CN206004521U - 一种t型三电平并联逆变器控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种T型三电平并联逆变器控制系统，充分利用单DSP和CPLD资源。它包括DSP单元、CPLD单元、信号采样单元、硬件检测与保护单元、接口单元、驱动处理单元、触摸屏，其中，CPLD单元首先模拟三角载波信号，通过与DSP单元传回的PWM驱动占空比进行比较产生3个模组各6路PWM驱动信号，对应传给驱动处理单元；所述驱动处理单元进行PWM驱动信号的放大、隔离、死区处理，得到3组各12路PWM驱动信号输出到对应的模组IGBT单元，完成对三个模组IGBT的驱动。本实用新型使用单DSP+CPLD的控制系统，完成了并联18路PWM驱动信号的输出控制，充分利用了芯片资源，节约了系统成本。

Description

一种T型三电平并联逆变器控制系统

技术领域

本实用新型属于光伏技术领域，涉及逆变器控制，具体涉及一种T型三电平并联逆变器控制系统。

背景技术

逆变器是把太阳能电池板的直流电能转换为交流电能的设备。在逆变器并网控制系统中，目前市场上主流的驱动式功率半导体器件IGBT厂家生产的大功率三电平IGBT以400A和600A为主，其中T型三电平IGBT覆盖面积更广，使用客户更多。而在现有技术条件下，使用600A的IGBT来设计逆变器只能做到170kW左右，但国内市场以电站为主，大多数配备的是500kW功率等级的逆变器，所以3个170kW模组并联构成500kW的方案成为三电平大功率逆变器设计的主流。而原来的两电平控制系统普遍采用DSP处理器芯片+CPLD可编程逻辑控制器件方式进行控制，IGBT驱动信号由DSP的EPWM模块产生，在两电平系统中使用没有任何问题。但三电平系统不仅每相桥臂的IGBT数量翻倍，而且并联的模组也增多，使用单DSP进行控制最多只能驱动两个模组的IGBT，如果每个模组使用单独的控制系统，又会造成资源的浪费及模组间的环流难以控制等问题，并且各个DSP之间的实时性通讯和安全稳定性也是一个比较棘手的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述技术问题，充分利用单DSP和CPLD的资源，提供一种“一拖三”的三电平并联系统控制方式，以解决多模组电压电流闭环控制的同步问题、CPU间传输参数实时性不高的难题。具体的技术方案是：

一种T型三电平并联逆变器控制系统，包括DSP单元、CPLD单元、信号采样单元、硬件检测与保护单元、接口单元、驱动处理单元、触摸屏，其特征在于：

所述信号采样单元，对逆变器的电压、电流信号进行采样并将采样数据传给DSP单元进行处理计算；所述DSP单元处理计算出所需PWM驱动占空比，并所述PWM驱动占空比传送给CPLD单元；同时实现与触摸屏的通讯；

所述CPLD单元，首先模拟三角载波信号，通过与DSP单元传回的PWM驱动占空比进行比较产生3个模组各6路PWM驱动信号，对应传给驱动处理单元；所述驱动处理单元进行PWM驱动信号的放大、隔离、死区处理，得到3组各12路PWM驱动信号输出到对应的模组IGBT单元，完成对三个模组IGBT的驱动；同时所述CPLD单元完成对所述硬件检测与保护单元传回的故障信号进行处理；

所述硬件检测与保护单元，完成对信号采样单元传回的电压、电流信号进行故障检测，将故障信号传回CPLD单元；

所述接口单元，完成对外部接触器、断路器等的控制，并将逆变器急停开关的开关量信号传回CPLD单元；同时完成故障信号的采集并及时传回给CPLD单元；

所述触摸屏，为逆变器的人机对话窗口，完成与DSP单元进行通讯，实现对逆变器运行状态的控制，对交直流电压、电流、故障信息的显示。

进一步的，所述CPLD单元配置有18个IO接口以完成输出3个模组PWM驱动信号。

进一步的，所述触摸屏完成与上位机进行通信。

本实用新型的技术效果在于，本实用新型使用单DSP+CPLD的控制系统，完成了并联18路PWM驱动信号的输出控制，充分利用了芯片资源，节约了系统成本，同时对比多DSP系统在并联环流及中点电位的控制上具有更大的优势。

