一种用于交流逆变器的新型数模混合控制方法技术

本发明专利技术公开了一种用于交流逆变器的新型数模混合控制方法，该交流逆变器的控制过程包括数字控制部分和模拟控制部分，其采用一种新的重复控制器进行外环的控制，不仅可实现稳态幅值的控制精度，而且可显著提高逆变器的响应速度，同时提高整个系统带宽内的开环增益，增强系统的鲁棒性，使得电源特性变硬，可显著降低逆变器带非线性负载时的电压畸变率；对重复控制器进行优化，采用新型重复控制器在确保稳定的前提下，可明显提高重复控制器的稳态跟踪效果；模拟电压环和电流环在常规控制的基础上，引入一定比例的输出电压前馈，一定程度上将负载在控制对象中解耦，可明显提升低频的开环增益，提高逆变器的负载适应性。提高逆变器的负载适应性。提高逆变器的负载适应性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于交流逆变器的新型数模混合控制方法


[0001]本专利技术属于电力电子控制
，涉及一种交流逆变器的控制方法，具体涉及一种用于交流逆变器的新型数模混合控制方法。

技术介绍

[0002]交流逆变器的应用非常广泛，常见的测试电源、UPS、储能变流器、机场电源等。一些特定的应用场合对于交流逆变器的电压源特性要求比较高，比如机场电源、机库电源、电网模拟源、光伏模拟源等，国外的测试电源或者可编程电源，比如chroma或者阿姆泰克，都是采用提高功率器件的开关频率，进一步提高带宽的方式来达到高性能的要求。
[0003]对于这种高特性要求的场合，一般的数字控制很难达到相应的控制效果，常常采用数模混合的控制方式。而常规的数模混合方式采用数字有效值电压外环加电压瞬时值外环加电流瞬时值内环的方式，使控制器的动态特性和鲁棒性依靠模拟控制环来进行提升，数字有效值电压外环进行稳态幅值的控制，其问题在于：数字有效值外环无法弥补模拟控制的开环增益(模拟跟踪环一般可到90％的跟踪效果)、以及数字有效值外环因为要计算有效值加上采用PI调节器，其响应速度偏慢，这种控制方式，在动态要求非常高的现场往往无法达到要求，同时在非线性负载的工况情况下，电压畸变率偏大。针对这样的问题，交流逆变器需要一种更加有效的数字控制环来弥补模拟电流环的性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种用于交流逆变器的新型数模混合控制方法。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种用于交流逆变器的新型数模混合控制方法，所述交流逆变器的控制过程包括数字控制部分和模拟控制部分，具体步骤如下：
[0006]1)数字控制部分：
[0007]11)给定负载电压与输出电压V
L
做差，得到误差信号；
[0008]12)将步骤11)得到的误差信号输入到重复控制器中得到输出量，输出量与误差信号两者求和得到数字控制环的结果，
[0009]其中，所述重复控制器包括重复信号发生器、周期延时单元Z
‑
N
、补偿器C(z)、低通滤波器及一个加法环，低通滤波器的输入端作为重复控制器的输入端，低通滤波器的输出端作为加法环的第一输入端，加法环的第一输出端连接周期延时单元Z
‑
N
的输入端，周期延时单元Z
‑
N
的输出端连接周期补偿器C(z)的输入端，加法环的第二输出端连接重复信号发生器的输入端，重复信号发生器的输出端作为加法环的第二输入端；
[0010]2)模拟控制部分：
[0011]21)将步骤12)得到的数字控制环的结果经过DAC转化为模拟信号，并通过模拟低通滤波器进行滤噪，得到模拟控制环的瞬时值给定V
LREF
；
[0012]22)将V
LREF
与输出电压V
L
做差后与模拟电压环的控制增益Kv相乘得到模拟电流环的给定
[0013]23)将与电感电流I
L
做差，而后与模拟电流环的控制增益Kc相乘得到电流环输出信号；
[0014]24)输出电压V
L
乘以校正系数K，得到输出电压前馈值，与步骤23)得到的电流环输出信号求和作为调制波；
[0015]25)调制波与载波相比较得到SPWM，驱动功率主电路的开关管动作，实现逆变器的控制。
[0016]作为一种具体的实施方式，校正系数K满足：其中，Kpwm是调制波与直流母线的1/2的比值。
[0017]作为一种具体的实施方式，低通滤波器的离散域传函为：
[0018][0019]其中，z为离散时间系统的z变换的变量。
[0020]作为一种具体的实施方式，所述重复控制器整体的离散域函数为：
