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一種帶有鏈式SVG控制裝置的LED洗墻燈組件.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510444403.X

申請日:

2012.12.07

公開號:

CN105065980A

公開日:

2015.11.18

當前法律狀態:

駁回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的駁回 IPC(主分類):F21S 8/00申請公布日:20151118|||實質審查的生效IPC(主分類):F21S 8/00申請日:20121207|||公開
IPC分類號: F21S8/00; F21V17/10; F21V17/12; F21V29/503(2015.01)I; F21V29/74(2015.01)I; F21V31/00; H05B37/02; F21Y101/02(2006.01)N 主分類號: F21S8/00
申請人: 常州輕工職業技術學院
發明人: 丁輝; 姚慶文; 吳正明; 楊謨勝
地址: 213000江蘇省常州市武進區鳴新中路8號
優先權:
專利代理機構: 南京同澤專利事務所(特殊普通合伙)32245 代理人: 蔣全強
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510444403.X

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2019.03.22|||2015.12.16|||2015.11.18

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的駁回|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種LED洗墻燈組件,包括至少一個LED洗墻燈,在所述LED洗墻燈的燈體兩端的底部分別設有進、出風口;所述燈體內的腔室與所述進、出風口形成一散熱風道;在所述進風口處設一風機;多個所述LED洗墻燈通過一空心連接件相串聯連接,即所述空心連接件的兩端分別與前一LED洗墻燈的出風口和后一LED洗墻燈的進風口相連;以及所述LED洗墻燈組件還包括:一適于矯正功率因素的鏈式SVG控制裝置,該鏈式SVG控制裝置連接于所述風機的三相電源的輸入端。

權利要求書

1.一種LED洗墻燈組件,其特征在于,包括至少一個LED洗墻燈,在所述LED洗墻燈的燈體兩端的底部分別設有進、出風口;所述燈體內的腔室與所述進、出風口形成一散熱風道;在所述進風口處設一風機;多個所述LED洗墻燈通過一空心連接件相串聯連接,即所述空心連接件的兩端分別與前一LED洗墻燈的出風口和后一LED洗墻燈的進風口相連;以及所述LED洗墻燈組件還包括:一適于矯正功率因素的鏈式SVG控制裝置,該鏈式SVG控制裝置連接于所述風機的三相電源的輸入端;所述鏈式SVG控制裝置包括:H電橋多聯型的多電平逆變器,其由連接于所述三相電源的三相H橋功率模塊構成,其中,每相H橋功率模塊中增設至少一個備用H電橋單元電路;自動旁路電路,設于各H電橋單元電路的輸出端,且當一H電橋單元電路發生損壞時,將該H電橋單元電路旁路;采樣電路,適于采集所述三相電源的電壓和電流的瞬時值;分相電流獨立控制電路,其與所述采樣電路相連的適于根據所述三相電源的電壓和電流的瞬時值計算出脈寬調制電路所需的正弦調制波的調制比M和相位角;脈寬調制電路,與所述分相電流獨立控制電路相連,用于根據所述正弦調制波的調制比M和相位角對各H電橋單元電路之間采用的載波三角波移相SPWM進行控制;即,當損壞的H電橋單元電路旁路后,該脈寬調制電路適于在保持所述采樣電路的采樣周期不變的基礎上,改變該損壞的H電橋單元電路所在的一相H橋功率模塊的所述載波三角波移相SPWM的載波頻率,以獲得與該相H橋功率模塊中剩余的H電橋單元電路數量相對應的載波三角波移相SPWM的脈沖調制波形。2.根據權利要求1所述的LED洗墻燈組件,其特征在于,所述分相電流獨立控制電路,包括:鎖相環,根據所述三相電源的電壓的瞬時值以跟蹤所述三相電源的電壓相位;無功電流給定模塊,適于根據所述鎖相環得出的電壓相位計算出該電壓相位的余弦量并與一無功電流參考值相乘,以得到實際的無功電流輸出;有功電流給定模塊,適于根據所述鎖相環得出的電壓相位計算出該電壓相位的正弦量,同時根據所述各相H橋功率模塊的直流側電容的電壓平均值與一直流側電容的電壓參考值相減并經過PI控制后再與所述正弦量相乘,以得到實際的有功電流輸出;瞬時電流跟蹤模塊,用于先將所述無功電流給定模塊和有功電流給定模塊輸出的電流疊加,然后減去所述三相電源中的瞬時電流,并通過控制器以計算出所述脈寬調制電路所需的正弦調制波的調制比M和相位角。

