一种逆变器独立运行的输出电压控制方法及控制器技术

本发明专利技术提供一种逆变器独立运行的输出电压控制方法及控制器，通过对采样得到的逆变器的输出电压，与预设参考电压进行处理和计算，最终得到所述逆变器的PWM调制信号；尤其是通过对输出电压的幅值进行外环控制，能够补偿因负载变化而造成的电压下降，从而实时获得满足输出电压要求的调制比，进而使得逆变器独立运行在任何类型负载和负载容量突变的情况下，能够保证其输出电压达到稳定；同时，控制参数少，相比现有技术降低了控制复杂度，且无需现有技术中的电流传感器，硬件成本低。

Output voltage control method and controller for inverter independent operation

The invention provides an independent operation of the inverter output voltage control method and controller, the output voltage of the inverter is sampled, processed and calculated with the preset reference voltage, finally PWM modulation signal of the inverter; especially the amplitude of the output voltage outer loop control, can compensate for the load voltage the changes caused by the decline, so as to satisfy real-time requirements of output voltage modulation ratio, thus making the inverter operate independently in any type of load and load capacity of the case of mutation can ensure the output voltage stable; at the same time, less control parameters, compared with the existing technology to reduce the complexity of the control, and without current sensor current technology the low cost of hardware.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及逆变器独立运行
，特别涉及一种逆变器独立运行的输出电压控制方法及控制器。
技术介绍
当前，逆变器在离网状态下独立运行、为负载供电的应用广泛，然而由于其输出端连接的负载类型众多，且负载容量可能时刻变化；因此，面对复杂多变的外部负载，要求逆变器具有较高的输出电压性能才能保证负载的可靠运行。对于例如，某些标准对输出电压的总谐波含量、波动幅值、电压跌落后恢复时间等有着严格要求。因此对于逆变器独立运行来说，一般为保证负载运行良好，希望该逆变器的输出能够使负载工作在额定电压，以及，当负载容量变化时，希望该逆变器的输出能够使负载电压波动小且具有快速调整能力。为了控制逆变器独立运行时的输出电压，图1所示为一种现有技术方案，采用参考正弦电压Vref与输出电压瞬时反馈值Vreal比较，获得误差电压，经过PI控制器调节，再由PWM发生器获得PWM调制信号；该方案控制算法简单、容易实现，但由于采用单环控制，对于负载的动态变化跟随能力较差，输出电压动态性能差。现有技术中还存在另外一种常用的方案，采用双环或多环控制，以进一步提高逆变器的稳态和动态性能，如图2所示，通过参考正弦电压Vref与输出电压瞬时反馈值Vreal比较，获得误差电压，经PI控制器获得负载参考电流Iref，与采样负载电流Ireal经P/PI控制器调节，再由PWM发生器获得PWM调制信号。其内环的引入提高了动态响应，但是由于控制器参数和控制信号增多，导致控制系统复杂度的增加，同时信号量的增多也需要增加硬件采用电路和负载电流检测传感器，成本较高。
