一種新型混合多電平逆變器的研究與設(shè)計(jì)

具體選用日本東芝公司的TLP250集成電路作為IRF630型MOSFET的驅(qū)動(dòng)光耦。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。

引腳功能見(jiàn)表3。

對(duì)應(yīng)于單管驅(qū)動(dòng)電路的具體設(shè)計(jì)原理圖如圖5所示。

從圖5可以看到在光耦的輸出腳與MOSFET的驅(qū)動(dòng)極之間，連有一電阻R2，該電阻即為驅(qū)動(dòng)電阻，可以起到限制朗涌電流的作用，但同時(shí)也會(huì)限制峰值電流，因此要合理選擇阻值的大小。

由于DSP芯片所輸出的PWM調(diào)制電壓信號(hào)只有3．3V，無(wú)法達(dá)到光耦對(duì)輸入信號(hào)的電壓要求，因此在DSP的輸出端，需要增加一緩沖電路以增大驅(qū)動(dòng)能力，緩沖電路采用74HC245芯片，它采用DIP20封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳排列分別如圖6和圖7所示。

3．2 控制電路板設(shè)計(jì)

本文中，控制電路的硬件部分采用了以TMS320LF2407DSP為核心的SY—EVM2407A硬件評(píng)估板。其結(jié)構(gòu)圖如8所示。它板載TMS320LF2407 DSP芯片，保證了LF2407A全速運(yùn)行代碼的調(diào)試。除了DSP內(nèi)部自帶的存儲(chǔ)器之外，還添加了128K字的片外RAM，使得系統(tǒng)的調(diào)試更為方便。該板對(duì)于DSP各個(gè)功能引腳的輸出均提供了接口，從而可以嵌入到不同的應(yīng)用系統(tǒng)中去，給硬件的開(kāi)發(fā)與軟件的調(diào)試提供了便利。

3．3 軟件流程設(shè)計(jì)

為了對(duì)本文提出的新型混合多電平逆變器進(jìn)行合理的控制，本文設(shè)計(jì)了基于TMS320LF2407的DSP控制程序，程序均在CCS2．0下編譯實(shí)現(xiàn)，運(yùn)用仿真器進(jìn)行在線調(diào)試和Flash燒寫(xiě)，主程序框圖和功率驅(qū)動(dòng)保護(hù)中端子程序框圖分別如圖9和圖10所示。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為了驗(yàn)證本文所提出的如圖1所示的新型混合多電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的有效性，本文設(shè)計(jì)了該逆變器系統(tǒng)的單相硬件平臺(tái)，該硬件平臺(tái)以TITMS320LF2407芯片作為控制電路，控制方法采用SHEPWM方法，最后用示波器測(cè)出了逆變器負(fù)載的波形。電路參數(shù)設(shè)置如下：

直流單元電壓為15V，即V1：V2：V3=3：2：3時(shí)，電源電壓比Vl：V2：V3=45V：30V：45V

電感性負(fù)載R=95Ω，L=170mH；

SHEPWM調(diào)制基波頻率為50Hz

得到的多電平逆變器負(fù)載波形與FFT分析結(jié)果如圖ll所示。

當(dāng)電源比Vl：V2：V3=15V：30V：15V時(shí)，波形將退化為四電平，如圖12所示。

5 結(jié)論

本文研究了一種新型的單相混合多電平逆變器，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有使用器件少，而輸出電平多的優(yōu)點(diǎn)。該逆變器通過(guò)三個(gè)直流電源的組合，混合采用二極管與電容箝位的方式，實(shí)現(xiàn)了最大六電平的輸出，與傳統(tǒng)五電平數(shù)逆變器相比，具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。

采用SHEPWM的逆變器控制方式，進(jìn)一步降低器件的開(kāi)關(guān)頻率，大大減少了系統(tǒng)的損耗，提高了系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率，提高了輸出波形的質(zhì)量。