說明書

一種帶有鏈式SVG控制裝置的LED洗墻燈組件

技術領域

本發明涉及一種照明領域,尤其涉及一種帶有鏈式SVG控制裝置的LED洗墻燈組件。

背景技術

現有的LED洗墻燈,通常由燈體、燈罩與LED燈組成,LED燈安裝于燈罩內,燈罩安裝于燈體內,散熱效果不好,且由于現有的LED洗墻燈對燈罩的密封通常采用擠入玻璃膠的方式,密封性較差,導致LED洗墻燈的防水性較差,影響LED洗墻燈的使用,并且無法再拆卸;即燈組若發生故障,則無法拆卸透光板更換燈組。所以如何實現透光板和燈體之間的安裝和拆卸方便是本領域的技術難題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種適于方便的裝配和拆卸燈體的LED洗墻燈。

為了解決上述技術問題本發明提供了一種LED洗墻燈,包括:燈體,設于該燈體的頂部出光口上的透光板,兩個對稱安裝于所述燈體兩側的鉸鏈壓條,該鉸鏈壓條沿所述燈體的長度方向分布;鄰近所述燈體的頂部外側分別設有圓形槽,該圓形槽沿所述燈體的長度方向分布;鄰近所述鉸鏈壓條的頸部的內側面上設有沿長度方向分布的筋,所述筋呈圓柱形,并適于與所述圓形槽轉動配合;所述鉸鏈壓條頂部的向內側延伸的末端適于壓緊所述透光板的邊緣;所述鉸鏈壓條的下端部設有用于控制所述末端壓緊所述透光板的螺栓;在所述螺栓的作用下,所述鉸鏈壓條的下端部適于離開所述燈體的側面,所述筋在所述圓形槽內轉動,使所述末端壓緊透光板。

進一步,所述螺栓為鎖緊螺栓,在所述鉸鏈壓條的下端部上開設有螺紋孔,所述螺栓鉆入該螺紋孔,并控制所述鉸鏈壓條的下端部與所述燈體的側面的間隙大小,以使所述末端壓緊透光板。

進一步,所述螺栓為自攻螺栓,在所述燈體上并于所述鉸鏈壓條的下端部與所述燈體側面的間隙下方開設螺紋孔,所述螺栓鉆入該螺紋孔,并控制所述鉸鏈壓條的下端部與所述燈體的側面的間隙大小,以使所述末端壓緊透光板。

進一步,為了防止雨水進入燈體內部,并且能緩沖所述鉸鏈壓條的末端對所述透光板的壓力;所述燈體內設有適于放置所述透光板的一支撐部,該支撐部包括的第一、第二支撐面上設有適于放入防水條的槽,該槽沿所述燈體的長度方向分布,因為透光板放置在支撐部的防水條上,該防水條不僅具有防水的功能,還能緩沖所述鉸鏈壓條的末端對透光板的壓力,進一步防止透光板破損。

進一步,在所述燈體內的支撐體下方的兩側內壁分別設有放置LED光源板的光源板卡槽。

進一步,在燈體的下部兩外側面分別設有鰭片式散熱片有效的對LED光源進行散熱。

進一步,所述燈體的底部兩側分別設有適于裝配底部抱箍的槽,該槽沿所述燈體的長度方向分布。

進一步,在所述末端與所述透光板相接觸的端面上設有適于放入防水條的槽,該槽沿所述燈體的長度方向分布。

進一步,所述燈體內設有適于放置所述透光板的一支撐部,該支撐部與所述末端之間形成一凹槽,該凹槽適于放入“U”字形的防水條,該防水條適于包裹透光板的邊沿。

與現有技術相比,本發明的LED洗墻燈具有如下優點:

(1)本發明利用杠桿原理,通過圓柱形的筋與所述圓形槽轉動配合形成杠桿的支點,在鉸鏈壓條的下端部施加向外側的力的時候,所述鉸鏈壓條的末端即壓緊所述透光板的邊緣;(2)通過螺栓能夠調整所述鉸鏈壓條的末端壓緊所述透光板的邊緣的力的強度,不容易壓破透光板;(3)透光板的安裝便于拆卸,即松開螺栓就可以使所述鉸鏈壓條的末端不在壓緊在透光板上,很容易抽出所述鉸鏈壓條或者透光板,以方便維修。

