适用于可带非线性负载的单相逆变器控制方法及控制数字化的方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于可带非线性负载的单相逆变器控制方法及控制数字化的方法，其通过使用滤波后的带限幅的电容电流作电流内环反馈，可以快速控制电容电流，并且由于电容电流的微分作用，可以提前矫正输出电压，使逆变器有更好的带负载能力，此外，电流限幅器能够限制逆变器的电流，起到保护作用。其在传统准PR控制电压外环PI控制电流内环控制方法上增加了输出电压前馈，减少电流环调节器跟踪交流信号时存在静态误差的影响，加快了系统响应速度。本发明专利技术还公开了一种准PR控制数字化的方法，极大方便了在实际应用中数字化实现准PR控制。制。制。

【技术实现步骤摘要】
适用于可带非线性负载的单相逆变器控制方法及控制数字化的方法


[0001]本专利技术属于电力电子
，特别涉及一种适用于可带非线性负载的单相逆变器控制方法及控制数字化的方法。

技术介绍

[0002]在可再生能源发电系统中逆变器是必要设备，会直接影响发电系统的效率和电能质量。在逆变器带非线性负载时，会产生谐波电流，在逆变器输出阻抗上形成谐波电压，从而造成逆变器输出电压中有很高的谐波含量，对供电系统电能质量带来严重的危害。此外，负载突变时，输出电流会产生变化，对控制系统来说是扰动信号，会影响逆变器的输出电压，使用传统的电感电流做电流内环控制难以快速补偿输出电流变化带来的扰动。因此，亟需带负载能力强、可带非线性负载的逆变器控制方法。
[0003]目前，为了解决上述问题，已有多篇学术论文和专利进行研究并提出相应的解决方法，例如：
[0004]封宁波等人在发表的申请号为2013104228205，名称为“一种单相逆变器的控制方法及控制系统”的专利中，改进了传统电压
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电流双环控制方法，通过增加逆变器的等效的内阻压降前馈，提高了系统输出电压的动态响应。但在实际应用中逆变器的等效的内阻不易测量，不具有普适性。
[0005]在题为“一种实用前馈在逆变器带非线性负载中的应用”文章中，作者尹球洋等研究了一种适用于逆变器带有非线性负载的前馈控制方法。建立负载电流全前馈传递函数，并考虑因数字控制所带来的1.5拍延迟所带来的影响，从逆变器输出阻抗的角度出发，采用最优近似方法来确定前馈控制参数。在实际应用中由于全前馈函数中含有非线性环节，导致在数字化控制过程中很难实现，只能通过近似方法去解决。
[0006]R.
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J.Wai等人发表“Design of high
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performance stand
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alone and grid
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connected inverter for distributed generation applications”《IEEE Transactions on Industrial Electronics》，2013：1542
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1555，该文章使用滑模控制策略控制逆变器，逆变器系统具有良好的动态响应性能，但该控制策略对逆变器数学模型的精度要求很高，如果逆变器数学模型的精度不能满足要求，采用该控制方法会影响系统的稳定性。
[0007]为此，急需一种适用于可带非线性负载的单相逆变器控制方法及控制数字化的方法，解决目前可带非线性负载的单相逆变器响应速度慢、带负载能力弱和数字化实现问题。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种适用于可带非线性负载的单相逆变器控制方法及控制数字化的方法，以解决单相逆变器控制系统响应速度慢、带负载能力弱及实现控制数字化的技术问题。
[0009]本专利技术适用于可带非线性负载的单相逆变器控制方法，包括：
[0010]对单相逆变器的输出电流、电感电流和输出电压采样，获得输出电流采样值、电感电流采样值和输出电压采样值，输出电压采样值经过输出电压低通滤波器后得到输出电压滤波器输出值，电感电流采样值经过电感电流低通滤波器后得到电感电流滤波器输出值，输出电流采样值经过输出电流低通滤波器后得到输出电流滤波器输出值；
[0011]将给定的参考电压值与所述输出电压滤波器输出值作差得到电压环的输入值，所述电压环的输入值经过准PR控制器后得到电压环输出值；
