[实用新型]基于Z源逆变器的通用实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电力电子逆变技术领域的实验装置，具体是一种基于Z源逆变器的通用实验装置。

背景技术

逆变技术能够将直流形式的电能转换为交流形式的电能，因而在需要进行电能的直交流转换的场合，如交流电机调速和光伏并网发电等领域，得到了广泛的应用。目前常用逆变器采用两电平单相全桥或三相全桥的拓扑结构，同时，为了满足全桥拓扑对于其直流侧电压的要求，系统还常包含了一级直流变换环节。近年，学者FangZ.Peng指出该种逆变拓扑在可靠性、效率、电能质量等方面存在的缺陷，并在其论文《Z-SourceInverter》中提出了一种基于无源Z网络的新型逆变拓扑结构。

发明名称为：“基于新型Z源逆变器的三相光伏并网系统”，申请号为：201210136944.2的中国发明专利申请公开了一种 基于新型Z源逆变器的三相光伏并网系统，其特征在于：太阳能电池板分别连接Z源逆变器的第一输入端和MPPT控制单元，Z源逆变器的输出端连接LC滤波电路的输入端，后者的输出端分别连接电网、霍尔电压传感器的第一输入端和霍尔电流传感器的第一输入端；电网的第一输出端连接霍尔电流传感器的第二输入端，其第二输出端连接霍尔电压传感器的第二输入端；霍尔电流传感器、霍尔电压传感器和温度、湿度数据采集模块的输出端连接数据处理单元；DSP控制模块的一对输入输出端连接MPPT控制单元，另一对输入输出端连接数据处理单元，DSP控制模块的另一路输出端串接PWM信号驱动电路和Z源逆变器的第二输入端。该专利功能单一，不能实现单相并网以及交流电机调速的功能，并不能作为基于Z源结构的快速开发平台。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，满足基于Z源逆变器的多种应用的实验研究，如交流电机调速、光伏并网发电和不间断电源等，使得在该通过实验装置上进行基于Z源逆变器的二次开发更加迅速和便利的基于Z源逆变器的通用实验装置。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该基于Z源逆变器的通用实验装置，其特征在于：包括功率电路模块、信号电路模块、DSP控制模块、IGBT驱动模块以及上位机模块、功率电路模块与信号电路模块连接，信号电路模块和DSP控制模块连接，DSP控制模块和IGBT驱动模块连接，DSP控制模块与上位机连接，IGBT驱动模块与功率电路模块连接。功率电路模块承载直流电能到交流电能变换过程的能量流动，功率电路模块与信号电路模块连接以传输强电到弱电的电压、电流信息，信号电路模块和DSP控制模块连接以传输采样和捕获的电压信息，DSP控制模块和IGBT驱动模块连接以传输PWM驱动信号，DSP控制模块与上位机连接以传输控制与工况信息，IGBT驱动模块与功率电路模块连接以传输驱动信号。

作为优选，本实用新型所述信号电路模块包括：霍尔采样电路、电压过零检测电路和基准电压电路，电压过零检测电路、基准电压电路与霍尔采样电路连接，霍尔采样电路包括霍尔电压采样电路、霍尔电流采样电路和升压电路，霍尔电压采样电路、霍尔电流采样电路分别将功率电路中承载的强电电压电流信号转换为适合DSP模块采集的电压信号，电压过零检测电路将从霍尔电压采样电路中获得交流侧电压信号转换为反映交流侧电压相位的电压信号，基准电压电路与升压电路连接提升待采样的交流电压信号，基准电压电路与DSP模块连接传输基准电压信号。

作为优选，本实用新型所述功率电路模块包括：直流输入端、Z源阻抗网络、三相全桥电路和交流输出接口，直流输入端与Z源阻抗网络连接，Z源阻抗网络与三相全桥电路连接，三相全桥电路与交流输出接口连接。直流输入端与Z源阻抗网络连接以传输直流电能，直流输入端与信号电路模块连接以传输电压电流信号；Z源阻抗网络与三相全桥电路连接以传输直流电能，Z源阻抗网络与信号电路模块连接以传输电压电流信号；三相全桥电路与交流输出接口连接以传输交流电能；电流输出接口与信号电路模块连接以传输电压电流信号。

作为优选，本实用新型所述上位机模块包括可编程控制器和触摸屏，可编程控制器通过转换模块连接DSP控制模块，触摸屏经通讯电缆与可编程控制器连接。上位机模块主要完成整个实验系统数据采集和状态监控，可编程控制器经通讯电缆得到DSP模块采集到的功率电路运行信息以及传输指令信号，触摸屏可反映系统运行信息，并输入指令信号。