一种高效宽限可编程逆变电源装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开高效宽限可编程逆变电源装置及其控制方法。其中，该装置包括主回路单元，其输入端连接市电，市电依次经滤波器、整流器和逆变器转换成直流信号来为负载供电；整流器和逆变器分别与可编程控制单元相连；可编程控制单元被配置为预设电压有效值，并将其与电压采样反馈的有效值作差，得到电压误差；将电压误差经PI调节，产生一个PI调节电压幅值信号；将PI调节电压幅值信号与经滤波器的输出电压锁相所产生的正弦波信号相乘，得到正弦调制电压信号；将正弦调制电压信号与接收到的电压瞬时反馈信号相减，再通过PI调节后与预设比例系数相乘，得到SPWM电压脉宽信号；SPWM电压脉宽信号用于驱动整流器中的开关管，最终产生预设幅值及频率的电压波形。

A high efficiency and wide programmable inverter and its control method

The invention discloses an efficient and wide programmable inverter power supply device and a control method of the invention. Wherein, the device comprises a main circuit unit, the input end is connected with the electric power, sequentially through the filter, rectifier and inverter to convert DC signal to load power supply; rectifier and inverter can be connected respectively with the programming programmable control unit; the control unit is configured to preset the effective value of voltage, and the voltage sampling effective value feedback for the poor, get the voltage error; the voltage error by PI regulation, produce a PI to regulate the amplitude of voltage signal; PI will regulate the amplitude of voltage signal and the output voltage of the phase-locked filter generated by sine wave signal multiplication, sinusoidal modulation voltage signal; the sinusoidal modulation voltage signal and the received instantaneous voltage the feedback signal is subtracted by PI after adjustment and a preset proportion coefficient multiplied by SPWM voltage pulse signal; pulse width signal for driving voltage SPWM rectifier The switch tube in the device eventually generates a voltage waveform of the preset amplitude and frequency.

【技术实现步骤摘要】
一种高效宽限可编程逆变电源装置及其控制方法
本专利技术属于电源领域，尤其涉及一种高效宽限可编程逆变电源装置及其控制方法。
技术介绍
