一种基于空间坐标转换的单相逆变器控制技术制造技术

一种基于空间坐标转换的单相逆变器控制技术，包括以下步骤：(1)构建A、B、C三相的标准信号UA＝UOSin(α+90°)、UB＝UOSin(α‑30°)、UC＝UOSin(α+210°)；(2)控制A相的输出，把A相的实际输出作为反馈信号之一，B和C相的信号使用构建的标准信号，与A相信号同时送到3/2坐标转换环节中进行转换；(3)采用PI控制器，实现对A相信号的幅值和相位的无差控制。本发明专利技术通过采用坐标转换技术把单相逆变器的正弦波输出转换成dq平面上的2个分别对应于逆变器正弦输出的幅值和相位的直流分量，然后采用PI控制器对着2个分量进行无差控制，来实现单相逆变器正弦波输出的幅值和相位的无差控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及逆变器控制
，尤其涉及一种基于空间坐标转换的单相逆变器控制技术。
技术介绍
用于UPS电源的逆变装置在国民经济的各领域中得到了广泛的应用，现有的空间坐标转换的控制技术只能用于输出的正弦波为三相对称的场合，即输出为无零线的三相三线制的工况，如变频器、三相并网逆变器；对于用于UPS的单相逆变器及输出为不带变压器的三相四线制逆变器，则不能采用空间坐标转换的控制技术，只能采用交流正弦波信号的跟踪技术，对各相输出分别进行控制；由于给定值为交流正弦波信号，因此，此控制装置在理论上不是一个静差为零的控制系统。如果能把逆变器单相正弦波信号的输出值通过空间坐标转换变成dq轴上的直流信号，那么，即可实现输出和输入的无静差控制，提高逆变器输出波形的品质指标。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种基于空间坐标转换的单相逆变器控制技术，通过采用坐标转换技术把单相逆变器的正弦波输出转换成dq平面上的2个分别对应于逆变器正弦输出的幅值和相位的直流分量，然后采用PI控制器对着2个分量进行无差控制，来实现单相逆变器正弦波输出的幅值和相位的无差控制。为达到此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于空间坐标转换的单相逆变器控制技术，包括以下步骤：(1)构建A、B、C三相的标准信号UA＝UOSin(α+90°)、UB＝UOSin(α-30°)、UC＝UOSin(α+210°)；(2)控制A相的输出，把A相的实际输出作为反馈信号之一，B和C相的信号使用构建的标准信号，与A相信号同时送到3/2坐标转换环节中进行转换；(3)采用PI控制器，实现对A相信号的幅值和相位的无差控制。更优的，所述3/2坐标转换环节为由三相静止坐标轴所决定的UA、UB、UC转换到Ud和Uq所定义的旋转平面上。更优的，所述三相静止坐标轴转换到旋转平面的公式为Ud＝UA*COSα+UB*COS(120°-α)+UC*COS(240°-α)Uq＝UA*COS(90°+α)+UB*COS(30°-α)+UC*COS(150°-α)。更优的，所述步骤(1)(2)(3)中控制A相的输出的方法，可用于控制B相或C相输出。更优的，所述α根据不同的需求为控制逆变器输出正弦波相角的给定值、电源的锁相输出或逆变器的给定输出频率的积分。本专利技术通过采用坐标转换技术把单相逆变器的正弦波输出转换成dq平面上的2个分别对应于逆变器正弦输出的幅值和相位的直流分量，然后采用PI控制器对着2个分量进行无差控制，来实现单相逆变器正弦波输出的幅值和相位的无差控制。附图说明图1为本专利技术实施例的A相输出控制框图；图2为本专利技术实施例的坐标示意图。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施例方式来进一步说明本专利技术的技术方案。一种基于空间坐标转换的单相逆变器控制技术，包括以下步骤：(1)构建A、B、C三相的标准信号UA＝UOSin(α+90°)、UB＝UOSin(α-30°)、UC＝UOSin(α+210°)；(2)控制A相的输出，把A相的实际输出作为反馈信号之一，B和C相的信号使用构建的标准信号，与A相信号同时送到3/2坐标转换环节中进行转换；(3)采用PI控制器，实现对A相信号的幅值和相位的无差控制。目前单相电压输出的逆变器一般采用正弦波跟随的原理进行工作的，具有以下几个环节组成：输出的交流正弦波信号跟随环节、输出预控制环节和输出信号有效值无差调节环节，缺点在于现有技术输出的有效值采用了PI控制器，因此，现有技术的输出是一个幅值无差的系统，但是输出的相位与输入的相位还是有差的，因此，当采用3个这样的单相装置组成一个3相系统后，当负载不对称时，不能严格地保证3相输出电压互差120度。本专利技术采用坐标转换技术把单相逆变器的正弦波输出转换成dq平面上的2个分别对应于逆变器正弦输出的幅值和相位的直流分量，然后采用PI控制器对这2个分量进行无差控制，这样即可实现单相逆变器正弦波输出的幅值和相位的无差控制。