[0012]将所述输出电流滤波器输出值输入限幅器处理后得到限幅器输出值，将所述电感电流滤波器输出值与限幅器输出值作差得到电流环的反馈值；
[0013]将所述电压环的输出值与所述电流环的反馈值作差得到电流环的输入值，所述电流环的输入值经过PI控制器后得到电流环的输出值；
[0014]将所述输出电压滤波器输出值乘以数字信号处理器增益系数后得到电压前馈值；将所述电流环输出值与所述电压前馈值求和后乘以开关管增益系数，将得到的乘积与输出电压采样值作差得到数字信号处理器输入值；经数字信号处理器脉宽调制后得到正弦脉冲宽度调制信号；
[0015]将所述正弦脉冲宽度调制信号经所述单相逆变器的开关管放大后得到高频直流方波高电压；
[0016]将所述高频直流方波高电压经所述单相逆变器的滤波电感和滤波电容滤波后得到正弦输出电压。
[0017]本专利技术将前述准PR控制器的控制数字化的方法，包括定义系数：
[0018][0019]其中w0为中心角频率，w
c
为基波角频率，t
s
为采样时间，k
p
为比例系数，osgx、osgy和temp为中间系数，b0、b1、b2、a1和a2为离散系数；
[0020]定义当前循环次数为i，中间变量w[i]、w[i+1]和w[i+2]均为零，并对准PR控制器的输入数据和输出数据进行如下处理：
[0021]步骤S1、中间变量w[i+2]等于准PR控制器的当前输入值X[i]加上a1乘以中间变量w[i+1]再加上a2乘以中间变量w[i]；
[0022]步骤S2、准PR控制器的当前输出值Y[i]等于b0乘以中间变量w[i+2]加上b1乘以中间变量w[i+1]再加上b2乘以中间变量w[i]；
[0023]步骤S3、中间变量w[i]等于中间变量w[i+1]；
[0024]步骤S4、中间变量w[i+1]等于中间变量w[i+2]；
[0025]步骤S5、循环次数i等于i加1，返回到步骤S1。
[0026]本专利技术的有益效果：
[0027]1、本专利技术适用于可带非线性负载的单相逆变器控制方法，通过引入输出电压前馈，减少电流环调节器跟踪交流信号时存在静态误差的影响，加快了系统响应速度。
[0028]2、本专利技术适用于可带非线性负载的单相逆变器控制方法，通过使用滤波后的带限幅的电容电流作电流内环反馈，可以快速控制电容电流，并且由于电容电流的微分作用，可以提前矫正输出电压，使逆变器有更好的带负载能力，此外，电流限幅器能够限制逆变器的电流，起到保护作用。
[0029]3、本专利技术将准PR控制器的控制数字化的方法，实现了准PR控制的离散化，极大方便了在实际应用中数字化实现准PR控制。
[0030]4、本专利技术适用于可带非线性负载的单相逆变器控制方法及控制数字化的方法，可以在MATLAB/Simulink中直接对所述准PR控制器和PI控制器参数进行调试和研究。
附图说明
[0031]图1为单相逆变器控制方法系统和算法调试模型图。
[0032]图2为单相逆变器系统和控制框图。
[0033]图3为等效实现准PR数字化图。
[0034]图4为实施例一采用电容电流i
c
为电流环的反馈值i
f
时单相逆变器输出电压波形图。
[0035]图5为实施例一在0.1s附近放本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.适用于可带非线性负载的单相逆变器控制方法，其特征在于，包括：对单相逆变器的输出电流、电感电流和输出电压采样，获得输出电流采样值、电感电流采样值和输出电压采样值，输出电压采样值经过输出电压低通滤波器后得到输出电压滤波器输出值，电感电流采样值经过电感电流低通滤波器后得到电感电流滤波器输出值，输出电流采样值经过输出电流低通滤波器后得到输出电流滤波器输出值；将给定的参考电压值与所述输出电压滤波器输出值作差得到电压环的输入值，所述电压环的输入值经过准PR控制器后得到电压环输出值；将所述输出电流滤波器输出值输入限幅器处理后得到限幅器输出值，将所述电感电流滤波器输出值与限幅器输出值作差得到电流环的反馈值；将所述电压环的输出值与所述电流环的反馈值作差得到电流环的输入值，所述电流环的输入值经过PI控制器后得到电流环的输出值；将所述输出电压滤波器输出值乘以数字信号处理器增益系数后得到电压前馈值；将所述电流环输出值与所述电压前馈值求和后乘以开关管增益系数，将得到的乘积与输出电压采样值作差得到数字信号处理器输入值；经数字信号处理器脉宽调制后得到正弦脉冲宽度调制信号；将所述正弦脉冲宽度调制信号经所述单相逆变器的开关管...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈家伟，王磊，胡洲涛，侯帅丞，贾广宇，赵丹，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：