在户外偏远地区从事勘探或计量等特殊行业，如移动式基站作业的精密设备，对供电的电压幅值、频率、波形失真等要求高，在野外作业需要经常移动位置，同时偏远地区由于供电线路长，造成末端供电电压低，电能质量状况差，供电质量无法保证，当采用后备发电机供电时供电频率不稳定，影响精密设备的使用。由于线路阻抗高，线路等效阻抗达到4～6欧姆，设备启动时启动电流大时会造成线路压降跌落增大，加剧线路末端的压降。采用调压式稳压电源将系统末端电压提升的方式供电，是检测电网电压，若电压低于市电额定电压，则由计算机产生调压指令，将输入电压接入变压器中的不同档位，从而使输出电压稳定在市电额定电压附近，保证负载的正常运行，这种方式不能改变系统的工作频率，电源输出频率随着输入频率而变化，无法满足精密设备的使用要求。采用UPS不间断电源供电的方式，是以逆变器为主要组成部分的输出恒压恒频不间断电源。输入频率波动时能够保证输出频率的稳定，但不间断电源输入电压范围为±20％，偏远地区供电电压输入低压额定电压的20％以上时，UPS电源停机保护，同时输出电压和频率不可任意设定。无法给用电设备提供稳定的电源。综上所述，按照公知技术对偏远地区从事勘探或计量等特殊行业，如移动式基站作业的精密设备和其它对供电质量要求高的设备，不能够提供相应的电源装置保证其正常的使用。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种高效宽限可编程逆变电源装置，其适用于在偏远地区从事勘探或计量等特殊行业，如移动式基站作业的精密设备和其它对供电质量要求高的设备，针对线路阻抗高无法启动等问题，给用电设备提供可编程幅值、频率的正弦波形，满足各种恶劣环境的使用。本专利技术的一种高效宽限可编程逆变电源装置，包括：主回路单元，所述主回路单元的输入端连接市电，市电依次经滤波器、整流器和逆变器转换成直流信号来为负载供电；所述整流器和逆变器分别与可编程控制单元相连；所述可编程控制单元被配置为：预设电压有效值，并将其与电压采样反馈信号的有效值作差，得到电压误差；将电压误差经PI调节，产生一个PI电压幅值信号；将PI电压幅值信号与经所述滤波器的输出电压锁相所产生的正弦波信号相乘，得到第一正弦调制电压信号；将第一正弦调制电压信号与接收到的电压瞬时反馈信号相减，再通过PI调节后与第一预设比例系数相乘，得到SPWM电压脉宽信号；SPWM电压脉宽信号为驱动整流器中开关管所需的电压信号，最终产生预设幅值及频率的电压波形。进一步的，所述可编程控制单元还被配置为：预设直流母线电压值，将其与采样反馈的直流母线电压值作差，得到直流母线电压误差；将直流母线电压误差经PI调节，产生一个PI直流母线电压幅值信号；将PI直流母线电压幅值信号与经所述滤波器的输出电压锁相所产生的正弦波信号相乘，得到第二正弦调制电压信号；将第二正弦调制电压信号与PI直流母线电压幅值信号均进行clark/park变换，通过瞬时无功理论使电流实现完全解耦，同时在旋转坐标下进行电流跟踪控制的PID运算，得到调节值；将调节值和第二预设比例系数相乘后与电流瞬时值反馈的信号作差，然后通过PI调节，再与第三预设比例系数相乘，得到SPWM电流脉宽信号；SPWM电流脉宽信号为驱动整流器中开关管所需的电流信号。本专利技术利用可编程控制单元中软起动方式控制启动电流，使启动时冲击电流小，装置运行后输出电流缓慢增大，不会因为启动瞬间电流过大造成线路压降超过设备输入稳压的范围，保证装置稳定启动运行。进一步的，所述可编程控制单元还通过无线通信单元与监控服务器相连。这样监控服务器能够实时获取可编程控制单元内的信号，用来实时监测装置的运行状态。进一步的，所述整流器采用单相全控整流的方式。进一步的，所述主回路单元中的滤波器、整流器和逆变器分别为模块化结构。其中，主回路单元采用模块化结构设计，体积小，重量轻，安全可靠，方便扩容使用，可安装在移动式基站的网络机柜内也可以单独使用，方便与现场设备对接，。进一步的，所述逆变器与负载供电也串接有一滤波器，其用于对逆变器输出的信号进行滤波。进一步的，该装置还包括电压互感器，其设置于逆变器的输出端，用来获取电压采样反馈信号并传送至可编程控制单元。需要说明的是，除了电压互感器之外，也可以采用霍尔电压采集器来获取电压采样反馈信号。进一步的，该装置还包括电流互感器，其设置于逆变器的输出端，用来获取电流瞬时值反馈的信号并传送至可编程控制单元。需要说明的是，除了电流互感器之外，也可以采用霍尔电流采集器来获取电压采样反馈信号。本专利技术还提供了一种高效宽限可编程逆变电源装置的控制方法。本专利技术的高效宽限可编程逆变电源装置的控制方法，包括利用可编程控制单元来控制高效宽限可编程逆变电源装置的输出电压的幅值及频率，其具体过程包括：预设电压有效值，并将其与电压采样反馈信号的有效值作差，得到电压误差；将电压误差经PI调节，产生一个PI电压幅值信号；将PI电压幅值信号与经所述滤波器的输出电压锁相所产生的正弦波信号相乘，得到第一正弦调制电压信号；将第一正弦调制电压信号与接收到的电压瞬时反馈信号相减，再通过PI调节后与第一预设比例系数相乘，得到SPWM电压脉宽信号；SPWM电压脉宽信号为驱动整流器中开关管所需的电压信号，最终产生预设幅值及频率的电压波形。