一种基于全驱系统模型的单相全桥逆变器控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于全驱系统模型的单相全桥逆变器控制方法，包括：推导单相全桥逆变器的全驱系统模型和控制量表达式；利用参考信号模块和采样模块得到需要用到的运行参数和正弦参考信号；利用

【技术实现步骤摘要】
一种基于全驱系统模型的单相全桥逆变器控制方法


[0001]本专利技术涉及电力电子逆变器的
，尤其是指一种基于全驱系统模型的单相全桥逆变器控制方法
。

技术介绍

[0002]随着当今科技的迅速发展，各种用电设备对供电质量
、
系统容量和供电可靠性提出了越来越高的要求，对单相逆变器的研究逐步深入
。
而单相逆变器的控制方法直接影响单相逆变器的电能质量和稳定性
。
[0003]然而，传统逆变器控制系统通常选用
PI
控制，
PI
控制主要用于直流控制，但对交流信号处理存在控制精度差
、
受参数变化影响大等特点
。
同时，逆变器的控制方法不够优良会造成逆变器输出电压谐波含量比较高，容易引起用电浪费
、
设备发热
、
降低设备寿命，甚至更严重的会造成安全事故
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种基于全驱系统模型的单相全桥逆变器控制方法，可有效解决单相全桥逆变器传统控制方法动态性能差等问题，使得单相全桥逆变器在面对输入电压突变
、
负载突变等扰动时能够快速稳定地调节，持续跟踪参考信号进行输出
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：一种基于全驱系统模型的单相全桥逆变器控制方法，包括以下步骤：
[0006]S1
：根据单相全桥逆变器的状态空间平均模型推导出单相全桥逆变器的全驱系统模型和控制量表达式；
[0007]S2
：根据步骤
S1
得到的单相全桥逆变器的全驱系统模型和控制量表达式，确定需要用到的运行参数和正弦参考信号，并利用参考信号模块设置模拟的正弦参考信号，利用采样模块获取需要用到的模拟的运行参数；
[0008]S3
：利用模数转换器
ADC
模块将步骤
S2
设置的模拟的正弦参考信号和获取的模拟的运行参数转换为数字的正弦参考信号和数字的运行参数；
[0009]S4
：将步骤
S3
得到的数字的正弦参考信号和数字的运行参数输入全驱系统模型控制模块，计算得到数字的控制量；
[0010]S5
：利用数模转换器
DAC
模块将步骤
S4
计算所得的数字的控制量转换为模拟的控制量；
[0011]S6
：将步骤
S5
得到的模拟的控制量输入
PWM
模块，控制开关管的导通和关断，从而实现对单相全桥逆变器的控制
。
[0012]进一步，在步骤
S1
中，单相全桥逆变器的状态空间平均模型表示为：
[0013][0014]式中，
i
L
表示电感电流值，
u
C
表示电容电压值，分别表示对电感电流和电容电压求导，
L
表示电感值，
C
表示电容值，
R
表示负载，
u
表示控制量，
U
in
表示输入电压值
。
[0015]进一步，步骤
S1
的具体操作步骤如下：
[0016]S11
：对于运行参数电容电压
u
C
，将它乘以一个非零的常数
Q1，得：
[0017]z1＝
Q1u
C
[0018]式中，
z1为新的运行参数，与电容电压
u
C
成倍数关系；
[0019]S12
：对步骤
S11
得到的新的运行参数
z1求导，并将单相全桥逆变器的状态空间平均模型代入得：
[0020][0021]式中，表示对运行参数
z1求导；
[0022]S13
：对步骤
S12
得到的求导，并将单相全桥逆变器的状态空间平均模型和
z1的表达式代入得：
[0023][0024]式中，表示对运行参数
z1求两次导；
[0025]S14
：根据步骤
S13
得到的的表达式，选择控制量
u
为：
[0026][0027]式中，
A0和
A1为两个常数，
V
ref
表示正弦参考信号；
[0028]S15
：将步骤
S14
得到的控制量
u
代入步骤
S13
得到的的表达式，得到单相全桥逆变器的全驱系统模型表示为：
[0029][0030]将步骤
S11
和
S12
得到的
z1、
的表达式代入步骤
S14
得到的控制量
