模块化并联均流单相逆变器设计

李 林，谢 明，黄 松

(上海理工大学 机械工程学院,上海200093)

随着电子技术的发展，电动汽车逐渐挤占了传统能源汽车的市场份额[1]。逆变器也在新能源、电机控制等领域有着更高更灵活的需求。随着高压大功率设备在工业中的广泛应用[2]，已有的单项逆变和三相逆变器[3]功率大小都要根据不同场合独自设计使用。超大功率的逆变器不易设计且成本较高，出现故障不易维修替换。针对这些问题，本研究设计了一种模块化可并联的逆变器，通过采样和通信来同步各个逆变器的相位和幅值。模块化设计降低了设计成本和维修的成本，在不同功率要求的场合灵活地选择并联。逆变器通过PID(Proportional Integral Derivative)算法控制SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation)调制，具有良好的性能参数，可用在具有不同电压频率需求的场合[4]。

1 电路结构和工作原理

为验证逆变器相位同步及均流性能，本文设计模块化单项逆变样机进行测试实验。样机采用全桥逆变结构，通过隔离采样和驱动实现逆变功能，为所设计软件算法和通信搭建实验平台。

1.1 逆变电路拓扑

单项逆变器采用标准的全桥电路拓扑。输入的直流电源经过稳压电容和滤波电容，再经过4个由4路驱动信号控制的MOSFET构成了单项全桥逆变电路的主电路[5]，再经过LC滤波电路后输出。

1.2 隔离驱动电路

单片机产生所驱动PWM(Pulse Width Modulation)信号电压不足以驱动开光管，采用驱动电路将TTL电平升为15 V。在本文中不同开关管的源极不等电位，故将驱动信号进行光耦隔离[6]。本文选用TLP250作为光耦隔离芯片，其内部包含一个GaAlAs发光二极管和一个集成光探测器[7]，适用于IGBT或电力MOSFET栅极驱动。……