[0021][0022]其中，z为离散时间系统的z变换的变量。
[0023]作为一种具体的实施方式，所述的重复信号发生器Q(z)取值为0.95
‑
0.98间。
[0024]作为一种具体的实施方式，所述交流逆变器的拓扑结构采用了单相拓扑，包括直流侧由两组电容串联而成，整流侧包括两个串联的二极管；逆变侧包括两个串联的开关管。
[0025]由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：
[0026]1)本专利技术的控制方法采用了一种新的重复控制器进行外环的控制，不仅可实现稳态幅值的精确控制，而且可显著提高逆变器的响应速度，同时可提高整个控制系统带宽内的开环增益，增加系统的鲁棒性，使电源特性变硬，显著降低逆变器带非线性负载时的电压畸变率；
[0027]2)本专利技术对重复控制器进行了优化，采用本专利技术的重复控制器在确保稳定的前提下，可明显提高重复控制器的稳态跟踪效果；
[0028]3)采用本专利技术的控制方法，使模拟电压环和电流环在常规控制的基础上，引入了一定比例的输出电压前馈，一定程度上将负载在控制对象中解耦，可明显提升低频的开环增益，提高逆变器的负载适应性。
附图说明
[0029]附图1为本专利技术所述的交流逆变器的拓扑图；
[0030]附图2为本专利技术所述的交流逆变器的新型数模混合控制方法过程图；
[0031]附图3为现有技术中重复控制器的控制框图；
[0032]附图4为本专利技术所述的交流逆变器中的重复控制器的控制框图。
具体实施方式
[0033]下面结合附图及具体实施例来对本专利技术的技术方案作进一步的阐述。
[0034]本专利技术提供了一种用于交流逆变器的新型数模混合控制方法，本例中，该交流逆变器的拓扑结构为单相拓扑，参见图1所示，包括直流侧由两组电容串联而成，整流侧包括两个串联的二极管；逆变侧包括两个串联的开关管。当然该交流逆变器的拓扑结构不限于单相拓扑，需要采样的电信号包括：输出电压V
L
、负载电流Io、电感电流I
L
。
[0035]该交流逆变器的控制过程包括数字控制部分和模拟控制部分，具体步骤如下：
[0036]1)数字控制部分：
[0037]11)给定负载电压与输出电压V
L
做差，得到误差信号；
[0038]12)将步骤11)得到的误差信号输入到重复控制器中得到输出量，输出量与误差信号两者求和得到数字控制环的结果，
[0039]本例中所采用的重复控制器包括重复信号发生器、周期延时单元Z
‑
N
、补偿器C(z)、低通滤波器及一个加法环，低通滤波器的输入端作为重复控制器的输入端，低通滤波器的输出端作为加法环的第一输入端，加法环的第一输出端连接周期延时单元Z
‑
N
的输入端，周期延时单元Z
‑
N
的输出端连接周期补偿器C(z)的输入端，加法环的第二输出端连接重复信号发生器的输入端，重复信号发生器的输出端作为加法环的第二输入端；
[0040]误差信号在输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于交流逆变器的新型数模混合控制方法，其特征在于，所述交流逆变器的控制过程包括数字控制部分和模拟控制部分，具体步骤如下：1)数字控制部分：11)给定负载电压与输出电压V
L
做差，得到误差信号；12)将步骤11)得到的误差信号输入到重复控制器中得到输出量，输出量与误差信号两者求和得到数字控制环的结果，其中，所述重复控制器包括重复信号发生器、周期延时单元Z
‑
N
、补偿器C(z)、低通滤波器及一个加法环，低通滤波器的输入端作为重复控制器的输入端，低通滤波器的输出端作为加法环的第一输入端，加法环的第一输出端连接周期延时单元Z
‑
N
的输入端，周期延时单元Z
‑
N
的输出端连接周期补偿器C(z)的输入端，加法环的第二输出端连接重复信号发生器的输入端，重复信号发生器的输出端作为加法环的第二输入端；2)模拟控制部分：21)将步骤12)得到的数字控制环的结果经过DAC转化为模拟信号，并通过模拟低通滤波器进行滤噪，得到模拟控制环的瞬时值给定V
LREF
；22)将V
LREF
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王森，张俊奇，贾梅梅，王萍，陈玲，史洋洋，党星星，杨佳明，
申请(专利权)人：苏州爱科赛博电源技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：