并网逆变器的单周期控制方法和实现电路技术

本发明专利技术公开了一种并网逆变器进行单周期控制的方法和实现电路，其特征在于，该方法通过捕获逆变器开关管驱动信号的上升沿和下降沿，得到被控量的最小值和最大值，从而计算得到被控量的平均值，完成单周期控制；其硬件电路包括逆变桥、捕获电路、驱动电路、采样电路和ＤＳＰ芯片。具有如下优点：发挥了单周期控制动态响应速度快、鲁棒性好、开关频率固定等优点；在一个开关周期内仅需采样被控量的最大值和最小值，占用ＤＳＰ芯片资源少、易实现、降低了对ＤＳＰ芯片性能和成本的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种逆变器控制方法，尤其涉及一种并网逆变器的单周期控制方法及 相应的实现该方法的硬件电路。二、
技术介绍
应用于光伏或风力等新能源发电的并网逆变器，需要能够快速稳定地跟踪太阳能 电池板或风机的最大功率点，灵活地控制输出有功功率和谐波，并且具有优异的动态 响应和调节速度，以适应自然条件如光照或风场的变化。单周期控制方法通过脉宽调 制P觀调节逆变器开关管的占空比，使得开关周期内被控量的平均值等于参考给定。 这种方法具有动态响应快、鲁棒性好、开关频率固定等优点，是一种性能良好的并网 逆变器控制方法。传统并网逆变器的单周期控制方法在具体实现时，需要得到每个周期内被控量的 平均值。可采用模拟积分器在一个周期内积分得到，需在下一周期开始时复位积分器。 随着开关频率的提高，积分器复位实现困难。且出于性能上的考虑，并网逆变器的控 制目前逐渐采用数字控制，以克服模拟器件的稳漂和一致性差的问题，并使得系统整 体功能更完备和智能化。数字方法得到被控量在一个开关周期内的平均值，需要在一 个开关周期多次采样被控量的瞬时值进行滤波和平均值计算，占用大量DSP芯片资源， 对DSP芯片的运算能力提出了高的要求，增加了系统的成本。三、
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有单周期控制方法实现的困难，提出一种既发挥单周期控 制优点，又能简单实现的并网逆变器单周期控制实现方法。为了达到上述的专利技术目的，本专利技术的方法通过捕获逆变器开关管驱动信号的上升 沿和下降沿，得到被控量的最小值和最大值，从而计算得到被控量的平均值，完成单 周期控制。具体包含以下两个步骤第一步是捕获中断，是将逆变器开关管的驱动信 号经捕获电路处理后，送DSP芯片数字控制芯片的捕获单元，在驱动信号的上升沿 和下降沿触发捕获中断，DSP芯片立即采样被控量，即得到的被控量的最大值或最小 值；第二步是定时器中断，是按照逆变器开关频率设置DSP芯片的定时中断周期， 在定时器周期中断中，将上一周期得到的被控量最大值和最小值求平均，得到被控量的平均值，按单周期控制运算得到占空比大小，经驱动电路控制逆变器开关管的通断， 调节逆变器的输出。有益效果本专利技术的优点是-1) 发挥了单周期控制动态响应速度快、鲁棒性好、开关频率固定等优点；2) 在一个开关周期内仅需采样被控量的最大值和最小值，占用DSP芯片资源 少、易实现、降低了对DSP芯片性能和成本的需求。四附图说明图1是并网逆变器单周期控制实现方法的硬件电路框图；图2是并网逆变器单周期控制实现方法的捕获中断程序流程图；图3是并网逆变器单周期控制实现方法的定时器中断程序流程图。图中名称说明t为电感电流；imax为电感电流最大值；/mm为电感电流最小值；丄为逆变桥电感电感量；&为逆变桥第一开关管；&为逆变桥第二开关管；&为 逆变桥第三开关管；&为逆变桥第四开关管；r为开关周期；"为输入电压；"。为输 出电压；K K为逆变器各开关管& &的驱动。五具体实施方式 以下结合附图和实施例对本专利技术作详细说明。如图1所示，采用本实施例的单周期控制方法的并网逆变器系统硬件电路包括-逆变桥l、捕获电路2、驱动电路3、采样电路4和DSP芯片5，是将逆变桥l的开 关管驱动信号R F4经捕获电路2调理整形后，送DSP芯片5内置的捕获模块5一1; DSP芯片5内置的PWM模块5_2产生脉宽调制信号，进驱动电路3控制逆变桥1开 关管的通断；逆变桥1的输入电压"、输出电压"。和电感电流/t经采样电路4调理 后送DSP芯片5内置的AD模块5—3。如图2所示，本实施例中的并网逆变器单周期控制方法的捕获中断可以通过该图 所示的程序实现当DSP芯片5内置的捕获模块5_1捕获到逆变桥开关管驱动信号 的上升沿或下降沿，即触发本捕获中断程序的发生；进入捕获中断程序后，启动DSP 芯片5内置的AD模块5一2进行模数采样转换；经循环判断至模数转换完成后，得到 输入电压f/i、输出电压"。