如图1所示，本例中控制A相的输出，就把A相的实际输出作为反馈信号之一，而B和C相的信号使用构建的“标准信号”，与A相信号同时送到3/2坐标转换环节中进行转换；由于B和C相的信号使用构建的标准信号，因此，转换后在dq平面上输出的直流信号的变化就只与A相信号有关，因此，采用PI控制器，即可实现对A相信号的幅值和相位的无差控制。对于B和C相，可采用与A相信号同样的方法进行控制。更进一步的说明，所述3/2坐标转换环节为由三相静止坐标轴所决定的UA、UB、UC转换到Ud和Uq所定义的旋转平面上。更进一步的说明，所述三相静止坐标轴转换到旋转平面的公式为Ud＝UA*COSα+UB*COS(120°-α)+UC*COS(240°-α)Uq＝UA*COS(90°+α)+UB*COS(30°-α)+UC*COS(150°-α)。图如2所示，设逆变器输出的3相电压UA、UB和UC的表达式如下所示：UA＝UOUB＝UOUC＝UO。将UA、UB、UC置于如图2平面的3根坐标轴上，即让UA指向0度方向，UB指向120度方向，UC指向240度方向；如同直角坐标系中的XY两根坐标轴所定义的平面，图中的UA、UB和UC表示由3个互为120°角度的坐标所定义的平面；3根坐标上的数为实数，3根坐标轴交点的相反方向为负数。如把UA、UB和UC看作此平面上3个矢量，依照矢量合成的原则，这3个矢量可合成一个矢量。当ωt增加时，由这3个矢量合成的矢量端点的轨迹是逆时针方向旋转的一个圆。进一步分析可知，此合成矢量的模为1.5UO；设图2中的Ud、Uq为此平面上的2根旋转坐标轴，由这2根坐标轴所决定的平面是随着ωt变化时与合成矢量同步旋转。我们把Ud称为实轴，把超前Ud90°的Uq称为虚轴；根据坐标转换原理，我们可以把由3相静止坐标轴所决定的UA、UB和UC转换到Ud和Uq所定义的旋转平面上；设Ud轴和Uq轴的夹角为α，由3相静止坐标直接转换到2相旋转坐标的公式如下：Ud＝UA*COSα+UB*COS(120°-α)+UC*COS(240°-α)Uq＝UA*COS(90°+α)+UB*COS(30°-α)+UC*COS(150°-α)由于dq平面上的2个直流量信息包含了幅值和相位信息，因此，采用传统的PI控制器，在理论上即可做到逆变器输出的幅值和相位的无差控制。更进一步的说明，所述步骤(1)(2)(3)中控制A相的输出的方法，可用于控制B相或C相输出。更进一步的说明，所述α根据不同的需求为控制逆变器输出正弦波相角的给定值、电源的锁相输出或逆变器的给定输出频率的积分。如图1所示，α为控制逆变器输出正弦波相角的给定值，如逆变器的输出要求与某个电源同步，则α为此电源的锁相输出，对于非同步式的独立逆变器，则α为逆变器的给定输出频率的积分。以上结合具体实施例描述了本专利技术的技术原理。这些描述只是为了解释本专利技术的原理，而不能以任何方式解释为对本专利技术保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本专利技术的其它具体实施方式，这些方式都将落入本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于空间坐标转换的单相逆变器控制技术，其特征在于，包括以下步骤：(1)构建A、B、C三相的标准信号UA＝UOSin(α+90°)、UB＝UOSin(α‑30°)、UC＝UOSin(α+210°)；(2)控制A相的输出，把A相的实际输出作为反馈信号之一，B和C相的信号使用构建的标准信号，与A相信号同时送到3/2坐标转换环节中进行转换；(3)采用PI控制器，实现对A相信号的幅值和相位的无差控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于空间坐标转换的单相逆变器控制技术，其特征在于，包括以下步骤：(1)构建A、B、C三相的标准信号UA＝UOSin(α+90°)、UB＝UOSin(α-30°)、UC＝UOSin(α+210°)；(2)控制A相的输出，把A相的实际输出作为反馈信号之一，B和C相的信号使用构建的标准信号，与A相信号同时送到3/2坐标转换环节中进行转换；(3)采用PI控制器，实现对A相信号的幅值和相位的无差控制。2.根据权利要求1所述的一种基于空间坐标转换的单相逆变器控制技术，其特征在于：所述3/2坐标转换环节为由三相静止坐标轴所决定的UA、UB、UC转换到Ud和Uq所定义的旋转平面上。3.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗蜂，潘世高，潘成，沈玉樑，
申请(专利权)人：佛山市柏克新能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44