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一种新型混合多电平逆变器的研究
发布时间:2016-11-15 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]
由于图2所示的波形明显满足狄利克雷充分条件，又属于1／4周期对称的波形，所以其傅立叶级数不存在余弦项和所有偶次谐波，于是可得：
式(1)中，Uab(ωt)即是期望输出的粗电压波形。薄膜片式电感器然后将此式展开，表示成如下形式：
称其为调制比，其值的大小决定直流电压利用率的大小。根据式(3)，当只有两个扁平型电感开关角时，可以列出以下非线性方程：
根据式(4)，并利用牛顿迭代法，即可解出α1和α2的值，从而实现电路的SHEPWM控制。同时利用MATLAB 7．0中的相关数学工具，解出了不同调制比下的部分α1和α2的值。其μ一α曲线如图3所示。
3 系统设计
本文对该逆变器系统进行了硬件共模电感的选型和基于TI DSP TMS320LF2407控制芯片的软件设计。
3．1 主电路及驱动电路硬件设计
在多电平逆变器系统中，主电路部分是整个逆变器进行功率变换的核心，由于其相对控制电路具有高压、大电流的特性，所以必须与控制电路部分进行有效的隔离，才能保证系统正常工作。
1)开关管的选取
在本文所提出的多电平逆变器系统中，主电路功率管采用IRF630型N沟道PMOSFET。其主要参数如下：
器件耐压为200V
通态电流额定值为9A
通态压降电阻小于400mΩ
在本文提到的多电平逆变器系统中，均采用相同型号的MOS管，绕行电感然而从表1可以发现，系统中各个功率管在一个周期内的导通时间是不一样的。在实际大功率的多电平系统中，应根据功率管的开关损耗、耐压情况选择合适的功率开关管。例如可以在两电平单元侧使用IGBT，而在三电平侧使用GTR。
2)缓冲、驱动电路设计
MOSFET的驱动电路是主电路与控制电路的接口，将实现主电路与控制电路的隔离。其设计将直接影响到能否对开关管进行有效的控制。不同的功率开关管对驱动电路具有不同的要求，因此驱动电路的设计要具有针对性。
本文选用的的多电平逆变器功率管开关管MOSFET对驱动电路的主要要求如下：
①驱动电路的延迟时间td要小。
②驱动电路的峰值电流Imax要大。
③栅极电压变化率du／dt要大。
具体选用日本东芝公司的TLP250集成电路作为IRF630型MOSFET的驱动光耦。其内部结构框图如图4所示。
引脚功能见表3。
对应于单管驱动电路的具体设计原理图如图5所示。
从图5可以看到在光耦的输出脚与MOSFET的驱动极之间，连有一电阻R2，该电阻即为驱动电阻，可以起到限制朗涌电流的作用，但同时也会限制峰值电流，因此要合理选择阻值的大小。
由于DSP芯片所输出的PWM调制电压信号只有3．3V，无法达到光耦对输入信号的电压要求，因此在DSP的输出端，需要增加一缓冲电路以增大驱动能力，缓冲电路采用74HC245芯片，它采用DIP20封装，其内部结构和引脚排列分别如图6和图7所示。
3．2 控制电路板设计
本文中，控制电路的硬件部分采用了以TMS320LF2407DSP为核心的SY—EVM2407A硬件评估板。其结构图如8所示。它板载TMS320LF2407 DSP芯片，保证了LF2407A全速运行代码的调试。除了DSP内部自带的存储器之外，还添加了128K字的片外RAM，使得系统的调试更为方便。该板对于DSP各个功能引脚的输出均提供了接口，从而可以嵌入到不同的应用系统中去，给硬件的开发与软件的调试提供了便利。1W~500W LED通用照明解决方案选择要素不管是大功率的还是小功率的LED照明应用，一般都由电源、LED驱动器、LED、透镜和基板几部分构成，其中关键的元件是LED驱动器，它必须提供一个恒流输出才能保证LED发出的光不会忽明忽暗、以及不会发生
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