一种新型逆变电源及控制方法技术

本发明专利技术提供了一种新型逆变电源及控制方法；此逆变电源包括稳压直流电源、三相VSC逆变器、滤波器、无源网络负载、检测装置和DPS控制装置；所述稳压直流电源为三相VSC逆变器的直流输入；所述三相VSC逆变器的交流侧与滤波器一端连接；所述滤波器的另一端与无源网络负载连接，为无源网络负载供电；所述检测装置位于无源网络负载的三相电输入端，用于检测三相交流输出的电压、电流、PLL和谐波信号；所述DPS控制装置与检测装置信号连接，根据输出的三相交流电压、电流和PLL，向三相VSC逆变器输出PWM阀控信号；本发明专利技术可以采用“交流电压”单环控制和“外环电压‑内环电流”双闭环控制满足不同无源网络负载的供电需求。

A New Inverter Power Supply and Its Control Method

【技术实现步骤摘要】
一种新型逆变电源及控制方法
本专利技术涉及电气设计领域，尤其涉及一种新型逆变电源及控制方法。
技术介绍
当前电子工业和数学电路不断发展，各种具备不同功能的电子产品正在不断走入人们的生活。逆变电源可以将直流电制变换为交流电制，提供具有良好品质的各种交流用电。随着微网以及智能电网技术的发展，微网的容量需求逐步扩大，逆变电源在各种场合的需求也在不断增多，客户对于逆变电源的技术要求也在不断增强。在现有的DC-AC逆变控制技术中，大多控制策略都需要借助于PID控制器加以实现，PID控制器使用范围广泛。其优点在于使用可靠性高、鲁棒性能好，且容易实现。但是PID控制器对于系统的动态性能调节过多地依赖于参数的整定，如果参数整定不理想，其输出电压往往会出现大幅度的超调和振荡，甚至会超过其安全运行极限，对系统造成损坏。然而由于PID控制策略过于简单，如果无源网络负载是三相不对称的，逆变电源向负载供电时导致输出电压不对称，进而造成控制效果不理想的问题。
技术实现思路
为了解决上述现有技术的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种新型逆变电源及控制方法，以满足电子电路的发展趋势。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种新型逆变电源；所述逆变电源包括稳压直流电源、三相VSC逆变器、滤波器、无源网络负载、检测装置和DPS控制装置；所述稳压直流电源与三相VSC逆变器的直流侧连接，作为所述三相VSC逆变器的输入；所述三相VSC逆变器的交流侧与所述滤波器一端连接，作为三相交流输出；所述滤波器的另一端与无源网络负载连接，为所述无源网络负载供电；所述检测装置位于所述无源网络负载的三相电输入端，用于检测三相交流输出的电压、电流、PLL和谐波信号；所述DPS控制装置与检测装置信号连接，根据输出的三相交流电压、电流和PLL，向所述三相VSC逆变器输出PWM阀控信号。优选地，所述滤波器为三相LC滤波器，LC的值可以根据系统谐波THD的要求进行调值。优选地，所述DPS控制装置采用“外环电压-内环电流”双闭环控制工作方式。本专利技术还提供了一种新型逆变供电控制方法，所述新型逆变供电控制方法包括如下步骤：1)测量三相负载的三相供电电压uabc的值；2)检测三相负载的不平衡度；3)若负载为三相平衡负载，则将uabc三相静止坐标系下的值ua、ub和uc进行Park变换和Clark变换，得到d/q两相旋转坐标系下的usd和usq的值；4)将三相交流供电电压参考值uref进行Park变换和Clark变换，得到d/q两相旋转坐标系下的urefd和urefq的值；5)分别将urefd和usd、urefq和usq的值进行比较做差，经过PI调节器，得到ud、uq、u0，然后分别经过前馈耦合项ωLiq、ωLid和PI控制器，即通过“单环交流电压”控制得出产生PWM控制信号udq0，对换流器进行PWM控制调节；6)若负载为三相不平衡负载，则将uabc三相静止坐标系下的值ua、ub和uc只进行Park变换，得到α/β两相静止坐标系下的uα和uβ的值；7)将三相交流供电电压参考值uref进行Park变换，得到α/β两相静止坐标系下的和的值；8)分别将和uα、和uβ的值进行比较做差，经过PR调节器，得到ud、uq、u0的值，即外环电压控制；得出的值分别经过前馈耦合项ωLiq、ωLid和PI调节器，即内环电流控制；通过“外环电压-内环电流”双闭环控制得出产生PWM控制信号udq0，对换流器进行PWM控制调节。