本发明专利技术公开了一种单极性调制的单相并网逆变器电流预测控制方法，先根据输出交流电压值Vg正、负判断D0(n)，产生第一开关管S1的占空比DS1(n)和第二开关管S2占空比DS2(n)，同时根据(n-1)TS阶段的电感电流iL(n-1)和占空比D1(n-1)对nTS阶段的电感电流iL(n)预测，再根据电感电流的给定计算nTS阶段D1(n)，最后通过“收敛运算”进行中值处理计算第三开关管S3占空比DS3(n)和第四开关管S4的占空比DS4(n)，分别产生PWM波来控制四个开关管。本发明专利技术单极性调制的单相并网逆变器电流预测控制方法，结合单极性调制和预测控制算法，能够减小系统功率管开关损耗和电磁干扰。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于并网型逆变电源的电流控制
，具体涉及一种单极性调制的单 相并网逆变器电流预测控制方法。
技术介绍
随着全球性的能源危机和环境污染的日益严重，可再生能源的开发和利用越来越 受人类的重视。逆变器作为风力、光伏等非水电可再生能源直流侧与交流配电系统间进行 能量变换的中间环节，其安全性、可靠性、逆变效率、制造成本等因素，对光伏发电系统的整 体经济效益具有重要作用。因此，高质量逆变器已成为电源技术的重要研宄对象。各种针 对单相并网逆变器的控制、调制策略被相继提出，并且得到了深入的发展与广泛的应用。 目前，应用于逆变器的正弦脉宽调制（SPWM)策略主要有双极性SPWM调制和单极 性SPWM调制两种，其中：双极性SPWM开关管都是以高频工作，开关管的开关损耗较大，电 磁干扰较大，开关谐波较大；单极性SPWM开关管，一半是以高频工作，另外一半是以低频工 作，开关管的开关损耗较小，电磁干扰较小，开关谐波较小。应用于并网逆变器的电流控制 策略有滞环控制、PI控制和电流预测控制等。其中：滞环控制控制简单，但电流纹波较大、 开关损耗过高；PI控制技术应用广泛，但电流较小时存在相位差，导致功率因数较低；电流 预测控制基于线性控制，通过预测下一时刻的参考电流，与当前输出电流比较，通过占空比 生成PWM波，使输出电流准确跟踪给定的电流。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，可以 使输出电流准确跟踪给定的电流，降低开关损耗，减小电磁干扰。本专利技术所采用的技术方案是，一种单极性调制的单相并网逆变器电流预测控制方 法，具体按照以下步骤实施： 步骤1、在单相并网逆变器的电路中的（n_l)Ts时刻采样中断，得到（n_l)Ts时刻 的电感电流值ijn-l)、输入直流电压值Vd。、输出交流电压值Vg、(n-1)TS周期内第四开关管 S4 的占空KDjn-l)， 其中，Ts为开关周期； 步骤2、判断输出交流电压值Vg> 0是否成立，如果不成立，则转到步骤3;如果成 立，则转到步骤8 ; 步骤3、则DQ(n) = 0, 0^-1)]!。!^期内第一开关管S1的占空比Dsl(n) = 0,第二 开关管S2的占空比DS2(n)与第一开关管S1的占空比互补为DS2(n) = 1，通过公式⑴计 算nTJt刻的电感电流预测值（（〃）：(1) 其中，ni= 7; no 步骤4、判断匕是否成立，如果成立，则nTs周期内第四开关管 S4的占空比Ds4(n)为Ds4(n) =l，nTs周期内第三开关管S3的占空比DS3(n)与第四开关管S4的占空比互补为DS3 (n) = 0,转到步骤13;如果不成立，则转到步骤5; 步骤5、判断〇)<(")-吾(>:,+()是否成立，如果成立，则nTs周期内第四开 关管S4的占空比Ds4(n)为Ds4(n) =0，nTs周期内第三开关管S3的占空比DS3(n)与第四开 关管S4的占空比互补为DS3(n) = 1，转到步骤13;如果不成立，则转到步骤6; 步骤6、将nTs时刻电感上的电流给定值i (n)赋值给nTs周期内电感电流的平 均值（（"），即：(2) 通过公式⑴中得到的电感电流预测值U〃:)计算nTs周期内第四开关管S4的占 空比的预测值D,(n)为：(3) 步骤7、根据公式（4)计算经过中值处理后的第四开关管S4的占空比Ds4(n):(4) F 其中，A(")=f为nTs周期内稳态时第四开关管S4的占空比； dc 经过中值处理后的第三开关管S3的占空比DS3(n) = 1-Ds4(n); 步骤8、则DQ(n) = 1，0^-1)]!。!