口的另一個接口分別連接兩相交流接觸器，兩相交流接觸器的一個接口連接二極管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源逆變器的通用實驗裝置，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電壓共有五個，分別為兩相交流接觸器的一個接口端的和兩相交流接觸器的另一個接口端的電壓、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，以上所述五個待測電壓分別經(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進行電壓跟隨，后與一基準電壓Vref進行加法運算得到的電壓送入DSP控制模塊進行采樣，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電路中，電壓過零檢測電路包括跟隨器b和電壓滯回比較器，電壓zl先經(jīng)過跟隨器b進行電壓跟隨，后經(jīng)過電壓滯回比較器得到過零檢測波形Cap，并送入DSP控制模塊進行過零檢測。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于Z源逆變器的通用實驗裝置，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電流共有五個，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；上述五個待測電流分別經(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行電壓的提升，待測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進行電壓跟隨，后與基準電壓Vref進行加法運算得到的電壓送入DSP控制模塊進行采樣。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于Z源逆變器的通用實驗裝置，其特征在于基準電壓電路包括芯片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)生基準電壓V，該基準電壓V經(jīng)過電壓跟隨器c輸出基準電壓Vref。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于Z源逆變器的通用實驗裝置，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源逆變器的通用實驗裝置，其特征在于所述IGBT驅(qū)動模塊采用以驅(qū)動器TX-KA962F和電源TX-PA202為核心的7單元驅(qū)動板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于Z源逆變器的通用實驗裝置，其特征在于包括功率電路模塊、信號電路模塊、DSP控制模塊、IGBT驅(qū)動模塊以及上位機模塊、功率電路模塊與信號電路模塊連接，信號電路模塊和DSP控制模塊連接，DSP控制模塊和IGBT驅(qū)動模塊連接，DSP控制模塊與上位機連接，IGBT驅(qū)動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)點和效果該裝置適合用于基于Z源逆變器的多種應(yīng)用場合，如光伏并網(wǎng)發(fā)電、交流電機調(diào)速和不間斷電源UPS等，充分考慮了其在多種應(yīng)用場合下的通用性要求；以該實驗裝置為基礎(chǔ)，開發(fā)者能夠更加快捷地進行基于Z源逆變器的控制算法研究和進行二次開發(fā)，縮短了開發(fā)周期和提升科研工作效率，同時，利于Z源逆變器理論研究的深入和推廣應(yīng)用。
文檔編號G01R31/00GK102890217SQ20121040930
公開日2013年1月23日 申請日期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 申請人:嘉興清源電氣科技有限公司