优选地，所述比例谐振(PR)控制器，即利用谐振增大对所控信号某一特定频率的增益，使输出信号很好地跟踪参考三相正弦信号，从而实现无静差跟踪；所述PR控制器是由比例环节和广义积分(GI)环节所组成的，其传递函数为：上式中，kp为比例增益；ki为积分增益；ω0为谐振频率。在谐振频率处，理想的PR控制器增益为无穷大；在非谐振频率处，其增益几乎为零。优选地，所述步骤8中PR控制器改进的电压环设计，其总的传递函数以电压环α轴为例的数学分析为：三相供电电压uabc和给定三相电压通过Park变换，得到uα和两者做差，其差值Δuα依次通过PR控制器的传递函数GPR(s)、PWM环节的传递函数GPWM(s)、谐振环节的传递函数Go(s)(包括负载阻抗)，得到给定输出；设Ks为PWM装置的放大系数，TS、T分别为PWM装置的延迟时间和开关周期，且Ts＜T；通常情况下PWM开关频率很大，时间常数TS很小，将PWM装置简化为一阶惯性环节，则有可以得到，谐振环节的传递函数为整个电压流控制环α轴的传递函数为：由上式分析可得：当逆变器工作在指定的功率GPR(s)GPWM(s)G0(s)谐振点时，Go(s)近似于无穷大，远大于1，从而得出：同现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：(1)本专利技术的LC滤波器可以根据交流侧的谐波信号和系统THD的需求，调节其LC的值，扩大了逆变电源的应用范围和供电质量的可靠性。(2)本专利技术利用基于PI调节器的“交流电压”单环控制，实现了当无源网络负载为三相平衡负载时，逆变电源向无源负载的稳定供电。(3)本专利技术利用基于PR调节器的“外环定交流电压一内环电流解耦”双闭环控制，利用PR控制器可以无静差跟踪正弦信号的特点，纠正当无源网络负载三相不平衡时三相交流输出的畸变，实现逆变侧三相交流电压的对称和稳定。附图说明图1为本专利技术的一种新型逆变电源的结构示意图；图2为本专利技术的一种新型逆变供电控制方法的流程图；图3为无源网络负载三相平衡时的控制结构图；图4为无源网络负载三相不平衡时的控制结构图。具体实施方式为了能够进一步了解本专利技术的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本专利技术的技术方案，并非限定本专利技术。首先，如图1所示，图1是本专利技术的一种新型逆变电源的结构示意图；所述逆变电源包括稳压直流电源1、三相VSC逆变器2、滤波器3、无源网络负载4、检测装置5和DPS控制装置6；所述稳压直流电源1与三相VSC逆变器2的直流侧连接，作为所述三相VSC逆变器2的输入；所述三相VSC逆变器2的交流侧与滤波器3一端连接，作为三相交流输出；所述滤波器3的另一端与无源网络负载4连接，为无源网络负载4供电；所述检测装置5位于无源网络负载4的三相电输入端，用于检测三相交流输出的电压、电流、PLL和谐波信号；所述DPS控制装置6与检测装置5信号连接，根据输出的三相交流电压、电流和PLL，向三相VSC逆变器2输出PWM阀控信号。所述滤波器3为三相LC类型的滤波器，电感L和电容C的值可以根据系统谐波THD的要求进行调值。进一步地，请参看图2，图2为本专利技术的一种新型逆变供电控制方法的流程图；所述方法主要包括以下步骤：1)测量三相负载的三相供电电压uabc的值；2)检测三相负载的不平衡度；3)若负载为三相平衡负载，则将uabc三相静止坐标系下的值ua、ub和uc进行Park变换和Clark变换，得到d/q两相旋转坐标系下的usd和usq的值；4)将三相交流供电电压参考值uref进行Park变换和Clark变换，得到d/q两相旋转坐标系下的urefd和urefq的值；5)分别将urefd和usd、urefq和usq的值进行比较做差，经过PI调节器，得到ud、uq、u0，然后分别经过前馈耦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型逆变电源及控制方法，其特征在于，所述逆变电源包括稳压直流电源(1)、三相VSC逆变器(2)、滤波器(3)、无源网络负载(4)、检测装置(5)和DPS控制装置(6)；其中，所述稳压直流电源(1)与三相VSC逆变器(2)的直流侧连接，作为所述三相VSC逆变器(2)的输入；所述三相VSC逆变器(2)的交流侧与滤波器(3)一端连接，作为三相交流输出；所述滤波器(3)的另一端与无源网络负载(4)连接，为无源网络负载(4)供电；所述检测装置(5)位于无源网络负载(4)的三相电输入端，用于检测三相交流输出的电压、电流、PLL和谐波信号；所述DPS控制装置(6)与检测装置(5)信号连接，根据输出的三相交流电压、电流和PLL，向三相VSC逆变器(2)输出PWM阀控信号。