附图说明

图1，为本实用新型的控制系统结构框图。

图2，为本实用新型的主回路拓扑框图。

具体实施方式

下面结合附图，进一步详细说明本实用新型的实施例。

如图1所示，为本实用新型的控制系统结构框图。本实施例以500kW并网逆变器为实施例进一步说明实现过程。DSP单元在完成通讯和软件保护功能外，主要是对电压电流等采样信号进行处理，实时跟踪太阳能电池板最大功率点，采用电压电流双闭环控制方式和空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法，计算出当前三个模组需要输出的占空比，并对模组间的环流进行控制，将占空比换算成相应的计数值，然后通过DSP的数据线传送到CPLD。而CPLD模拟DSP中增强型脉冲宽度调制器外设的功能，配置一个跟控制系统开关同期一致的计数周期值，根据DSP单元传送过来的占空比参数，通过比较计算输出各个模块IGBT的驱动波形，同时对硬件检测与保护单元传回的故障信号进行处理及对接口单元进行控制。CPLD单元总共需要配置18个IO口来输出3个模块的PWM驱动信号，再经过驱动单元进行驱动信号的放大、隔离、死区处理，得到36路信号输出到最终的IGBT单元。因为同一个DSP对三模组进行控制，节约了控制系统成本之外更重的是能够从软件上有效的解决模组之间的环流及直流中点电位不平衡的问题。

再如图2所示，为本实用新型的主回路拓扑框图。该功率等级为500kW，内部由3个170kW模组并联而成，每个模组的IGBT均由控制系统中的CPLD进行驱动。该控制系统控制IGBT的开通和关断，完成交直流的变换，通过滤波处理后并入电网，实现发电的目的。

本实用新型使用单DSP+CPLD的控制系统，完成了并联18路PWM驱动信号的输出控制，充分利用了芯片资源，节约了系统成本，同时对比多DSP系统在并联环流的控制上具有更大的优势。

Claims (3)

1.一种T型三电平并联逆变器控制系统，包括DSP单元、CPLD单元、信号采样单元、硬件检测与保护单元、接口单元、驱动处理单元、触摸屏，其特征在于：

所述信号采样单元，对逆变器的电压、电流信号进行采样并将采样数据传给DSP单元进行处理计算；所述DSP单元处理计算出所需PWM驱动占空比，并所述PWM驱动占空比传送给CPLD单元；同时实现与触摸屏的通讯；

所述CPLD单元，首先模拟三角载波信号，通过与DSP单元传回的PWM驱动占空比进行比较产生3个模组各6路PWM驱动信号，对应传给驱动处理单元；所述驱动处理单元进行PWM驱动信号的放大、隔离、死区处理，得到3组各12路PWM驱动信号输出到对应的模组IGBT单元，完成对三个模组IGBT的驱动；同时所述CPLD单元完成对所述硬件检测与保护单元传回的故障信号进行处理；

所述硬件检测与保护单元，完成对信号采样单元传回的电压、电流信号进行故障检测，将故障信号传回CPLD单元；

所述接口单元，完成对外部接触器、断路器的控制，并将逆变器急停开关的开关量信号传回CPLD单元；同时完成故障信号的采集并及时传回给CPLD单元；

所述触摸屏，为逆变器的人机对话窗口，完成与DSP单元进行通讯，实现对逆变器运行状态的控制，对交直流电压、电流、故障信息的显示。

2.如权利要求1所述的一种T型三电平并联逆变器控制系统，其特征在于：所述CPLD单元配置有18个IO接口以完成输出3个模组PWM驱动信号。

3.如权利要求1或2所述的一种T型三电平并联逆变器控制系统，其特征在于：所述触摸屏完成与上位机进行通信。