本發明還要解決的技術問題是提供一種能有效進行通風散熱的LED洗墻燈組件。

為了解決上述技術問題,本發明提供了一種LED洗墻燈組件,包括至少一個上述LED洗墻燈;在所述LED洗墻燈的燈體兩端的底部設有一對進、出風口;所述燈體內的腔室與所述進、出風口形成一散熱風道;在所述進風口處設一風機。

進一步,多個所述LED洗墻燈通過一空心連接件相串聯連接,即所述空心連接件的兩端分別與前一LED洗墻燈的出風口和后一LED洗墻燈的進風口相連。

進一步,所述LED洗墻燈組件還包括:一適于矯正功率因素的鏈式SVG控制裝置,該鏈式SVG控制裝置連接于所述風機的三相電源的輸入端。

所述鏈式SVG控制裝置包括:

H電橋多聯型的多電平逆變器,其由連接于所述三相電源的三相H橋功率模塊構成,其中,每相H橋功率模塊中增設至少一個備用H電橋單元電路;

自動旁路電路,設于各H電橋單元電路的輸出端,且當一H電橋單元電路發生損壞時,將該H電橋單元電路旁路;

采樣電路,適于采集所述三相電源的電壓和電流的瞬時值;

分相電流獨立控制電路,其與所述采樣電路相連的適于根據所述三相電源的電壓和電流的瞬時值計算出脈寬調制電路所需的正弦調制波的調制比M和相位角;

脈寬調制電路,與所述分相電流獨立控制電路相連,用于根據所述正弦調制波的調制比M和相位角對各H電橋單元電路之間采用的載波三角波移相SPWM進行控制;即,當損壞的H電橋單元電路旁路后,該脈寬調制電路適于在保持所述采樣電路的采樣周期不變的基礎上,改變該損壞的H電橋單元電路所在的一相H橋功率模塊的所述載波三角波移相SPWM的載波頻率,以獲得與該相H橋功率模塊中剩余的H電橋單元電路數量相對應的載波三角波移相SPWM的脈沖調制波形。

所述分相電流獨立控制電路,包括:

鎖相環,根據所述三相電源的電壓的瞬時值以跟蹤所述三相電源的電壓相位;

無功電流給定模塊,適于根據所述鎖相環得出的電壓相位計算出該電壓相位的余弦量并與一無功電流參考值相乘,以得到實際的無功電流輸出;

有功電流給定模塊,適于根據所述鎖相環得出的電壓相位計算出該電壓相位的正弦量,同時根據所述各相H橋功率模塊的直流側電容的電壓平均值與一直流側電容的電壓參考值相減并經過PI控制后再與所述正弦量相乘,以得到實際的有功電流輸出;

瞬時電流跟蹤模塊,用于先將所述無功電流給定模塊和有功電流給定模塊輸出的電流疊加,然后減去所述三相電源中的瞬時電流,并通過控制器以計算出所述脈寬調制電路所需的正弦調制波的調制比M和相位角。

與現有技術相比,本發明的LED洗墻燈組件具有如下優點:

(1)通過利用所述燈體內的腔室與所述進、出風口形成一散熱風道進行有效散熱,避免了LED光源由于高溫造成使用壽命短的問題;(2)通過LED洗墻燈的串聯,使一個風機就能進行多個LED洗墻燈的散熱通風作用,節約了成本;(3)利用所述鏈式SVG裝置,矯正由于電機工作造成電網的功率因素下降的問題,提高了變壓器的利用率;(4)在所述鏈式SVG裝置中設有備用H橋單元電路,能再一H橋單元電路發生故障時,把該故障的H橋單元電路自動旁路,并且保證H電橋多聯型多電平逆變器正常工作,即,矯正電網功率因素;(5)并且在該H橋功率模塊發生損壞時,無需停機檢修,保證了電網的穩定;(6)脈寬調制電路調節發生損壞的一相H橋功率模塊的調制波,有效的避免了諧波產生;(7)通過分相電流獨立控制實現了三相電源不平衡輸出的補償問題。