^期内第一开关管S1的占空比Dsl(n) = 1，第二 开关管S2的占空比DS2(n)与第一开关管S1的占空比互补为DS2(n) =0,通过公式（5)计 算印时刻的电感电流预测值4 (?):(5) 步骤9、判断〇M(") +吾(丨《_-匕)是否成立，如果成立，nTs周期内第四开关 管S4的占空比Ds4(n)为Ds4(n) =l，nTs周期内第三开关管S3的占空比DS3(n)与第四开关 管S4的占空比互补为DS3 (n) = 0,转到步骤13;如果不成立，则转到步骤10; 步骤10、判断⑷匕是否成立，如果成立，则nTs周期内第四开关管 S4的占空比Ds4(n)为Ds4(n) =0，nTs周期内第三开关管S3的占空比DS3(n)与第四开关管 S4的占空比互补为DS3(n) = 1，转到步骤13 ;如果不成立，则转到步骤11 ; 步骤11、将nTs时刻电感上的电流给定值itof(n)赋值给nTs周期内电感电流的平 均值（.（"），即：(6) 通过公式（5)中得到的电感电流预测值（⑷计算nTs周期内第四开关管S4的占 空比的预测值Djn)为：(7) 步骤12、根据公式（8)计算经过中值处理后的第四开关管S4的占空比Ds4(n):(8) V,+V 其中，A(")=-V^为nTs周期内稳态时第四开关管S4的占空比； Kk 经过中值处理后的第三开关管S3的占空比DS3(n) =l_Ds4(n); 步骤13、产生占空比为Dsl(n)的PWM波来控制第一开关管S1，产生占空比为DS2(n) 的PWM波来控制第二开关管S2,产生占空比为DS3 (n)的PWM波来控制第三开关管S3,产生 占空比为Ds4(n)的PWM波来控制第四开关管S4。 本专利技术的特点还在于： 得到步骤6中公式（3)的具体过程为： 在（n-1) 1和nTs两个周期内，电感电流正半周时： 印周期内，nT3时刻的电感电流込(n)增加到电感电流在nTs阶段内峰值的增量 AiL+ (n)为：(9) nTjt刻的电感电流ijn)增加到电感电流在nTsM段内峰值的平均值为（ 为：(10) 电感电流在nTs阶段内峰值减小到〇1+1)!^时刻的电感电流ijn+l)的变化量 AiL- (n)为：(11) 电感电流在nTs阶段内峰值减小到〇1+1)1^时刻的电感电流ijn+l)的平均值 I(")为: 在保证式（14)中0?有实数解，且Djn) e ，可以得到如下关系式：(15) 在式（15)的条件下，根据式（14)得到Djn)在印阶段的值，解即为：(16)。 得到步骤11中式（7)的具体过程为： 在（n_l) 1^和nT s两个周期内，电感电流负半周时： nTs周期内，nT s时刻的电感电流U (n)增加到电感电流在nTs阶段内峰值的增量A iL+ (n)为， (17) 印时刻的电感电流ijn)增加到电感电流在印阶段内峰值的平均值为 为：(18) 电感电流在nTs阶段内峰值减小到（n+l)Tjt刻的电感电流i Jn+1)的变化量 A iL- (n)为：(19) 电感电流在nTs阶段内峰值减小到（n+l)Tjt刻的电感电流ijn+l)的平均值 Z丨（")为：(20) 电感电流在nTsM段内平均值为（（")为：(21) 得： 在保证式（22)中0?有实数解，且Djn)e ，可以得到如下关系式：(23) 在式（23)的条件下，根据式（22)得到Djn)在印阶段的值，解即为： 步骤1单相并网逆变器的电路包括输入直流电压Vd。，输入直流电压Vd。