进一步的，本专利技术的高效宽限可编程逆变电源装置的控制方法还包括利用可编程控制单元来控制高效宽限可编程逆变电源装置的输出电流信号的大小，其具体过程包括：预设直流母线电压值，将其与采样反馈的直流母线电压值作差，得到直流母线电压误差；将直流母线电压误差经PI调节，产生一个PI直流母线电压幅值信号；将PI直流母线电压幅值信号与经所述滤波器的输出电压锁相所产生的正弦波信号相乘，得到第二正弦调制电压信号；将第二正弦调制电压信号与PI直流母线电压幅值信号均进行clark/park变换，通过瞬时无功理论使电流实现完全解耦，同时在旋转坐标下进行电流跟踪控制的PID运算，得到调节值；将调节值和第二预设比例系数相乘后与电流瞬时值反馈的信号作差，然后通过PI调节，再与第三预设比例系数相乘，得到SPWM电流脉宽信号；SPWM电流脉宽信号为驱动整流器中开关管所需的电流信号。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的高效宽限可编程逆变电源装置用于偏远地区供电半径长，线路阻抗高，造成线路末端电压低，户外移动式基站作业的精密设备，对供电质量要求高的设备，针对线路阻抗高无法启动等问题，给用电设备提供可编程幅值、频率的正弦波形，满足设备的正常使用。(2)本专利技术的该装置采用模块化结构设计，体积小，重量轻，安全可靠，方便扩容使用。(3)针对线路阻抗较高场合采用全控整流及独特的软开关技术；启动时无冲击电流。输入输出锁相技术；负载适应能力强，包括电容性、电感性、混合性负载定无功输出，适用于供电线路长导致的感性无功大的场合，可以进行功率因数校正。(4)逆变器采用微处理器控制的SPWM技术，纯正弦波输出，波形纯净，波形失真率低，电压总谐波畸变率≤2％。(5)装置稳压范围宽，精度高；输入工作电压为100V～264V，输出电压精度为1％，输出电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效宽限可编程逆变电源装置，其特征在于，包括：主回路单元，所述主回路单元的输入端连接市电，市电依次经滤波器、整流器和逆变器转换成直流信号来为负载供电；所述整流器和逆变器分别与可编程控制单元相连；所述可编程控制单元被配置为：预设电压有效值，并将其与电压采样反馈信号的有效值作差，得到电压误差；将电压误差经PI调节，产生一个PI电压幅值信号；将PI电压幅值信号与经所述滤波器的输出电压锁相所产生的正弦波信号相乘，得到第一正弦调制电压信号；将第一正弦调制电压信号与接收到的电压瞬时反馈信号相减，再通过PI调节后与第一预设比例系数相乘，得到SPWM电压脉宽信号；SPWM电压脉宽信号为驱动整流器中开关管所需的电压信号，最终产生预设幅值及频率的电压波形。

【技术特征摘要】
1.一种高效宽限可编程逆变电源装置，其特征在于，包括：主回路单元，所述主回路单元的输入端连接市电，市电依次经滤波器、整流器和逆变器转换成直流信号来为负载供电；所述整流器和逆变器分别与可编程控制单元相连；所述可编程控制单元被配置为：预设电压有效值，并将其与电压采样反馈信号的有效值作差，得到电压误差；将电压误差经PI调节，产生一个PI电压幅值信号；将PI电压幅值信号与经所述滤波器的输出电压锁相所产生的正弦波信号相乘，得到第一正弦调制电压信号；将第一正弦调制电压信号与接收到的电压瞬时反馈信号相减，再通过PI调节后与第一预设比例系数相乘，得到SPWM电压脉宽信号；SPWM电压脉宽信号为驱动整流器中开关管所需的电压信号，最终产生预设幅值及频率的电压波形。2.如权利要求1所述的一种高效宽限可编程逆变电源装置，其特征在于，所述可编程控制单元还被配置为：预设直流母线电压值，将其与采样反馈的直流母线电压值作差，得到直流母线电压误差；将直流母线电压误差经PI调节，产生一个PI直流母线电压幅值信号；将PI直流母线电压幅值信号与经所述滤波器的输出电压锁相所产生的正弦波信号相乘，得到第二正弦调制电压信号；将第二正弦调制电压信号与PI直流母线电压幅值信号均进行clark/park变换，通过瞬时无功理论使电流实现完全解耦，同时在旋转坐标下进行电流跟踪控制的PID运算，得到调节值；将调节值和第二预设比例系数相乘后与电流瞬时值反馈的信号作差，然后通过PI调节，再与第三预设比例系数相乘，得到SPWM电流脉宽信号；SPWM电流脉宽信号为驱动整流器中开关管所需的电流信号。3.如权利要求1所述的一种高效宽限可编程逆变电源装置，其特征在于，所述可编程控制单元还通过无线通信单元与监控服务器相连。4.如权利要求1所述的一种高效宽限可编程逆变电源装置，其特征在于，所述整流器采用单相全控整流的方式。5.如权利要求1所述的一种高效宽限可编程逆变电源装置，其特征在于，所述主回路单元中的滤波器、整流器和逆变器分别为模块化结构。6.如权利要求1所述的一种高效宽限可编程逆变电源装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德涛，王建，马海刚，葛方甫，
申请(专利权)人：山东山大华天科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37