逆变系统输出信号中直流量采样方法和采样电路技术方案

本发明专利技术公开了一种逆变系统输出信号中直流量采样方法和采样电路，以提高逆变系统控制精确度，降低控制系统的成本和复杂度。本发明专利技术从逆变系统输出电压信号中分离出直流量成分并且放大其幅度，通过适配处理后作为逆变系统的反馈信号，简化了电路并降低成本，降低了控制技术复杂程度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及逆变系统，尤其涉及一种逆变系统输出信号中直流量采样方 法和采样电路。
技术介绍
在逆变器、变频器、不间断电源系统等包含有逆变电路的控制系统中， 在很多情况下，目的都是将直流电源转变为单相或者三相的交流电输出，为 负载提供稳定幅度的正弦交流电。随着电力电子技术等的发展，半导体电力 电子器件不断推陈出新，逆变电路拓朴也不断t艮，电源高频化，高功率密 度，低成本需求成为了逆变电路最基本的要求之一。尤其是为了降低成本和 减少输出电能的损耗，很多逆变系统输出级不再通过隔离变压器给负载供电， 而是直接输出给负载。但是这样的输出交流电由于逆变电路输入的变化和功 率变换器件参数的离散性，不受控的状态下总是会包含一些直流量，尽管这 些直流量只是很小的一部分，但对于很多使用交流电的负载而言，比如电动 机，变压器等，由于对输入的直流量难以自行平衡和消耗，会产生不可接受 的"抖动"和"磁饱和"现象，严重时会烧毁负载，同时也给逆变电源本身 带来危害。为了降低逆变器直接输出带负载时的直流量，几乎所有的正弦交流逆变 器都需要对所输出的直流量进行控制，而这种直流量可能同时由多种原因导 致，因此难以直接从源头上进行消除和减少，有些因素甚至是不可克服的。 目前这个领域多是采用反馈式控制，即通过分离获得输出直流量，然后对其 产生原因中的一个或少数几个可控量进行调节，从而降低最终输出的直流量， 实现在一定程度下可接受的直流量控制目标。从反馈式控制系统的特点来说，这种方式属于滞后性控制，是检测前一 时刻的偏差量对下一时刻进行"纠偏"控制，只有准确地知道了前一段时期偏差了多少，且偏差的方向判断正确，才有正确的"纠偏"控制目标。在交 流输出系统中，理论上这个偏差控制是可逼近消除但又无法完全消除直流量 的，而逼近的程度则与控制方式和前一时刻输出量的度量准确性有很大关系， 不至于因为控制目标达到了，与检测到的情况出入太大而失去意义。实际情 况是控制方式可以有多种选择且能达到同样的控制效果，因此对前一时刻输 出量的快速精确度量才是决定最终控制后直流量所能消除的程度，而且直接 影响控制方式的有效性。所以精确度量逆变电源系统输出直流量的一个重要 要求，是有好的直流量采样电路和方法，才能实现尽可能减小直流量的控制 目标。现有技术中提供了一种釆用滤波方式衰减交流量分离出直流量的技术， 该技术的特点在于对含有直流量的逆变输出交流电进行衰减，同时使用对直 流量和交流量不同衰减比例的电路，获得主要为直流量的信号，然后根椐需 要放大或直接用此信号作为逆变输出直流量的采样值进行控制。这种方式存在以下缺陷(1 )交流和直流的衰减比例相差很大，滤波电路实现方式复杂。(2)采用的是的反相运算放大电路， 一级电路实现不了，往往需要多级 电路串联，成本高，且很容易受到干扰。(3 )多级电路受温度等环境条件的变化也会导致修正后的输出产生新的 偏差，需要分别修正且难以配合。(4 )在较大功率输出的逆变电源系统中，为了实现稳定可靠的控制性能， 往往需要将功率地与控制地分离，在多相输出的逆变电源系统中，因运算电 路参考点不一致，则无法用反相运算;^文大电路实现各相直流偏差量的准确采 样。(5 )本来幅度就比较小的直流量经过衰减后信号的信噪比更低，信号解 析度低，控制精度差。在现有解决方案的上述几个缺陷中， 一般都是强调用更好的控制方式去 达到控制目标，对信号采样却不够关注，很多情况往往也能通过复杂的处理 算法优化取得一些成效，还有的是采用复杂的电路将逆变输出量转换为其它信号处理，但都会因此增加成本和控制系统的复杂性，或者降低控制目标要 求，从而限制一些对直流量有高要求的负载，缩小了适用范围。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是在于需要提供一种逆变系统输出信号中直 流量采样电路和采样方法，以提高控制精确度，降低控制系统的成本和复杂 度。