技术实现思路
本专利技术提供一种逆变器独立运行的输出电压控制方法及控制器，以解决现有技术中控制复杂且硬件成本高的问题。为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：一种逆变器独立运行的输出电压控制方法，包括：根据采样得到的逆变器的输出电压，计算得到所述输出电压的幅值；对所述输出电压的幅值与预设参考电压的幅值进行处理，得到所述输出电压的幅值补偿值；根据所述输出电压的幅值补偿值和预设参考电压的峰值、频率及相位进行计算，得到电压调节信号；根据所述电压调节信号和采样得到的逆变器的直流侧输入电压，计算得到调制比；根据所述调制比生成所述逆变器的PWM调制信号。优选的，所述根据采样得到的逆变器的输出电压，计算得到所述输出电压的幅值包括：根据计算得到所述输出电压的周波有效值；或者，根据计算得到所述输出电压的半周波有效值；或者，根据计算得到所述输出电压的四分之一周波有效值；进行计算的区间所对应的角度为i＝0，1，2，3；其中，u为所述输出电压的瞬时值，fs为所述输出电压的采样频率，f为所述输出电压的频率；或者，根据(|Um_max|+|Um_min|)/2，计算得到所述输出电压的峰值；其中，Um_max为所述输出电压的周波最大值，Um_min为所述输出电压的周波最小值。优选的，所述对所述输出电压的幅值与预设参考电压的幅值进行处理，得到输出电压的幅值补偿值，包括：计算得到预设参考电压的有效值减去所述输出电压的有效值，或者预设参考电压的峰值减去所述输出电压的峰值的差值；对所述差值进行PI调节；对进行PI调节后的值进行限幅，得到所述输出电压的幅值补偿值；或者计算得到预设参考电压的峰值减去所述输出电压的峰值的差值，作为所述输出电压的幅值补偿值。优选的，所述根据所述输出电压的幅值补偿值和预设参考电压的峰值、频率及相位进行计算，得到电压调节信号，包括：根据进行计算，得到所述电压调节信号u*；其中，为所述预设参考电压的峰值，Um_err为所述输出电压的幅值补偿值，f为所述预设参考电压的频率，预设参考电压的相位，t为时间。优选的，所述根据所述电压调节信号和采样得到的逆变器的直流侧输入电压，计算得到调制比，包括：根据D＝u*/udc，计算得到调制比D；其中，u*为所述电压调节信号，udc为所述直流侧输入电压。一种控制器，用于控制逆变器独立运行，所述控制器包括：第一计算单元，用于根据采样得到的逆变器的输出电压，计算得到所述输出电压的幅值；处理单元，用于对所述输出电压的幅值与预设参考电压的幅值进行处理，得到所述输出电压的幅值补偿值；第二计算单元，用于根据所述输出电压的幅值补偿值和预设参考电压的峰值、频率及相位进行计算，得到电压调节信号；第三计算单元，用于根据所述电压调节信号和采样得到的逆变器的直流侧输入电压，计算得到调制比；PWM发生单元，用于根据所述调制比生成所述逆变器的PWM调制信号。优选的，所述第一计算单元用于根据采样得到的逆变器的输出电压，计算得到所述输出电压的幅值时，具体用于：根据计算得到所述输出电压的周波有效值；或者，根据计算得到所述输出电压的半周波有效值；或者，根据计算得到所述输出电压的四分之一周波有效值；进行计算的区间所对应的角度为i＝0，1，2，3；其中，u为所述输出电压的瞬时值，fs为所述输出电压的采样频率，f为所述输出电压的频率；或者，根据(|Um_max|+|Um_min|)/2，计算得到所述输出电压的峰值；其中，Um_max为所述输出电压的周波最大值，Um_min为所述输出电压的周波最小值。优选的，所述处理单元包括：计算模块，用于计算得到预设参考电压的有效值减去所述输出电压的有效值，或者预设参考电压的峰值减去所述输出电压的峰值的差值；PI控制模块，用于对所述差值进行PI调节；限幅模块，用于对进行PI调节后的值进行限幅，得到所述输出电压的幅值补偿值；或者，所述处理单元用于对所述输出电压的幅值与预设参考电压的幅值进行处理，得到所述输出电压的幅值补偿值时，具体用于：计算得到预设参考电压的峰值减去所述输出电压的峰值的差值，作为所述输出电压的幅值补偿值。优选的，所述第二计算单元用于根据所述输出电压的幅值补偿值和预设参考电压的峰值、频率及相位进行计算，得到电压调节信号时，具体用于：根据进行计算，得到所述电压调节信号u*；其中，为所述预设参考电压的峰值，Um_err为所述输出电压的幅值补偿值，f为所述预设参考电压的频率，预设参考电压的相位，t为时间。