一种复合自抗扰和矢量控制的逆变器电压控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种复合自抗扰和矢量控制的逆变器电压控制方法及装置，通过采集逆变器的输出电容电压，将输出电容电压与正弦参考电压输入至矢量控制器进行处理，得到第一输出信号和第二输出信号；基于第一输出信号和第二输出信号分别得到输入参考信号和微分参考信号；将输入参考信号或者输入参考信号和微分参考信号输入线性自抗扰控制器，得到控制信号，基于控制信号得到调制波信号；将调制波信号输入PWM驱动模块，生成驱动信号，根据驱动信号对逆变器进行控制。本发明专利技术结合线性自抗扰控制和矢量控制实现对逆变器电压的控制，该方法无需有效值控制环路和电流控制环路，使逆变器输出电压具有高负载调整率、快速的动态响应和低谐波失真度。失真度。失真度。

【技术实现步骤摘要】
一种复合自抗扰和矢量控制的逆变器电压控制方法及装置


[0001]本专利技术涉及逆变器领域，具体涉及一种复合自抗扰和矢量控制的逆变器电压控制方法 及装置。

技术介绍

[0002]逆变器是把直流电能转变成交流电能的转换装置。提高逆变器输出电压的电能质量，包 括高负载调整率、快速的动态响应和低谐波失真度，对于用电设备可靠运行具有重要意义。
[0003]目前单相逆变器电压控制方法主要有PI控制、谐振控制、重复控制和无差拍控制等， 这些控制方法一般都需要基于对模型的精确建立来进行，而逆变器在实际运行中往往会受到 各种内部扰动和外部扰动的影响。对于单相逆变器，在无外加有效值控制环路的情况下，输 出电压一般存在一定的静差，而有效值环路在负载变化等外部扰动下动态性能较差。为提升 逆变器的抗扰能力和动态性能，常通过引入电流内环和负载电流前馈来抑制负载扰动的影响， 但需额外增加电流传感器，增加了控制成本。
[0004]因此，需要提供一种对模型精度要求不高，且无需有效值控制环路和电流控制环路的高 性能单相逆变器电压控制方法。