u
，得到单相全桥逆变器的控制量表达式为：
[0031][0032]进一步，在步骤
S2
中，全驱系统模型中用到了正弦参考信号
V
ref
，控制量表达式中用到的运行参数有输入电压值
U
in
、
电容电压值
u
C
、
电感电流值
i
L
、
负载值
R
；
[0033]首先，要获得正弦参考信号
V
ref
、
输入电压值
U
in
、
电容电压值
u
C
、
电感电流值
i
L
、
负
载值
R
对应的模拟量，即模拟的正弦参考信号模拟的输入电压值模拟的电容电压值模拟的电感电流值模拟的负载值
R
*
，因此，需利用参考信号模块设置模拟的正弦参考信号的频率和幅值；利用采样模块获取单相全桥逆变器以下模拟的运行参数：模拟的输入电压值模拟的电容电压值模拟的电感电流值模拟的输出电流值模拟的负载值
R
*
由模拟的电容电压值和模拟的输出电流值相除得到，即：
[0034][0035]进一步，在步骤
S3
中，利用模数转换器
ADC
模块将模拟的正弦参考信号模拟的运行参数包括输入电压值模拟的电容电压值模拟的电感电流值模拟的输出电流值及模拟的负载值
R
*
转换为数字的正弦参考信号
V
ref
、
数字的运行参数包括输入电压值
U
in
、
电容电压值
u
C
、
电感电流值
i
L
、
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于全驱系统模型的单相全桥逆变器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
：根据单相全桥逆变器的状态空间平均模型推导出单相全桥逆变器的全驱系统模型和控制量表达式；
S2
：根据步骤
S1
得到的单相全桥逆变器的全驱系统模型和控制量表达式，确定需要用到的运行参数和正弦参考信号，并利用参考信号模块设置模拟的正弦参考信号，利用采样模块获取需要用到的模拟的运行参数；
S3
：利用模数转换器
ADC
模块将步骤
S2
设置的模拟的正弦参考信号和获取的模拟的运行参数转换为数字的正弦参考信号和数字的运行参数；
S4
：将步骤
S3
得到的数字的正弦参考信号和数字的运行参数输入全驱系统模型控制模块，计算得到数字的控制量；
S5
：利用数模转换器
DAC
模块将步骤
S4
计算所得的数字的控制量转换为模拟的控制量；
S6
：将步骤
S5
得到的模拟的控制量输入
PWM
模块，控制开关管的导通和关断，从而实现对单相全桥逆变器的控制
。2.
根据权利要求1所述的一种基于全驱系统模型的单相全桥逆变器控制方法，其特征在于，在步骤
S1
中，单相全桥逆变器的状态空间平均模型表示为：式中，
i
L
表示电感电流值，
u
C
表示电容电压值，分别表示对电感电流和电容电压求导，
L
表示电感值，
C
表示电容值，
R
表示负载，
u
表示控制量，
U
in
表示输入电压值
。3.
根据权利要求2所述的一种基于全驱系统模型的单相全桥逆变器控制方法，其特征在于，步骤
S1
的具体操作步骤如下：
S11
：对于运行参数电容电压
u
C
，将它乘以一个非零的常数
Q1，得：
z1＝
Q1u
C
式中，
z1为新的运行参数，与电容电压
u
C
成倍数关系；
S12
：对步骤
S11
得到的新的运行参数
z1求导，并将单相全桥逆变器的状态空间平均模型代入得：式中，表示对运行参数
z1求导；
S13
：对步骤
S12
得到的求导，并将单相全桥逆变器的状态空间平均模型和
z1的表达式代入得：式中，表示对运行参数
z1求两次导；
S14
：根据步骤
S13
得到的的表达式，选择控制量
u
为：
式中，
A0和
A1为两个常数，
V
ref
表示正弦参考信号；
S15
：将步骤
S14
得到的控制量
u
代入步骤
S13
得到的的表达式，得到单相全桥逆变器的全驱系统模型表示为：将步骤
S11
和
S12
得到的
z1、
的表达式代入步骤
S14
得到的控制量
u
，得到单相全桥逆变器的控制量表达式为：
4.
根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈艳峰，方言，张波，丘东元，肖文勋，谢帆，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：