本發明還要解決的技術問題是提供一種適于方便裝配和拆卸燈體的LED洗墻燈的裝配方法,

為了解決上述技術問題,本發明一種LED洗墻燈的裝配方法,包括:

①在所述燈體內的光源板卡槽中放置LED光源板,在所述燈體內的支撐部與所述末端之間形成的凹槽中放入“U”字形的防水條,再放入透光板以使防水條適于包裹透光板的邊沿;

②在所述燈體兩側分別安裝鉸鏈壓條;

其中,所述筋插入所述圓形槽內,并適于與所述圓形槽轉動配合;

③在所述鉸鏈壓條的下端部設有用于控制所述鉸鏈壓條頂部的末端壓緊所述透光板的螺栓;

在所述螺栓的作用下,所述鉸鏈壓條的下端部適于離開所述燈體的側面,所述筋在所述圓形槽內轉動,使所述末端壓緊透光板。

進一步,所述螺栓為鎖緊螺栓,在所述鉸鏈壓條的下端部上開設有螺紋孔,所述螺栓鉆入該螺紋孔,并控制所述鉸鏈壓條的下端部與所述燈體的側面的間隙大小,以使所述末端壓緊透光板。

進一步,所述螺栓為自攻螺栓,在所述燈體上并于所述鉸鏈壓條的下端部與所述燈體側面的間隙下方開設螺紋孔,所述螺栓鉆入該螺紋孔,并控制所述鉸鏈壓條的下端部與所述燈體的側面的間隙大小,以使所述末端壓緊透光板。

與現有技術相比,本發明的LED洗墻燈的裝配方法具有如下優點:

(1)本發明利用杠桿原理,通過圓柱形的筋與所述圓形槽轉動配合形成杠桿的支點,在鉸鏈壓條的下端部施加向外側的力的時候,所述鉸鏈壓條的末端即壓緊所述透光板的邊緣;(2)通過螺栓能夠調整所述鉸鏈壓條的末端壓緊所述透光板的邊緣的力的強度,不容易壓破透光板;(3)透光板的安裝便于拆卸,即松開螺栓就可以使所述鉸鏈壓條的末端不再壓緊在透光板上,很容易抽出所述鉸鏈壓條或者透光板,以方便維修。

附圖說明

為了使本發明的內容更容易被清楚的理解,下面根據的具體實施例并結合附圖,對本發明作進一步詳細的說明,其中

圖1本發明的LED洗墻燈的一種實施方式的剖面圖;

圖2本發明的LED洗墻燈的另一種實施方式的剖面圖;

圖3本發明的LED洗墻燈組件的連接示意圖;

圖4本發明的風機連接三相電源和鏈式SVG裝置的結構示意圖;

圖5本發明的H電橋多聯型的多電平逆變器的電路結構圖;

圖6本發明的分相電流獨立控制電路的結構框圖;

圖7本發明的載波三角波同相單層層疊SPWM調制的波形圖;

圖8本發明的發生H電橋單元模塊發生故障前的脈沖生成時序;

圖9本發明的第一種故障H電橋單元模塊被旁路后的脈沖生成時序;

圖10本發明的第二種故障H電橋單元模塊被旁路后的脈沖生成時序。

圖中,1燈體、2透光板、3鉸鏈壓條、4圓形槽、5筋、6-1鎖緊螺栓、6-2螺紋孔、6-3自攻螺栓、7-1第一支撐面、7-2第二支撐面、8防水條、9光源板、10鰭片式散熱片、11底部抱箍、12洗墻燈支架,13腔室,14風機,15空心連接件。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明:

實施例1

見圖1、2,一種LED洗墻燈,包括:燈體1,設于該燈體1的頂部出光口上的透光板2,兩個對稱安裝于所述燈體兩側的“F”字形的鉸鏈壓條3,該鉸鏈壓條3沿所述燈體1的長度方向分布;鄰近所述燈體1的頂部外側分別設有圓形槽4,該圓形槽4沿所述燈體1的長度方向分布;鄰近所述鉸鏈壓條3的頸部的內側面上設有沿長度方向分布的筋5,所述筋5呈圓柱形,并適于與所述圓形槽4轉動配合;所述鉸鏈壓條3頂部的向內側延伸的末端適于壓緊所述透光板2的邊緣;所述鉸鏈壓條3的下端部設有用于控制所述末端壓緊所述透光板2的螺栓;在所述螺栓的作用下,所述鉸鏈壓條3的下端部適于離開所述燈體1的側面,所述筋5在所述圓形槽4內轉動,使所述末端壓緊透光板2。