【技术特征摘要】
1.一种新型逆变电源及控制方法，其特征在于，所述逆变电源包括稳压直流电源(1)、三相VSC逆变器(2)、滤波器(3)、无源网络负载(4)、检测装置(5)和DPS控制装置(6)；其中，所述稳压直流电源(1)与三相VSC逆变器(2)的直流侧连接，作为所述三相VSC逆变器(2)的输入；所述三相VSC逆变器(2)的交流侧与滤波器(3)一端连接，作为三相交流输出；所述滤波器(3)的另一端与无源网络负载(4)连接，为无源网络负载(4)供电；所述检测装置(5)位于无源网络负载(4)的三相电输入端，用于检测三相交流输出的电压、电流、PLL和谐波信号；所述DPS控制装置(6)与检测装置(5)信号连接，根据输出的三相交流电压、电流和PLL，向三相VSC逆变器(2)输出PWM阀控信号。2.根据权利要求1所述的逆变电源，其特征在于，所述滤波器(3)为三相LC滤波器，LC的值可以根据系统谐波THD的要求进行调值。3.根据权利要求1所述的逆变电源，其特征在于，所述DPS控制装置(6)采用“外环电压-内环电流”双闭环控制工作方式。4.一种新型逆变供电控制方法，其特征在于，所述新型逆变供电控制方法包括如下步骤：1)测量三相负载的三相供电电压uabc的值；2)检测三相负载的不平衡度；3)若负载为三相平衡负载，则将uabc三相静止坐标系下的值ua、ub和uc进行Park变换和Clark变换，得到d/q两相旋转坐标系下的usd和usq的值；4)将三相交流供电电压参考值uref进行Park变换和Clark变换，得到d/q两相旋转坐标系下的urefd和urefq的值；5)分别将urefd和usd、urefq和usq的值进行比较做差，经过PI调节器，得到ud、uqu0，然后分别经过前馈耦合项ωLiq、ωLid和PI控制器，即通过“单环交流电压”控制得出产生PWM控制信号uda0，对换流器进行PWM控制调节；6)若负载为三...

【专利技术属性】
技术研发人员：林永清，程利军，焦道海，
申请(专利权)人：江苏和网源电气有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32