为了解决上述技术问题，本专利技术首先提供了 一种逆变系统输出信号中直流量采样方法，包括步骤校正静态偏差，以使所述釆样基本没有静态偏差；所述逆变系统工作时对所述逆变系统的输出信号进行降压，并短路所述 输出信号中的交流量，保留所述输出信号中的直流量；对所述降压及短路后的输出信号中的直流量进行放大，对所述降压及短 路后的输出信号中的交流量进行滤波，以提高所述降压及短路后输出信号中 直流量对交流量的分辨率；对所述放大及滤波后的输出信号进行适配处理，用作所述逆变系统的反 馈信号，以控制反馈深度。如上所述的方法中，所述校正静态偏差的步骤，可以包括在所述逆变系 统无输入时测量静态偏差量，通过减去所述静态偏差量完成所述校正静态偏 差。如上所述的方法，可以进一步包括步骤对所述降压及短路后的输出信号中的直流量进行放大后，通过一直流参 考基准信号对所述^:大后的直流量进行信号^i移，以将所述直流量偏移到所 述逆变系统所需电平。进一步地，所述逆变系统为模拟控制方式时可以根据目标电压进行所述 信号偏移，或者所述逆变系统为数字控制方式时将双极性信号偏移为单极性 信号。如上所述的方法中，对所述放大及滤波后的输出信号进行适配处理的步骤，可以包括^f莫拟电路控制方式中对所i^i欠大及滤波后的输出信号的电流进行所述适配处理，或者数字电路控制方式中对所述i文大及滤波后的输出信号 进行4莫数转换后再进行所述适配处理。为了解决上述技术问题，本专利技术还提供了 一种逆变系统输出信号中直流 量采样电路，包括静态偏差调节电路，隔直分压电路，同相放大及滤波电路 和反馈适配调节电路，其中静态偏差调节电路，用于校正所述采样电路的静态偏差；隔直分压电路，用于所述逆变系统工作时对所述逆变系统的输出信号进 行降压，并短路所述输出信号中的交流量，保留所述输出信号中的直流量；同相放大及滤波电路，与所述静态偏差调节电路及隔直分压电路相连， 用于对所述降压及短路后的输出信号中的直流量进行放大，对所述降压及短 路后的输出信号中的交流量进行滤波，以提高所述降压及短路后输出信号中 直流量对交流量的分辨率；反馈适配调节电路，与所述同相放大及滤波电路相连，用于对所述放大 及滤波后的输出信号进行适配处理，用作所述逆变系统的反馈信号，以控制 反馈深度。如上所述的电路中，所述静态偏差调节电路可以包括电位器和第五电阻， 其中电位器，两端分别连接正负电源；第五电阻， 一端连接所述电位器中间插头端，另一端连接所述同相放大 及滤波电路；通过调节所述电位器的电位校正所述采样电路的静态偏差。如上所述的电路中，所述隔直分压电路可以包^^第一电阻、第二电阻及 第一电容，其中第一电阻， 一端连接所述逆变系统输出的火线，另一端连接所述第一电 容的一端；第二电阻， 一端连接所述逆变系统输出的零线，另一端连接所述第一电 容的另一端；第一电容，与所述第二电阻连接的那一端接地；在所述逆变系统输出频率下，所述第一电阻及第二电阻的电阻值之和远 大于所述第一电容的容抗，以短路所述输出信号中的交流量，保留所述输出 信号中的直流量。进一步地，所述同相放大及滤波电路可以包括放大器、第三电阻、第四 电阻及第二电容，其中放大器，同相输入端连接所述隔直分压电路中的所述第一电阻与第一电 容的连接点，并连^"所述静态偏差调节电路；第三电阻， 一端连接所述隔直分压电路中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆变系统输出信号中直流量采样方法，其特征在于，包括步骤：校正静态偏差，以使所述采样基本没有静态偏差；所述逆变系统工作时对所述逆变系统的输出信号进行降压，并短路所述输出信号中的交流量，保留所述输出信号中的直流量；对所述降压及短路后的输出信号中的直流量进行放大，对所述降压及短路后的输出信号中的交流量进行滤波，以提高所述降压及短路后输出信号中直流量对交流量的分辨率；对所述放大及滤波后的输出信号进行适配处理，用作所述逆变系统的反馈信号，以控制反馈深度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张南山，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]