[发明专利]一种燃料电池DC/AC变换器系统

说明书

技术领域

一种燃料电池的DC/AC变换器系统，其特点是由IGBT构成的功率模块，集成驱动模块构成的驱动模块，DSP芯片构成的控制模块，PC监控模块及电源模块组成。由于对开关等元器件参数经过优化，电源利用效率高，可靠性好，能实现实时监控。本发明涉及一种燃料电池的DC/AC变换器系统，属于电力电子技术领域。

背景技术

与传统的电池如铅酸电池、锌镍电池一样，燃料电池输出的是直流电能，但是实际生产、生活中的大多数用电设备使用的是交流电能，公共电网也大多采用交流的形式传输电能。所以，无论是直接给用电设备供电还是燃料电池并网发电，均需将燃料电池输出的直流电能转换为交流电能。

DC/AC变换器是应用电力电子(Power Electronics)器件，将直流电能变换为交流电能的一种静止变流装置。

DC/AC变换技术是一门发展比较成熟的技术，已在生产实践中得到广泛应用。但是，近年来，随着DC/AC变换器应用领域的拓展及其相关技术的发展，对DC/AC变换技术提出了新的要求。首先，随着光伏发电、风能发电和燃料电池发电等新发电技术的快速发展，DC/AC变换器在这些应用领域也得到进一步的拓展。配合新的发电装置使用并不能把原有的变换技术做简单的移植，新的发电装置有各自独特的工作特性，为适应这些特性，建立DC/AC变换器与新的供电装置的兼容性，需要在原有DC/AC变换技术的基础上做出新的研究。其次，随着新的电力电子器件的出现、新的电路拓扑的发展、新的调制方法的研究应用、控制计算机性能的提高和应用领域的扩展，DC/AC变换技术也呈现出高频化、数字化、智能化和高电压大电流化等新的发展趋势，这更加剧了DC/AC变换器的EMI(Electromagnetic Interference)问题，如何利用数字化控制器快速、精确的计算功能，以及如何应用新的调制技术降低DC/AC变换器EMI水平、提高系统的电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility，EMC)成为新的亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是在于克服上述缺陷，提供一种兼容性强、结构简单、响应快速准确的一种应用于燃料电池的DC/AC变换器系统。

本发明采用的技术方案是：一种应用于燃料电池的DC/AC变换器，它主要由五个模块组成：IGBT构成的驱动模块，集成驱动模块构成的功率模块。DSP芯片TMS320LF2407A构成的控制模块，PC监控模块及电源模块。

功率驱动模块构成的主电路，输入为直流电压U_d，通过开关器件的开关动作，实现电压SPWM正弦脉宽调制，输出为V_i，经LC滤波后输出电压V_o。

DSP控制模块主要负责实现整个系统的控制，它采样输入电压U_d，输出电压V_o，输出电流i_o，根据一定的闭环控制算法，实现SPWM波形的输出，同时实现系统的控制、保护及通讯等功能。

驱动电路的作用是将控制电路输出的脉冲放大到足以驱动开关器件，其重要性在于开关器件的开关特性与驱动电路的性能密切相关。设计优良的驱动电路能改善开关器件的开关特性，从而减小开关损耗，提高电源的效率及开关器件工作的可靠性。

PC监控模块用于在调试过程中实时监控系统的运行状态。

电源模块负责给DSP控制、IGBT驱动等模块提供稳定的供电电源。

本发明具有如下有优点：

1.优化元件，减少系统成本。

2.损耗低，电源利用效率高。

3.可靠性高，能实现实时监控。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的功率模块及元件参数。

具体实施方式

电源模块开始供电(电压＝Ud)，IGBT驱动模块、DSP控制模块、集成驱动模块、PC监控模块获得电能。IGBT驱动模块驱动功率模块的开关器件，然后功率模块输出电压V_i，经LC滤波后输出电压V_o，DSP模块采样输入电压U_d，输出电压V_o，输出电流i_o，根据一定的闭环控制算法，实现SPWM波形的输出，紧接着IGBT驱动模块获SPWM脉冲并放大到足以驱动开关器件。在整个过程中，PC监控模块用于在调试过程中实时监控系统的运行状态。