本发明专利技术公开了一种数字控制的逆变电源及其控制方法。增广状态反馈数字控制器输出端与逆变器输入端相接，逆变器输出端与电压传感器输入端及负载相接，电压传感器第一输出端与减法器负输入端相接，减法器正输入端接收参考量ｕ↓［ｒ］，减法器输出端与控制器输入端相接，逆变器接直流电源，逆变器中引出的电流与电流传感器的输入端相接，电流传感器输出端和电压传感器第二输出端分别与控制器负输入端相接。减法器和控制器构成微处理器。该逆变电源动态响应快速、平稳，非线性负载情况下输出电压总谐波畸变率低，本发明专利技术广泛应用在交流稳定电源、不间断电源、柔性交流输电系统、有源电力滤波器、超导磁储能系统、可再生能源供电系统中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种功率变换电路，特别涉及一种。
技术介绍
随着科技的发展，信息化程度的提高，一方面重要部门、用电设备对电源供电品质的要求日益增高，另一方面电力电子设备的大量使用、非线性负载的不断增加使得电网的谐波污染十分严重，形成了鲜明的供需矛盾。为此，近年来高性能PWM逆变电源的研究越来越受到关注。数字控制相对于模拟控制有许多优越之处，使之受到广泛关注。特别是近几年随着微处理器等微电子技术突飞猛进的发展，数字控制的硬件平台日益更新，更加快数字控制的推广应用。PWM逆变器的数字控制器采用常规控制策略时响应特性不好，与常规模拟控制器相比性能明显下降；重复控制能够很好地抑制周期性扰动，改善系统的稳态响应，但动态响应不快，至少在一个基波周期以上；无差拍控制具有较快的动态响应速度，但是控制性能对系统参数依赖性强，对参数变化敏感，鲁棒性差，有可能降低系统稳定性或甚至不稳定；可见虽然更能发挥数字控制优点的几种专用数字控制方法被提出，但存在不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种数字控制的逆变电源；该逆变电源动态响应快速、平稳，非线性负载情况下输出电压总谐波畸变率低，在额定非线性负载、负载电流波峰因子超过3的情况下，输出电压总谐波畸变率也较低，稳态精度高，而且结构简单，成本较低；本专利技术还提供了该逆变电源的控制方法。本专利技术提供的一种数字控制的逆变电源，其特征在于逆变器的输入端与微处理器相接，逆变器的输出端与电压传感器的输入端及负载相接，逆变器中引出的电流与电流传感器的输入端相接，逆变器与直流电源相连，电压传感器的输出端和电流传感器的输出端分别与微处理器相接。上述所述微处理器包括增广状态反馈数字控制器和减法器，增广状态反馈数字控制器的输出端与逆变器的输入端相接，电压传感器的第一输出端与减法器的负输入端相接，减法器的正输入端接收参考量ur，减法器的输出端与增广状态反馈数字控制器的输入端相接，电流传感器的输出端和电压传感器的第二输出端分别与增广状态反馈数字控制器的负输入端相接。增广状态反馈数字控制器还可以包括状态观测器，状态观测器的输入端分别与电流传感器和电压传感器的输出端相连。上述数字控制的逆变电源的控制方法，其步骤包括(1)采集电压传感器输出的当前拍的输出电压u0(k)和电流传感器输出的当前拍的输出电流i(k)；(2)利用公式(A)计算当前拍的误差积分信号ei(k)，其中ei(k-1)为上一拍的误差积分信号，其初始值为0；ei(k)＝e(k)+ei(k-1)(A)其中e(k)为当前拍误差信号，其值等于当前拍的参考量ur(k)与当前拍的输出电压u0(k)的差值；(3)利用当前拍的误差积分信号ei(k)计算下一拍的控制信号u1(k+1)；(3A)当采集的电流信号i为滤波电感电流i1时，利用公式(B)计算下一拍的控制信号u1(k+1)，其中i1(k)为当前拍的滤波电感电流u1(k+1)＝kiei(k)-k1u0(k)-k2i1(k)(B)(3B)当采集的电流信号i为滤波电容电流ic时，利用公式(C)计算下一拍的控制信号u1(k+1)，其中ic(k)为当前拍的滤波电容电流u1(k+1)＝kiei(k)-k1u0(k)-k2ic(k)(C)(3C)当采集的电流信号i为负载电流i0时，其处理过程为 (3C1)利用公式(D1)计算下一拍的输出电压观测值 和下一拍的滤波电感电流观测值 其中i0(k)为当前拍的负载电流u^0(k+1)i^1(k+1)=(Ad-HCd)u^0(k)i^1(k)+Bdu1(k)i0(k)+HCdu0(k)i1(k)---(D1)]]>其中，Ad=e-r2LTcosωdT+r2Lωde-r2LTsinωdT1Cωde-r2LTsinωdT-1Lωde-r2LTsinωdTe-r2LTcosωdT-r2Lωde-r2LTsinωdT]]>Bd＝H1=e-r2LT(-cosωdT-r2LωdsinωdT)+11Lωde-r2LTsinωdT]]>H2=r(e-r2LTcosωdT+r2Lωde-r2LTsinωdT-1)-1Cωde-r2LTsinωdT-e-r2LTcosωdT-r2Lωde-r2LTsinωdT+1]]>Cd＝ωn=1LC,]]>为逆变器的自然振荡频率ωd=1LC-r24L2,]]>为逆变器的阻尼振荡频率L为逆变器的滤波电感，C为逆变器的滤波电容，r为逆变器的等效阻尼电阻，H为状态观测器的反馈增益矩阵。(3C2)利用公式(D2)计算下一拍的误差信号观测值 e^(k+1)=ur(k+1)-u^0(k+1)---(D2)]]>(3C3)利用公式(D3)计算为下一拍的误差积分信号观测值 e^i(k+1)=e^(k+1)+ei(k)---(D3)]]>(3C4)利用公式(D4)或公式(D5)-(D6)计算下一拍的控制信号u1(k+1)， 其中 为下一拍的滤波电容电流观测值u1(k+1)=kie^i(k+1)-k1u^0(k+1)-k2i^1(k+1)---(D4)]]>i^c(k+1)=i^1(k+1)-i0(k)---(D5)]]>u1(k+1)=kie^i(k+1)-k1u^0(k+1)-k2i^c(k+1)---(D6)]]>其中，ki=1+β2+β3+β41-2e-r2LTcosωdT+e-rLT]]>k1=β2-β4+1+2a1-e-rLT-(1-a1-a2)ki1-2a1+e-rLT]]>k2=β2+1+2a1-(1-a1-a2)(k1+ki)2a2/r]]>a1=e-r2LTcosωdT]]>a2=r2Lωde-r2LTsinωdT;]]>(4)利用控制信号u1(k+1)对逆变器进行调节；(5)令k＝k+1，重复步骤(1)-(4)，直至工作结束。本专利技术与现有技术相比具有以下优点(1)空载条件下，由增广状态反馈数字控制器与逆变电源构成的逆变电源控制系统动态指令跟踪波形的过渡过程时间短，不超过3.5ms，超调量小，小于9％。(2)负载突变达额定功率时，动态过渡过程不超过2ms，输出电压变化率不超过10％，负载适应性增强。(3)从空载到额定负载的各种负载情况下，稳压精度均在0.5％之内，稳态误差大大降低。(4)非线性负载情况下输出电压总谐波畸变率低，在额定非线性负载、负载电流波本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种数字控制的逆变电源，其特征在于：逆变器（２）的输入端与微处理器（１）相接，逆变器（２）的输出端与电压传感器（５）的输入端及负载（３）相接，逆变器（２）中引出的电流与电流传感器（６）的输入端相接，逆变器（２）与直流电源（４）相连，电压传感器（５）的输出端和电流传感器（６）的输出端分别与微处理器（１）相接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：康勇，彭力，张凯，何俊，陈坚，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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