實施例1中所述螺栓的結構包括以下兩種實施方式:

實施方式一:所述螺栓為鎖緊螺栓6-1,在所述鉸鏈壓條3的下端部上開設有螺紋孔6-2,所述鎖緊螺栓6-1鉆入該螺紋孔6-2,并控制所述鉸鏈壓條3的下端部與所述燈體1的側面的間隙大小,以使所述末端壓緊透光板2;螺栓也可以采用圓頭螺栓或者平頭螺栓,其中螺栓也可稱為螺釘。

實施方式二:所述螺栓為自攻螺栓6-3,在所述燈體1上并于所述鉸鏈壓條3的下端部與所述燈體1側面的間隙下方開設螺紋孔6-2,所述自攻螺栓6-3鉆入該螺紋孔6-2,并控制所述鉸鏈壓條3的下端部與所述燈體的側面1的間隙大小,以使所述末端壓緊透光板2。

所述燈體1內設有適于放置所述透光板的支撐部,該支撐部包括的第一支撐面7-1、第二支撐面7-2上設有下防水條槽(圖中未標出),該下防水條槽適于放入下防水條,該下防水條槽體沿所述燈體1的長度方向分布。

所述下防水條可以是L型包邊防水條(圖中未標出),即包裹所述透光板2與所述支撐部相接處的直角邊;并且該下防水條可以是中空結構的,以便于增加防水條的彈性。

在所述鉸鏈壓條3頂部的末端與透光板2相接觸的端面上也設有上防水條槽,該上防水條槽適于放置上防水條(圖中未標出),該上防水條槽體沿所述燈體1的長度方向分布,當該上防水條槽體放入相應防水槽之后,即更好的起到防水的作用,也起到進一步緩沖所述末端與透光板2的壓力,有效的避免透光鏡2破損。同樣所述上防水條也可以是中空結構,以增加防水條的彈性。

防水條的還可以包括下列方式,如圖1和2所示,即所述支撐部與所述末端之間形成一凹槽,該凹槽適于放入“U”字形的防水條8,該防水條8適于包裹透光板2的邊沿。

在所述燈體1內的支撐部下方的兩側內壁分別設有放置光源板9的光源板卡槽,所述光源板9為LED光源板。

在所述燈體1的下部兩外側面分別設有鰭片式散熱片10。

在所述燈體1的底部兩側分別設有適于裝配底部抱箍11的槽,該槽沿所述燈體1的長度方向分布。

所述底部抱箍11固定于洗墻燈支架12上,該底部抱箍11上有螺紋孔,適于轉入螺栓使所述底部抱箍11固定于洗墻燈支架12上

實施例2

見圖1、2,在實施例1的基礎上一種LED洗墻燈的裝配方法,包括:

①在所述燈體1內的光源板卡槽中放置LED光源板10,,在所述燈體1內的支撐部與所述末端之間形成的凹槽中放入“U”字形的防水條8,再放入透光板2以使防水條8適于包裹透光板2的邊沿;

②在所述燈體1兩側分別安裝鉸鏈壓條3;

其中,所述筋5插入所述圓形槽4內,并適于與所述圓形槽5轉動配合;

③在所述鉸鏈壓條3的下端部設有用于控制所述鉸鏈壓條3頂部的末端壓緊所述透光板2的螺栓;

在所述螺栓的作用下,所述鉸鏈壓條3的下端部適于離開所述燈體1的側面,所述筋5在所述圓形槽4內轉動,使所述末端壓緊透光板2。

實施例2實現步驟③包括以下兩種實施方式:

實施方式一:所述螺栓為鎖緊螺栓6-1,在所述鉸鏈壓條3的下端部上開設有螺紋孔6-2,所述鎖緊螺栓6-1鉆入該螺紋孔6-2,并控制所述鉸鏈壓條3的下端部與所述燈體1的側面的間隙大小,以使所述末端壓緊透光板2;螺栓也可以采用圓頭螺栓或者平頭螺栓。

