[0075] 本教學(xué)逆變器系統(tǒng)模塊利用74LS245,在系統(tǒng)過(guò)壓過(guò)流時(shí)，封鎖PffM信號(hào)。由于三 相逆變器需要測(cè)量四組電壓值（三相電壓中的三路線電壓和直流電壓）、四組電流值（三相 電流及直流側(cè)電流）。共有八路保護(hù)值，IPM模塊還有四路過(guò)流及過(guò)溫保護(hù)信號(hào)。以上12 路保護(hù)信號(hào)只要有一個(gè)為低電平就要使74LS245的使能端電壓為高電平，封鎖PffM信號(hào)。將 12路保護(hù)信號(hào)與邏輯運(yùn)算后，經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換電路送給245就可實(shí)現(xiàn)上述功能。由于沒(méi)有12 路與門(mén)芯片，本文采用含四只二輸入與門(mén)的74LS09,由于該芯片為集電極開(kāi)路，所以可將與 門(mén)線與，這樣可以減少與門(mén)的數(shù)量。
[0076] 將IPM輸出的過(guò)流過(guò)壓及過(guò)溫保護(hù)作為備份保護(hù)，在電壓電流傳感器采樣保護(hù)失 敗的情況下起作用。通常情況下電壓電流傳感器采樣保護(hù)門(mén)檻值遠(yuǎn)低于IPM額定電壓電流 值，可在IPM保護(hù)動(dòng)作之前封鎖PffM信號(hào)。IPM自帶保護(hù)僅作為后備保護(hù)使用，讓其保護(hù)一 段時(shí)間后自動(dòng)釋放。本教學(xué)逆變系統(tǒng)模塊采用由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器將IPM輸出的保 護(hù)信號(hào)保持IOs后釋放。在保護(hù)起作用時(shí)，U2D輸出低電平，該低電平可送入DSP中，可通 過(guò)中斷方式感知保護(hù)動(dòng)作，從而采取相應(yīng)的措施（如將接觸器等斷開(kāi)）。245的使能端為低 電平有效，即在沒(méi)有過(guò)壓過(guò)流時(shí)，該端口要施加低電平。保護(hù)動(dòng)作時(shí)，要對(duì)該端口施加高電 平，所以要在U2D輸出端添加一反相器，并采用三極管構(gòu)成反相電路，具體實(shí)現(xiàn)如圖9所示。
[0077] 6、IPM驅(qū)動(dòng)電路
[0078] 本教學(xué)逆變器系統(tǒng)模塊采用的IPM內(nèi)部集成7只IGBT，有7個(gè)控制輸入端分別控 制該7個(gè)IGBT的導(dǎo)通與關(guān)閉。IGBT控制端輸入低電平時(shí)，其對(duì)應(yīng)的IGBT導(dǎo)通；輸入高電平 時(shí)，其對(duì)應(yīng)的IGBT關(guān)斷。只有保證控制輸入端高電平時(shí)大于9. 0V，低電平時(shí)小于0. 8V時(shí)， IPM才可正常工作。采用HCPL4504來(lái)設(shè)計(jì)IPM驅(qū)動(dòng)電路，具體電路如圖10所示。
[0079] 圖10中僅為一個(gè)IPM中一個(gè)IGBT的驅(qū)動(dòng)電路。本教學(xué)逆變系統(tǒng)模塊為三相逆變， 需要6只IGBT同時(shí)工作，因此需要6個(gè)此類(lèi)型的驅(qū)動(dòng)電路。圖10中PWM_IN為高電平或高 阻態(tài)時(shí)，HCPL4504內(nèi)部發(fā)光二極管不工作，光耦輸出管腳輸出高電平，IPM內(nèi)部對(duì)應(yīng)IGBT關(guān) 閉；PWM_IN為低電平時(shí)，HCPL4504內(nèi)部發(fā)光二極管工作，光耦輸出管腳輸出低電平，IPM內(nèi) 部對(duì)應(yīng)IGBT導(dǎo)通。
[0080] 電容C2用于穩(wěn)定GS兩端電壓，提高抗擾能力。在實(shí)際使用時(shí)，電容C2比較重要， 不加此電容，IGBT會(huì)在干擾的作用下，隨機(jī)導(dǎo)通關(guān)閉，嚴(yán)重影響逆變器輸出的波形質(zhì)量。本 逆變系統(tǒng)中取C2值為IOOpf。IGBT驅(qū)動(dòng)是加于IGBT的柵極與發(fā)射極之間的，三相全橋逆 變器上橋臂上IGBT的發(fā)射極與下橋臂上IGBT的集電極相連，若上下橋臂IGBT驅(qū)動(dòng)采用同 一個(gè)15V電源，將使下橋臂IGBT短路。所以，三相全橋逆變器需要四個(gè)隔離的15V電源，其 中三個(gè)分別給三個(gè)上橋臂IGBT驅(qū)動(dòng)供電，其余一個(gè)給下橋臂三個(gè)IGBT供電。
[0081] 7、接觸器驅(qū)動(dòng)電路
[0082] 本教學(xué)逆變器系統(tǒng)模塊利用接觸器使逆變器與直流母線、三相電網(wǎng)、三相負(fù)載隔 離。由于接觸器驅(qū)動(dòng)電壓及電流均較大，需要利用繼電器來(lái)驅(qū)動(dòng)接觸器。本教學(xué)逆變器系 統(tǒng)模塊選用的三相接觸器驅(qū)動(dòng)電壓為24V。先利用三極管控制24V繼電器，再利用該繼電器 來(lái)驅(qū)動(dòng)接觸器，具體實(shí)現(xiàn)如圖11所示。選用的24V繼電器為一輸入、一常開(kāi)、一常閉結(jié)構(gòu)。 繼電器輸出回路端口均通過(guò)鳳凰端子引出在外部與電源及三相接觸器相連接。為能夠直觀 的觀察繼電器接通與斷開(kāi)情況，特別添加 LED，該LED與電阻串聯(lián)后輸出到鳳凰端子，可通 過(guò)外部接線的方式接到接觸器上，在接觸器閉合時(shí)使LED發(fā)光。為降低繼電器在驅(qū)動(dòng)接觸 器時(shí)對(duì)控制側(cè)的影響，采用光耦將驅(qū)動(dòng)控制電路與驅(qū)動(dòng)電路隔離。