技术实现思路

[0005]针对上述提到的逆变器控制方法控制精度差、成本高等问题。本申请的实施例的目 的在于提出了一种复合自抗扰和矢量控制的逆变器电压控制方法及装置来解决以上背景 技术部分提到的技术问题。
[0006]第一方面，本申请的实施例提供了一种复合自抗扰和矢量控制的逆变器电压控制方法， 包括以下步骤：
[0007]S1，采集逆变器的输出电容电压，将输出电容电压与正弦参考电压输入至矢量控制器进 行变换处理，得到第一输出信号和第二输出信号；
[0008]S2，基于第一输出信号和第二输出信号分别得到输入参考信号和微分参考信号；
[0009]S3，将输入参考信号或者输入参考信号和微分参考信号输入线性自抗扰控制器，得到控 制信号，基于控制信号得到调制波信号；
[0010]S4，将调制波信号输入PWM(Pulse
‑
Width Modulation)驱动模块，生成驱动信号，根 据驱动信号对逆变器进行控制。
[0011]作为优选，步骤S1具体包括：
[0012]S11，将正弦参考电压u
ref
减去输出电容电压u
o
，得到电压跟踪误差信号u
e
；
[0013]S12，将电压跟踪误差信号u
e
输入正交信号生成器得到虚拟正交信号u
eβ
；
[0014]S13，将电压跟踪误差信号u
e
和虚拟正交信号u
eβ
进行PARK变换，得到d轴电压分量 u
ed
与q轴电压分量u
eq
，将d轴电压分量u
ed
与q轴电压分量u
eq
分别经过PI运算，得到第 一输出量u
d
和第二输出量u
q
，对第一输出量u
d
和第二输出量u
q
进行PARK反变换得到第一 输出信号
u
α
和第二输出信号u
β
。
[0015]作为优选，步骤S2具体包括：
[0016]S21，将第一输出信号作为输入参考信号u
r
，或者采用谐波补偿信号对第一输出信号进 行选择性补偿，得到输入参考信号u
r
；
[0017]S22，根据下式对第二输出信号进行处理，得到微分参考信号u
rd
：
[0018]u
rd
＝
‑
ω0*u
β
；
[0019]其中，ω0为基波角频率。
[0020]作为优选，步骤S21中采用谐波补偿信号对第一输出信号进行选择性补偿，具体包括：
[0021]S211，将输出电容电压u
o
输入正交信号生成器，得到针对i次谐波频率分量的补偿正交 信号，i为大于1的整数；
[0022]S212，将输出电容电压u
o
和补偿正交信号进行PARK变换，得到补偿d轴电压分量与 补偿q轴电压分量；
[0023]S213，将补偿d轴电压分量与补偿q轴电压分量分别经过PI运算，得到第一补偿输出 量和第二补偿输出量，对第一补偿输出量和第二补偿输出量进行PARK反变换得到第一补偿 输出信号u
α,i
和第二补偿输出信号u
β,i
；
[0024]S214，多次重复步骤S211
‑
S213，得到多个对应不同i值的第一补偿输出信号u
α,i
，计算 多个对应不同i值的第一补偿输出信号u
α,i
的总和，得到所述谐波补偿信号u
ac
。
[0025]作为优选，正交信号生成器选用一阶全通滤波器，其传递函数为：
[0026][0027]其中，ω为目标虚拟正交信号的角频率，s为复频率。
[0028]作为优选，线性自抗扰控制器包括线性扩张状态观测器和误差反馈控制器，误差反馈控 制器输出控制信号，所述步骤S3具体包括：
[0029]设置线性扩张状态观测器和误差反馈控制器的参数，线性扩张状态观测器输出u
o
的估计 值z1、的估计值z2和总扰动f的估计值z3，z1、z2和z3由下式得到：
[0030][0031]其中，h1、h2、h3为线性扩张状态观测器的观测系数，b0为补偿因子；
[0032]将z1、z2和z3输入误差反馈控制器，输出控制信号u为：
[0033][0034]其中，k1为第一比例系数，k2为第二比例系数；
[0035]将控制信号u除于直流电压U
dc
，得到调制波信号。
[0036]作为优选，线性扩张状态观测器和误差反馈控制器的参数设置如下：
[0037]期性扰动的内模，理论上可以实现无差跟踪控制。而基于线性自抗扰控制算法能够抑制 逆变器系统中的非周期性扰动，矢量控制与线性自抗扰控制结合能够进一步提升逆变器 的性能。
[0046](3)本专利技术可提升逆变器的抗扰能力和动态性能，并且有效降低成本。
附图说明
[0047]包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说 明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本专利技术的原理。将容易认识 到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好 地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。
[0048]图1示出了根据本专利技术的实施例的复合自抗扰和矢量控制的逆变器电压控制方法的 示意图；
[0049]图2示出了根据本专利技术的实施例的复合自抗扰和矢量控制的逆变器电压控制结构框 图；
[0050]图3示出了根据本专利技术的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合自抗扰和矢量控制的逆变器电压控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，采集逆变器的输出电容电压，将所述输出电容电压与正弦参考电压输入至矢量控制器进行处理，得到第一输出信号和第二输出信号；S2，基于所述第一输出信号和第二输出信号分别得到输入参考信号和微分参考信号；S3，将所述输入参考信号或者所述输入参考信号和微分参考信号输入线性自抗扰控制器，得到控制信号，基于所述控制信号得到调制波信号；S4，将所述调制波信号输入PWM驱动模块，生成驱动信号，根据所述驱动信号对所述逆变器进行控制。2.根据权利要求1所述的复合自抗扰和矢量控制的逆变器电压控制方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：S11，将所述正弦参考电压u
ref
减去所述输出电容电压u
o
，得到电压跟踪误差信号u
e
；S12，将所述电压跟踪误差信号u
e
输入正交信号生成器得到虚拟正交信号u
eβ
；S13，将所述电压跟踪误差信号u
e
和所述虚拟正交信号u
eβ
进行PARK变换，得到d轴电压分量u
ed
与q轴电压分量u
eq
，将所述d轴电压分量u
ed
与q轴电压分量u
eq
分别经过PI运算，得到第一输出量u
d
和第二输出量u
q
，对所述第一输出量u
d
和第二输出量u
q
进行PARK反变换得到第一输出信号u
α
和第二输出信号u
β
。3.根据权利要求1所述的复合自抗扰和矢量控制的逆变器电压控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：S21，将所述第一输出信号作为输入参考信号u
r
，或者采用谐波补偿信号对所述第一输出信号进行选择性补偿，得到输入参考信号u
r
；S22，根据下式对所述第二输出信号进行处理，得到微分参考信号u
rd
：u
rd
＝
‑
ω0*u
β
；其中，ω0为基波角频率。4.根据权利要求3所述的复合自抗扰和矢量控制的逆变器电压控制方法，其特征在于，所述步骤S21中采用谐波补偿信号对所述第一输出信号进行选择性补偿，具体包括：S211，将所述输出电容电压u
o
输入正交信号生成器，得到针对i次谐波频率分量的补偿正交信号，i为大于1的整数；S212，将所述输出电容电压u
o
和所述补偿正交信号进行PARK变换，得到补偿d轴电压分量与补偿q轴电压分量；S213，将所述补偿d轴电压分量与补偿q轴电压分量分别经过PI运算，得到第一补偿输出量和第二补偿输出量，对所述第一补偿输出量和第二补偿输出量进行PARK反变换得到第一补偿输出信号u
α,i
和第二补偿输出信号u
β,i
；S214，多次重复步骤S211
‑
S213，得到多个对应不同i值的第一补偿输出信号u
α,i
，计算多个对应不同i值的第一补偿输出信号u
α,i
的总和，得到所述谐波补偿信号u
ac
。5.根据权利要求2或4所述的复合自抗扰和矢量控制的逆变器电压控制方法，其特征在于，所述正交信号生成器选用一阶全通滤波器，其传递函数为：其中，ω为目标虚拟正交信号的角频率，s为复频率。
6.根据权利要求5所述的复合自抗扰和矢量控制的逆变器电压控制方法，其特征在于，所述线性自抗扰控制器包括线性扩张状态观测器和误差反馈控制器，所述误差反馈控制器输出控制信号，所述步骤S3具体包括：设置所述线性扩张状态观测器和误差反馈控制器的参数，线性扩张状态观...

【专利技术属性】
技术研发人员：林燎源，李豪达，朱铠，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：