實施方式二:所述螺栓為自攻螺栓6-3,在所述燈體1上并于所述鉸鏈壓條3的下端部與所述燈體1側面的間隙下方開設螺紋孔6-2,所述自攻螺栓6-3鉆入該螺紋孔6-2,并控制所述鉸鏈壓條3的下端部與所述燈體的側面1的間隙大小,以使所述末端壓緊透光板2。

實施例3

見圖2和3,在實施例1的基礎上的一種LED洗墻燈組件,包括至少一個上述LED洗墻燈;在所述LED洗墻燈的燈體1兩端的底部設有一對進、出風口;所述燈體1內的腔室13與所述進、出風口形成一散熱風道;在所述進風口處設一風機14。如圖3所示,在所述燈體的兩端的底部設有進、出風口,這樣可以起到一定的防水作用,當然也可以根據需要在兩端的側面開口。

多個所述LED洗墻燈通過一空心連接件15相串聯連接,即所述空心連接件15的兩端分別與前一LED洗墻燈的出風口和后一LED洗墻燈的進風口相連,所述風機14設于所述前一LED洗墻燈的進風口。

所述LED洗墻燈組件還包括:一適于矯正功率因素的鏈式SVG控制裝置,該鏈式SVG控制裝置連接于所述風機14的三相電源的輸入端。

所屬三相電源也可以通過變壓器進行適當降壓后與風機14相連。

如圖4-5所示,所述鏈式SVG控制裝置包括:

H電橋多聯型的多電平逆變器,其由連接于所述三相電源的三相H橋功率模塊構成,其中,每相H橋功率模塊中增設至少一個備用H電橋單元電路;自動旁路電路,設于各H電橋單元電路的輸出端,且當一H電橋單元電路發生損壞時,將該H電橋單元電路旁路;采樣電路,適于采集所述三相電源的電壓和電流的瞬時值;分相電流獨立控制電路,其與所述采樣電路相連的適于根據所述三相電源的電壓和電流的瞬時值計算出脈寬調制電路所需的正弦調制波的調制比M和相位角;脈寬調制電路,與所述分相電流獨立控制電路相連,用于根據所述正弦調制波的調制比M和相位角對各H電橋單元電路之間采用的載波三角波移相SPWM進行控制;即,當損壞的H電橋單元電路旁路后,該脈寬調制電路適于在保持所述采樣電路的采樣周期不變的基礎上,改變該損壞的H電橋單元電路所在的一相H橋功率模塊的所述載波三角波移相SPWM的載波頻率,以獲得與該相H橋功率模塊中剩余的H電橋單元電路數量相對應的載波三角波移相SPWM的脈沖調制波形。

見圖6,所述分相電流獨立控制電路,包括:

鎖相環,根據所述三相電源的電壓的瞬時值以跟蹤所述三相電源的電壓相位;無功電流給定模塊,適于根據所述鎖相環得出的電壓相位計算出該電壓相位的余弦量并與一無功電流參考值相乘,以得到實際的無功電流輸出;有功電流給定模塊,適于根據所述鎖相環得出的電壓相位計算出該電壓相位的正弦量,同時根據所述各相H橋功率模塊的直流側電容的電壓平均值與一直流側電容的電壓參考值相減并經過PI控制后再與所述正弦量相乘,以得到實際的有功電流輸出;瞬時電流跟蹤模塊,用于先將所述無功電流給定模塊和有功電流給定模塊輸出的電流疊加,然后減去所述三相電源中的瞬時電流,并通過控制器以計算出所述脈寬調制電路所需的正弦調制波的調制比M和相位角。

其中參考電流為期望的補償電流,直流電壓參考值為期望的補償電壓。

所述脈寬調制電路涉及SPWM脈寬調制法,該SPWM脈寬調制法是用一正弦波做調制波,以F倍于正弦調制波頻率的三角波做載波進行波形比較而產生的一組幅值相等,寬度正比于正弦調制波的矩形脈沖列來等效正弦波,從而控制開關器件(即多電平逆變器中的開關器件)的通斷。

本發明采用載波三角波移相SPWM控制和載波三角波層疊式SPWM控制的混合控制算法:從整體而言,各H電橋單元電路之間采用載波三角波移相SPWM控制,而單個H電橋單元電路采用層疊式SPWM控制的方法,這種調制方法,輸出諧波含量小,開關頻率低,且能夠很好地解決逆變效率低的問題。