优选的，所述第三计算单元用于根据所述电压调节信号和采样得到的逆变器的直流侧输入电压，计算得到调制比时，具体用于：根据D＝u*/udc，计算得到调制比D；其中，u*为所述电压调节信号，udc为所述直流侧输入电压。本专利技术提供的逆变器独立运行的输出电压控制方法，通过对采样得到的逆变器的输出电压，与预设参考电压进行处理和计算，最终得到所述逆变器的PWM调制信号；尤其是通过对输出电压的幅值进行外环控制，能够补偿因负载变化而造成的电压下降，从而实时获得满足输出电压要求的调制比，进而使得逆变器独立运行在任何类型负载和负载容量突变的情况下，能够保证其输出电压达到稳定；同时，控制参数少，相比现有技术降低了控制复杂度，且无需现有技术中的电流传感器，硬件成本低。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是现有技术提供的逆变器独立运行的输出电压控制方法的控制框图；图2是另一现有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆变器独立运行的输出电压控制方法，其特征在于，包括：根据采样得到的逆变器的输出电压，计算得到所述输出电压的幅值；对所述输出电压的幅值与预设参考电压的幅值进行处理，得到所述输出电压的幅值补偿值；根据所述输出电压的幅值补偿值和预设参考电压的峰值、频率及相位进行计算，得到电压调节信号；根据所述电压调节信号和采样得到的逆变器的直流侧输入电压，计算得到调制比；根据所述调制比生成所述逆变器的PWM调制信号。

【技术特征摘要】
1.一种逆变器独立运行的输出电压控制方法，其特征在于，包括：根据采样得到的逆变器的输出电压，计算得到所述输出电压的幅值；对所述输出电压的幅值与预设参考电压的幅值进行处理，得到所述输出电压的幅值补偿值；根据所述输出电压的幅值补偿值和预设参考电压的峰值、频率及相位进行计算，得到电压调节信号；根据所述电压调节信号和采样得到的逆变器的直流侧输入电压，计算得到调制比；根据所述调制比生成所述逆变器的PWM调制信号。2.根据权利要求1所述的逆变器独立运行的输出电压控制方法，其特征在于，所述根据采样得到的逆变器的输出电压，计算得到所述输出电压的幅值包括：根据计算得到所述输出电压的周波有效值；或者，根据计算得到所述输出电压的半周波有效值；或者，根据计算得到所述输出电压的四分之一周波有效值；进行计算的区间所对应的角度为i＝0，1，2，3；其中，u为所述输出电压的瞬时值，fs为所述输出电压的采样频率，f为所述输出电压的频率；或者，根据(|Um_max|+|Um_min|)/2，计算得到所述输出电压的峰值；其中，Um_max为所述输出电压的周波最大值，Um_min为所述输出电压的周波最小值。3.根据权利要求1所述的逆变器独立运行的输出电压控制方法，其特征在于，所述对所述输出电压的幅值与预设参考电压的幅值进行处理，得到输出电压的幅值补偿值，包括：计算得到预设参考电压的有效值减去所述输出电压的有效值，或者预设参考电压的峰值减去所述输出电压的峰值的差值；对所述差值进行PI调节；对进行PI调节后的值进行限幅，得到所述输出电压的幅值补偿值；或者计算得到预设参考电压的峰值减去所述输出电压的峰值的差值，作为所述输出电压的幅值补偿值。4.根据权利要求1所述的逆变器独立运行的输出电压控制方法，其特征在于，所述根据所述输出电压的幅值补偿值和预设参考电压的峰值、频率及相位进行计算，得到电压调节信号，包括：根据进行计算，得到所述电压调节信号u*；其中，为所述预设参考电压的峰值，Um_err为所述输出电压的幅值补偿值，f为所述预设参考电压的频率，预设参考电压的相位，t为时间。5.根据权利要求1所述的逆变器独立运行的输出电压控制方法，其特征在于，所述根据所述电压调节信号和采样得到的逆变器的直流侧输入电压，计算得到调制比，包括：根据D＝u*/udc，计算得到调制比D；其中，u*为所述电压调节信号，udc为所述直流侧输入电压。6.一种控制器，其特征在于，用于控制逆变器独立运行，所述控制器包括：第一计...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹金虎，李俊，王鹏，李浩源，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34