的正极分 别连接有第一开关管S1的集电极、第三开关管S3的集电极，输入直本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种单极性调制的单相并网逆变器电流预测控制方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、在单相并网逆变器的电路中的(n‑1)TS时刻采样中断，得到(n‑1)TS时刻的电感电流值iL(n‑1)、输入直流电压值Vdc、输出交流电压值Vg、(n‑1)TS周期内第一开关管S1的占空比D1(n‑1)，其中，TS为开关周期；步骤2、判断输出交流电压值Vg≥0是否成立，如果不成立，则转到步骤3；如果成立，则转到步骤8；步骤3、则D0(n)＝0，(n1‑1)n0TS周期内第一开关管S1的占空比DS1(n)＝0，第二开关管S2的占空比DS2(n)与第一开关管S1的占空比互补为DS2(n)＝1，通过公式(1)计算nTS时刻的电感电流预测值i^L(n)=iL(n-1)+TsL[Vdc·D1(n-1)-Vg]---(1)]]>其中，n1=nn0;]]>步骤4、判断是否成立，如果成立，则nTS周期内第四开关管S4的占空比DS4(n)为DS4(n)＝1，nTS周期内第三开关管S3的占空比DS3(n)与第四开关管S4的占空比互补为DS3(n)＝0，转到步骤13；如果不成立，则转到步骤5；步骤5、判断是否成立，如果成立，则nTS周期内第四开关管S4的占空比DS4(n)为DS4(n)＝0，nTS周期内第三开关管S3的占空比DS3(n)与第四开关管S4的占空比互补为DS3(n)＝1，转到步骤13；如果不成立，则转到步骤6；步骤6、将nTS时刻电感上的电流给定值iLref(n)赋值给nTS周期内电感电流的平均值即：iL‾(n)=iLref(n)---(2)]]>通过公式(1)中得到的电感电流预测值计算nTS周期内第四开关管S4的占空比的预测值D1(n)为：D1(n)=1-1-(TsVg+2L[iL‾(n)-i^L(n)]TsVdc)---(3)]]>步骤7、根据公式(4)计算经过中值处理后的第四开关管S4的占空比DS4(n)：DS4(n)=D1(n)+D2(n)2---(4)]]>其中，为nTS周期内稳态时第四开关管S4的占空比；经过中值处理后的第三开关管S3的占空比DS3(n)＝1‑DS4(n)；步骤8、则D0(n)＝1，(n1‑1)n0TS周期内第一开关管S1的占空比DS1(n)＝1，第二开关管S2的占空比DS2(n)与第一开关管S1的占空比互补为DS2(n)＝0，通过公式(5)计算nTS时刻的电感电流预测值i^L(n)=iL(n-1)+TsL[Vdc·D1(n-1)-(Vdc+Vg)]---(5)]]>步骤9、判断是否成立，如果成立，nTS周期内第四开关管S4的占空比DS4(n)为DS4(n)＝1，nTS周期内第三开关管S3的占空比DS3(n)与第四开关管S4的占空比互补为DS3(n)＝0，转到步骤13；如果不成立，则转到步骤10；步骤10、判断是否成立，如果成立，则nTS周期内第四开关管S4的占空比DS4(n)为DS4(n)＝0，nTS周期内第三开关管S3的占空比DS3(n)与第四开关管S4的占空比互补为DS3(n)＝1，转到步骤13；如果不成立，则转到步骤11；步骤11、将nTS时刻电感上的电流给定值iLref(n)赋值给nTS周期内电感电流的平均值即：iL‾(n)=iLref(n)---(6)]]>通过公式(5)中得到的电感电流预测值计算nTS周期内第四开关管S4的占空比的预测值D1(n)为：D1(n)=1-1-(Ts(Vdc+Vg)+2L[iL‾(n)-i^L(n)]TsVdc)---(7)]]>步骤12、根据公式(8)计算经过中值处理后的第四开关管S4的占空比DS4(n)：DS4(n)=D1(n)+D2(n)2---(8)]]>其中，为nTS周期内稳态时第四开关管S4的占空比；经过中值处理后的第三开关管S3的占空比DS3(n)＝1‑DS4(n)；步骤13、产生占空比为DS1(n)的PWM波来控制第一开关管S1，产生占空比为DS2(n)的PWM波来控制第二开关管S2，产生占空比为DS3(n)的PWM波来控制第三开关管S3，产生占空比为DS4(n)的PWM波来控制第四开关管S4。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张琦，张鹏，刘昭，孙向东，安少亮，杨惠，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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