載波三角波移相SPWM控制法,是指對于N個H電橋單元電路,采用N個相位不同,但頻率和幅值相同的載波三角波與同一個正弦調制波進行比較,產生出N組SPWM控制脈沖波形分別去控制N個H橋,使各個H電橋單元電路都輸出基波電壓相同的SPWM電壓波形,然后再將這N個H電橋單元電路輸出的SPWM電壓波形進行疊加而合成出SPWM多電平電壓波形。

N個載波三角波的初相位角應該依次移開一個角度,若采用雙極性載波三角波,這個角度為;若是單極性載波三角波,角度為。

載波三角波層疊式SPWM控制法是應用比較早的一種多電平逆變器的SPWM調制法。載波三角波層疊式SPWM調制法可以分為兩種,即單層層疊式SPWM調制法和多層層疊式SPWM調制法,該兩種方法都能達到本專利的技術效果。

載波三角波單層層疊式SPWM調制法根據兩個三角載波的相位關系又可分為載波三角波反相單層層疊SPWM調制法(兩個載波三角波的相位相反)和載波三角波同相單層層疊SPWM調制法(兩個載波三角波的相位相同)。載波三角波反相單層層疊SPWM調制法和載波三角波同相單層層疊SPWM調制法這兩中調制方法沒有什么優劣之分,本發明采用載波三角波同相單層層疊SPWM調制法。

在載波三角波同相單層層疊SPWM調制法中,兩個載波三角波和的相位相同,其工作波形如圖7所示。其中和為橫軸上、下層的載波三角波,為正弦調制波。用正弦波與三角波進行比較,在正弦波大于三角波的部分會產生輸出SPWM脈沖,在正弦波小于三角波的部分會產生輸出電壓的零脈沖。由于與是同相的,也就是說與不對稱于坐標橫軸,所以通過正弦波與三角波的比較,產生的輸出電壓SPWM波形的正半周與負半軸是不相同的。

任取一個H電橋單元電路進行研究,從功率角度分析。設為H電橋單元電路的輸出電壓,為相電流,為輸出電壓和相電流的夾角,則H電橋單元電路吸收的有功功率為:,可見,通過改變H電橋單元電路輸出電壓大小、相電流大小以及它們之間的夾角就能夠改變H橋吸收的有功功率。因為相電流的大小和方向固定,所以只能改變H電橋單元電路輸出電壓的大小和方向,即對應到脈寬調制電路輸出的調制比M和移相角。

鏈式SVG的控制策略采用分層的控制結構:上層控制主要確定總的有功和無功功率,下層控制主要是調節有功在該相各H橋之間的合理分配,保證直流側電容電壓平衡。本發明上層控制的方法采用分相電流獨立控制,計算出期望的調制波的調制比和相位角,將各橋直流側電壓的誤差量化為正弦函數疊加在該H電橋單元電路的調制波上,對每一個H電橋單元電路的調制波相位進行微調,調節有功在各H電橋單元電路之間的分配。

鏈式SVG的三相直流側不存在耦合關系,因而可以實現分相控制,對三相系統分別補償,對平衡系統和不平衡系統都會有比較好的補償效果。前段中提出的控制策略,其上層控制采用電流狀態完全解耦控制,暫態響應快,穩定性好,但是控制器設計時只考慮了三相平衡時的情況,并沒有考慮到三相系統不平衡的問題。對電網質量調查表明,電網電壓或多或少存在相位或者幅值的不對稱,也就是說在實際情況中,三相系統大多是不平衡的。

自動旁路電路,采用自動旁路技術,自動旁路技術就是直接將故障功率模塊交流側旁路,從而實現故障模塊與裝置的分離。通過在每個功率單元模塊的輸出側設置一個旁路機構來實現自動旁路。

可以采用在各H電橋單元電路的輸出端設有一繼電器,利用控制常開和常閉狀態來實現故障H電橋單元電路與該相H橋功率模塊分離;也可以采用整流橋和晶閘管,各H電橋單元電路的輸出端連接到兩對二極管組成的整流橋,所以晶閘管始終處于正向壓降下。當監控系統檢測到功率模塊內部故障時,立即封鎖IGBT脈沖,并觸發晶閘管導通,實現旁路分離;或者采用雙向晶閘管。

