[實用新型]一種狀態跟蹤模擬控制的逆變電源

無效

• 申請號: 200620163637.3
• 申請日: 2006-12-08
• 公開（公告）號: CN201039029Y
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發明（設計）人: 康勇;彭力;陳堅;何俊
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02M7/42
• 分類號: H02M7/42;G01R19/165;G05F1/12
• 代理公司: 華中科技大學專利中心
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本實用新型涉及一種功率變換電路，特別涉及一種狀態跟蹤模擬控制的逆變電源。

背景技術

近些年隨著一些重要部門和用電設備對高品質電源的要求日益增高，以及電力電子設備的大量使用造成電網諧波污染嚴重，為了提高供電系統的穩定性和供電質量，研究開發高性能PWM逆變電源備受重視。

早期的PWM逆變電源電壓外環電流內環的雙環控制大多采用輸出電壓有效值外環維持輸出電壓有效值恒定，這種控制方式只能保證輸出電壓的有效值恒定，不能保證輸出電壓的波形質量，特別是在非線性負載條件下輸出電壓諧波含量大，波形嚴重失真；另外電壓有效值外環控制的動態響應過程十分緩慢，在突加、突減負載時輸出波形波動大，恢復時間較長。

現在許多瞬時控制方案受到廣大科技工作者的關注，瞬時控制方案可以在運行過程中實時地調控輸出電壓波形，使得供電質量大大提高。瞬時電壓PID控制方式具有算法簡單、易于實現、魯棒性好和可靠性高等特點。對于一個逆變電源來說，過載故障是非常常見的故障之一，必須具有對其實施保護措施的能力，限流功能是常規采用的措施。盡管瞬時電壓PID控制在電路結構上有其優越性，但是PID單環控制無法自動實現限流保護功能，而電壓外環電流內環的雙環控制具有自動限流保護功能。

現有電壓外環電流內環的雙環控制通過電流內環改善逆變電源的動態性能，使得逆變電源的輸出性能得到較大改進，但不足之處在于電流內環為了抑制非線性負載擾動，必須具備足夠的帶寬，才能獲得滿意的性能，這加大了控制器實現的難度。另外雙環控制系統的控制器參數按照常規方法設計，需考慮兩個調節器之間的響應速度、頻帶寬度的相互影響與協調，控制器設計步驟復雜，還需要反復試湊驗證。

發明內容

本實用新型的目的在于克服上述現有技術的不足之處，提供了一種狀態跟蹤模擬控制的逆變電源，該逆變電源穩態精度高，動態響應快速、平穩，非線性負載情況下輸出電壓總諧波畸變率(THD)低，而且結構簡單，成本較低。

本實用新型提供的狀態跟蹤模擬控制的逆變電源，其特征在于：它包括狀態跟蹤控制器、逆變器、直流電源、電壓傳感器、電流傳感器和減法器，狀態跟蹤控制器的輸出端與逆變器的輸入端相接，逆變器的輸出端與電壓傳感器的輸入端及負載相接，逆變器中引出的電流與電流傳感器的輸入端相接，電流傳感器的輸出端與狀態跟蹤控制器的第二輸入端相接，電壓傳感器的輸出端、參考量u_r分別與減法器的負輸入端、正輸入端相接，減法器的輸出端與狀態跟蹤控制器的第一輸入端相接，逆變器接直流電源。

本實用新型與現有技術相比具有以下優點：

(1)從空載到額定負載的各種負載情況下，穩壓精度均在0.18％之內，穩態誤差大大降低。

(2)負載突變接近額定功率時，動態過渡過程不超過0.5ms，輸出電壓變化率不超過7％，負載適應性增強。

(3)在額定非線性負載情況下，負載電流波峰因子超過3時輸出電壓總諧波畸變率THD＝0.46％，負載電流波峰因子超過5時輸出電壓總諧波畸變率THD＝0.63％，輸出電壓總諧波畸變率(THD)大為降低，表現出對非線性負載引起的波形失真具有較強的抑制能力。

(4)本實用新型在對逆變電源狀態跟蹤控制器控制參數的設計中，將控制參數與逆變電源性能指標要求建立定量關系，這種方法大大簡化了設計過程，同時能夠滿足高性能指標要求，具有明顯的優越性。整個電源系統具有較強的魯棒性和較高的穩態調節精度，在各種不同的負載擾動情況下，均能輸出品質優良的交流穩定電源。

(5)本實用新型電路結構簡單，成本低，易于實現。

附圖說明

圖1為本實用新型狀態跟蹤模擬控制的逆變電源的結構示意圖；

圖2為本實用新型逆變電源的電路原理圖之一；

圖3為本實用新型逆變電源的電路原理圖之二；

圖4為本實用新型逆變電源的電路原理圖之三；

圖5為狀態跟蹤控制器的一種具體實現電路圖；

圖6為狀態跟蹤控制器的另一種具體實現電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖來對本實用新型作進一步詳細說明。