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 教學(xué)逆變系統(tǒng)模塊，其特征在于：包括主控制器、直流接觸器、IPM逆變器、濾波電 路、隔離變壓器、直流接觸器驅(qū)動(dòng)、電壓電流采樣電路I、調(diào)理電路I、IPM驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)邏 輯電路、電壓電流采樣電路II、調(diào)理電路II、A/D轉(zhuǎn)換器、交流接觸器和交流接觸器驅(qū)動(dòng)； 所述IPM逆變器通過(guò)直流接觸器與直流母線相連，所述直流接觸器通過(guò)直流接觸器驅(qū)動(dòng)與 主控制器相連，所述IPM逆變器通過(guò)濾波電路及隔離變壓器后，分別經(jīng)過(guò)交流接觸器后與 負(fù)載及電網(wǎng)相連，所述交流接觸器通過(guò)交流接觸器驅(qū)動(dòng)與主控制器相連，所述IPM逆變器 通過(guò)IPM驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)邏輯電路與主控制器相連，所述直流接觸器和IPM逆變器之間連 接電壓電流采樣電路I，所述電壓電流采樣電路I連接到調(diào)理電路I，所述調(diào)理電路I分別 連接到保護(hù)邏輯電路和A/D轉(zhuǎn)換器，所述濾波電路和隔離變壓器之間連接電壓電流采樣電 II，所述電壓電流采樣電路II連接到調(diào)理電路II，調(diào)理電路II分別連接到A/D轉(zhuǎn)換器和主 控制器，所述A/D轉(zhuǎn)換器與主控制器相連。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的教學(xué)逆變系統(tǒng)模塊，其特征在于：所述主控制器采用型號(hào)為 TMS320F28335 的 DSP 處理器。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的教學(xué)逆變系統(tǒng)模塊，其特征在于：所述IPM逆變器采用IGBT 器件作為開(kāi)關(guān)器件。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的教學(xué)逆變系統(tǒng)模塊，其特征在于：所述IPM逆變器采用型號(hào) 為 PM50RLA120 的 IPM。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的教學(xué)逆變系統(tǒng)模塊，其特征在于：所述電壓電流采樣電路分 別采用電壓傳感器和電流傳感器進(jìn)行電壓電流采樣。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的教學(xué)逆變系統(tǒng)模塊，其特征在于：所述電壓傳感器和電流傳 感器均為霍爾傳感器，所述電壓傳感器采用TBV10/20系列霍爾電壓傳感器，所述電流傳感 器采用TBC-D系列霍爾電流傳感器。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的教學(xué)逆變系統(tǒng)模塊，其特征在于：所述A/D轉(zhuǎn)換器的型號(hào)為 AD7606。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的教學(xué)逆變系統(tǒng)模塊，其特征在于：所述IPM驅(qū)動(dòng)電路包括光 電親合器，所述光電親合器的型號(hào)為HCPL4504。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的教學(xué)逆變系統(tǒng)模塊，其特征在于：所述逆變系統(tǒng)模塊還包括 IXD顯示，所述的IXD顯示與控制器相連。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的教學(xué)逆變系統(tǒng)模塊，其特征在于：所述逆變系統(tǒng)模塊還包括 鍵盤(pán)，所述的鍵盤(pán)與控制器相連。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型教學(xué)逆變系統(tǒng)模塊，包括主控制器、直流接觸器、IPM逆變器、濾波電路、隔離變壓器、直流接觸器驅(qū)動(dòng)、電壓電流采樣電路I、調(diào)理電路I、IPM驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)邏輯電路、電壓電流采樣電路II、調(diào)理電路II、A/D轉(zhuǎn)換器、交流接觸器和交流接觸器驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明的可工作在多種模式下的逆變器系統(tǒng)，為微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的一部分，既可將實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的電能傳送到電網(wǎng)，又可將電網(wǎng)電能通過(guò)PWM整流方式輸送到微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，供其他用電設(shè)備使用。該教學(xué)逆變系統(tǒng)模塊作為直流微網(wǎng)系統(tǒng)中電壓調(diào)節(jié)器使用，還可將直流微網(wǎng)作為電網(wǎng)的備份電源，在電力系統(tǒng)故障時(shí)，向重要負(fù)載供電。
【IPC分類(lèi)】H02M7/797, G09B23/18
【公開(kāi)號(hào)】CN105245126
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510691401
【發(fā)明人】趙通超
【申請(qǐng)人】江蘇綠揚(yáng)電子儀器集團(tuán)有限公司
【公開(kāi)日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年10月22日