當某一相H橋功率模塊中有故障H電橋單元電路被旁路以后,如果脈寬調制電路輸出的正弦調制信號的脈沖發送還是按照正常運行時發送,而該鏈式SVG控制系統的輸出卻只有N個H電橋單元電路輸出電壓疊加,諧波含量將會增加。因此,對于剩下的N個非故障H電橋單元電路,調制策略需作相應的調整。

因為載波三角波層疊式SPWM只是在單個H電橋單元電路內部起作用,因此故障模塊分離對載波三角波層疊式SPWM調制沒有影響,只對載波三角波移相SPWM造成影響。所以,為了方便分析,只對載波三角波移相SPWM進行分析。設N+1個H電橋單元電路串聯時,該鏈式SVG控制系統的載波頻率為1/Tc,采樣周期為Ts,載波為單極性時,采樣周期Ts=Tc/[2(N+1)]。下面給出故障H電橋單元電路分離后兩種常用的調整方法。

第一種方法:Tc不變,Ts變化

為了簡化分析,選擇故障前,設所述多電平逆變器個數為n+1=6,則各相H橋功率模塊的采樣周期Ts=Tc/12,在0/6Ts、Ts/7Ts、2Ts/8Ts、3Ts/9Ts、4Ts/10Ts、5Ts/11Ts時刻一次采樣調制波,并比較生成相應的觸發脈沖,如圖8所示。

若某一H電橋單元電路因發生故障被分離后(假設第一個H電橋單元電路被分離),如不對調制策略作相應調整,則剩余N個非故障H電橋單元電路的脈沖生成時序如圖9(a)所示。從圖中可以看出H電橋單元電路0和H電橋單元電路2之間的采樣間隔是2Ts,但是其他功率H電橋單元電路之間的采樣間隔是Ts,這明顯不符合載波移相SPWM調制的基本原理。SVG裝置的輸出電壓的諧波含量必然增加。

設載波周期不變,仍然為Tc,但是將采樣周期在Tc內重新調整。如圖9(b)所示,由于故障后,所述多電平逆變器的數量變為5,從而調制后的采樣周期為Ts’=Tc/10。這樣將產生N=5的完整的載波移相輸出脈沖。

該方法通過改變故障相(發生故障的H電橋單元電路所在的一相H橋功率模塊)的采樣周期來調整該相載波移相SPWM的開關調制策略。對該相來說,可以起到很好的調節作用。

第二種方法:Tc變化,Ts不變

當第一個H電橋單元電路發生故障被分離時,保持采樣周期Ts不變,調整該相的載波三角波周期。如圖10所示。

調整后故障相的載波周期為Tc’,保持其他非故障相的載波周期Tc不變。調整后的脈沖時序如圖10(b)所示:在0/5Ts、Ts/6Ts、2Ts/7Ts、3Ts/8Ts、4Ts/9Ts時刻,一次采樣調制波生成H橋功率模塊的觸發脈沖。這樣,得到了完整的N=5的載波移相SPWM脈沖調制波形。由于故障相的采樣周期在故障模塊分離前后沒有改變,故障分離后,仍能保證三相電流采樣的同步性。

所述分相電流獨立控制電路的工作方法。見圖6,圖中、、、為采集電路采集到三相電壓瞬時值;、、為PLL跟蹤到的三相電源的電壓相位;、、、為各相無功電流參考值;、、為各相H橋功率模塊的直流側電容的電壓平均值;直流側電容的電壓參考值;、、為采集電路采集到三相電流瞬時值;通過相應的PI控制器可以計算SVG輸出電壓的參考信號,再進一步根據瞬時無功理論計算出相應的各相無功電流參考值和直流側電容的電壓參考值。上述獲得各相無功電流參考值和直流側電容的電壓參考值的具體方法詳見文獻:楊君,王兆安,邱關源.單相電路諧波及無功電流的一種檢測方法[J],電工技術學報,1996(3),11(3):42-46;蔣斌,顏鋼鋒,趙光宙.單相電路瞬時諧波及無功電流實時檢測新方法[J].電力系統自動化,2000(11):36-39。

顯然,上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例,而并非是對本發明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說,在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本發明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之中。

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