和电感电流/L的当前值；判断驱动信号是上升沿还是下降 沿，若为逆变桥第一、四开关管的驱动上升沿，对应电感电流进入线性上升区段，此时采样得到电感电流为本周期电感电流最小值/min，将这个最小值记录下来；若若为 逆变桥第二、三开关管的驱动上升沿，对应电感电流进入线性下升区段，此时采样得 到电感电流为本周期电感电流最大值/max，将这个最大值记录下来。如图3所示，本实施例中的并网逆变器单周期控制方法的定时器中断可以通过该图所示的程序实现当dsp芯片5内置的定时器计数到逆变器开关周期r，即触发本定时中断程序的发生；进入定时器中断程序后，读取上周期的电感电流最大值fmax 和最小值/min;计算电感电流改变量^Wma^min;读取输入电压"和输出电压W。；计 算占空比第一部分^产W。/Ui;计算占空比^二c/仏/(/ir;输出驱动。虽然本专利技术通过实施例进行了描述，但实施例并非用来限定本专利技术。本领域技术 人员可在本专利技术的精神的范围内，做出各种变形和改进，因此本专利技术的保护范围应当 以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。权利要求1. 一种对并网逆变器进行单周期控制的方法，其特征在于，通过捕获逆变器开关管驱动信号的上升沿和下降沿，得到被控量的最小值和最大值，从而计算得到被控量的平均值，完成单周期控制，具体包含以下两个步骤1)第一步是捕获中断，是将逆变器开关管的驱动信号经调理电路后，送DSP芯片数字控制芯片的捕获单元，在驱动信号的上升沿和下降沿触发捕获中断，DSP芯片立即采样被控量，即得到的被控量的最大值或最小值；2)第二步是定时器中断，是按照逆变器开关频率设置DSP芯片的定时中断周期，在定时器周期中断中，将上一周期得到的被控量最大值和最小值求平均，得到被控量的平均值，按单周期控制运算得到占空比大小，经驱动电路控制逆变器开关管的通断，调节逆变器的输出。2.实现权利要求1所述的并网逆变器单周期控制方法的硬件电路，其特征在于，包 括逆变桥(1)、捕获电路(2)、驱动电路(3)、采样电路(4)和DSP芯片(5)， 是将逆变桥(1)的开关管驱动信号(K K)经捕获电路(2)调理整形后，送 DSP芯片(5)内置的捕获模块(5_1); DSP芯片(5)内置的PWM模块(5—2) 产生脉宽调制信号，进驱动电路(3)控制逆变桥(1)开关管的通断；逆变桥(1) 的输入电压(")、输出电压"。)和电感电流(Z'L)经采样电路(4)调理后送 DSP芯片(5)内置的AD模块(5—3)。全文摘要本专利技术公开了一种并网逆变器进行单周期控制的方法和实现电路，其特征在于，该方法通过捕获逆变器开关管驱动信号的上升沿和下降沿，得到被控量的最小值和最大值，从而计算得到被控量的平均值，完成单周期控制；其硬件电路包括逆变桥、捕获电路、驱动电路、采样电路和DSP芯片。具有如下优点发挥了单周期控制动态响应速度快、鲁棒性好、开关频率固定等优点；在一个开关周期内仅需采样被控量的最大值和最小值，占用DSP芯片资源少、易实现、降低了对DSP芯片性能和成本的需求。文档编号H02M7/48GK101247093SQ20081002463公开日2008年8月20日 申请日期2008年3月28日 优先权日2008年3月28本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对并网逆变器进行单周期控制的方法，其特征在于，通过捕获逆变器开关管驱动信号的上升沿和下降沿，得到被控量的最小值和最大值，从而计算得到被控量的平均值，完成单周期控制，具体包含以下两个步骤：１）第一步是捕获中断，是将逆变器开关管的驱动信号经调理电路后，送ＤＳＰ芯片数字控制芯片的捕获单元，在驱动信号的上升沿和下降沿触发捕获中断，ＤＳＰ芯片立即采样被控量，即得到的被控量的最大值或最小值；２）第二步是定时器中断，是按照逆变器开关频率设置ＤＳＰ芯片的定时中断周期，在定时器周期中断中，将上一周期得到的被控量最大值和最小值求平均，得到被控量的平均值，按单周期控制运算得到占空比大小，经驱动电路控制逆变器开关管的通断，调节逆变器的输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张海波，
申请(专利权)人：张海波，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]