[实用新型]基于模型设计的级联式五电平逆变系统有效

专利信息
申请号: 201520511927.1 申请日: 2015-07-15
公开(公告)号: CN204810169U 公开(公告)日: 2015-11-25
发明(设计)人: 李文娟;王超;吴天强 申请(专利权)人: 哈尔滨理工大学
主分类号: H02M7/483 分类号: H02M7/483
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 150080 黑龙*** 国省代码: 黑龙江;23
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摘要:
搜索关键词: 基于 模型 设计 级联 电平 系统
【说明书】:

技术领域

本实用新型属于电力电子技术领域,具体涉及一种基于模型设计的级联式五电平逆变系统。

背景技术

多电平逆变系统凭借较低的谐波含量和良好的电磁兼容性能备受关注,在中压大容量场合,五电平逆变器得到广泛的应用。由于传统的嵌入式开发方式电路复杂,软件代码数量呈现快速增长趋势,因此用其设计开关元件较多的多电平逆变系统存在种种弊端。而且传统的嵌入式开发方式各个阶段独立,设计阶段必须搭建硬件原型进行,开发成本大,手工编程代码,错误多效率低,测试验证只能在软硬件完成之后进行,查错更改难度大,修正费用高,开发周期长,不能满足市场需求。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足,本实用新型提出了基于模型设计的级联式五电平逆变系统,能够在开发过程中不断的测试与验证,使缺陷暴露在设计的初期,而且自动生成代码,解决了手工编程效率低,错误多等问题,提高了系统开发效率,降低了开发成本,缩短了开发周期。

为了达到以上目的,本实用新型采取如下技术方案予以实现:

基于模型设计的级联式五电平逆变系统,包括上位机控制设计部分和下位机执行与被控部分,所述上位机控制设计部分为PC机;所述下位机执行与被控部分包括嵌入式控制器,功率放大器,级联式五电平逆变主电路,负载,传感器,信号调理电路。所述PC机通过数据线与嵌入式控制器的代码输入端建立连接,嵌入式控制器的数据输出端与功率放大器的输入端建立连接,功率放大器的输出端与级联式五电平逆变主电路建立连接,逆变主电路的输出端通过导线分别与负载和传感器建立连接,传感器的输出端与信号调理电路的输入端建立连接,信号调理电路的输出端与嵌入式控制器的输入端建立连接。

进一步,所述级联式五电平逆变主电路由六个基本模块级联构成,每个基本模块结构相同,所述基本模块包括相互并联的直流稳压电源、第一桥臂、第二桥臂,所述第一桥臂和第二桥臂结构相同,所述第一桥臂包括串联连接的第一开关管(T1)和第二开关管(T2),每个开关管均反并联二极,所述桥臂的两个开关管之间的连接点为桥臂的中点。

进一步,所述第一个基本模块(1)的第二桥臂的中点与第二个基本模块(2)的第一桥臂的中点相连接,所述第三个基本模块(3)的第二桥臂的中点与第四个基本模块(4)的第一桥臂的中点相连接,所述第五个基本模块(5)的第二桥臂的中点与第六个基本模块(6)的第一桥臂的中点相连接;第二、四、六个基本模块的第二桥臂的中点相连接,第一、三、五基本模块的第一桥臂的中点分别通过导线与负载建立连接。

进一步,所述嵌入式控制器采用TMS320F28335浮点DSP控制器,通过仿真器与PC机相连。

进一步,所述PC机为台式机,利用Matlab/Simulink设计控制算法模型,经一系列验证与测试,自动生成嵌入式控制器可执行的代码。

相对于现有技术,本实用新型具有的可益效果:

本实用新型利用传感器采集逆变系统输出电压信号,将信号送至嵌入式控制器,实现对系统的电压闭环控制,解决了以往的仿真与控制实施分离的做法造成的模型不匹配问题,因此在发明控制设计过程中,不断完善控制算法,使缺陷暴露在设计初期。

本实用新型采用基于模型设计的方法建立逆变系统的控制算法模型,控制五电平逆变系统,解决了传统嵌入式逆变系统软硬件分离的开发模式,开发时间和所需成本只是传统方法的1/5到1/2左右,体现了基于模型设计方法具有极大的优越性。

本实用新型采用上位机设计控制系统和控制算法,建立控制算法模型,并自动生成代码下载到嵌入式控制器,大大简化了手工编写代码的过程,缩短了控制系统的开发设计周期,降低了成本。

本实用新型设计的逆变系统和控制系统开发方法可以移植到其他的控制系统研究中,具有广阔的应用前景。

附图说明

附图1是本实用新型的结构示意图。

附图2是本实用新型的五电平逆变器装置的结构示意图。

其中,1-第一基本模块;2-第二基本模块;3-第三基本模块;4-第四基本模块;5-第五基本模块;6-第六基本模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

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