[實(shí)用新型]一種狀態(tài)跟蹤數(shù)字控制的逆變電源

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920085224.1
• 申請(qǐng)日: 2009-04-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201388163Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭力;康勇;陳堅(jiān);唐詩(shī)穎;胡曉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02M7/42
• 分類(lèi)號(hào): H02M7/42
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專(zhuān)利中心
• 代理人: 曹葆青

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種功率變換電路，特別涉及一種狀態(tài)跟蹤數(shù)字控制的逆變電源。

背景技術(shù)

采用數(shù)字控制器可以克服模擬控制器易老化、通用性低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)，因而數(shù)字控制受到廣泛關(guān)注。隨著微處理器等微電子技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，數(shù)字控制的應(yīng)用更為普遍。為充分發(fā)揮數(shù)字控制的優(yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者先后提出各種數(shù)字控制方法。

但是，模擬化設(shè)計(jì)的數(shù)字控制器屬于間接設(shè)計(jì)，其控制器的任何離散化方法均有響應(yīng)失真，導(dǎo)致其控制性能遠(yuǎn)不如模擬控制器。另外，重復(fù)控制和無(wú)差拍控制作為兩種數(shù)字控制器特有的控制方法，沒(méi)有同時(shí)兼顧系統(tǒng)的多方面性能。重復(fù)控制根據(jù)內(nèi)模原理利用誤差信號(hào)的周期性積分消除穩(wěn)態(tài)誤差，但動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度較慢。無(wú)差拍控制根據(jù)參考信號(hào)和被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)模型決定控制量，使被控量在一個(gè)采樣周期時(shí)間內(nèi)達(dá)到參考值，具有較快的響應(yīng)速度，但是其控制精度依賴(lài)于模型參數(shù)的精確性，魯棒性較差，有可能降低系統(tǒng)穩(wěn)定性或甚至不穩(wěn)定。可見(jiàn)能發(fā)揮數(shù)字控制優(yōu)點(diǎn)的上述數(shù)字控制方法雖然被提出，但存在不足。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種狀態(tài)跟蹤數(shù)字控制的逆變電源，該逆變電源動(dòng)態(tài)響應(yīng)快速、平穩(wěn)；非線性負(fù)載情況下輸出電壓總諧波畸變率低，在額定非線性負(fù)載、負(fù)載電流波峰因子超過(guò)3的情況下，輸出電壓總諧波畸變率也較低；穩(wěn)態(tài)精度高；而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低。

本實(shí)用新型提供的狀態(tài)跟蹤數(shù)字控制的逆變電源，其特征在于：逆變器的控制端與微處理器相接，逆變器的輸出端與電壓傳感器的輸入端及負(fù)載相接，逆變器中引出的負(fù)載電流與電流傳感器的輸入端相接，逆變器直流端與直流電源相連，電壓傳感器的輸出端和電流傳感器的輸出端分別與微處理器相接；

微處理器包括前置濾波器，預(yù)測(cè)觀測(cè)器，狀態(tài)增益矩陣，一拍延遲模塊和減法器；前置濾波器輸入端與參考量u_r相接，前置濾波器輸出端與減法器正輸入端相接；減法器輸出端與一拍延遲模塊輸入端相接；一拍延遲模塊輸出端與逆變器控制端和預(yù)測(cè)觀測(cè)器第二個(gè)輸入端相接；預(yù)測(cè)觀測(cè)器第一個(gè)輸入端與電流傳感器輸出端相接，預(yù)測(cè)觀測(cè)器第三個(gè)輸入端與電壓傳感器輸出端相接，預(yù)測(cè)觀測(cè)器輸出端與狀態(tài)增益矩陣輸入端相接；狀態(tài)增益矩陣輸出端與減法器負(fù)輸入端相接。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)突加、突減半載時(shí)，本實(shí)用新型提供的逆變電源的動(dòng)態(tài)過(guò)渡過(guò)程均不超過(guò)0.8ms；輸出電壓瞬時(shí)變化率小，負(fù)載適應(yīng)性增強(qiáng)。

(2)從空載到額定負(fù)載的各種負(fù)載情況下，穩(wěn)壓精度高，穩(wěn)態(tài)誤差大大降低。

(3)非線性負(fù)載情況下輸出電壓總諧波畸變率低，在額定非線性負(fù)載、負(fù)載電流波峰因子超過(guò)3的情況下，輸出電壓總諧波畸變率也較低，表現(xiàn)出對(duì)非線性負(fù)載引起的波形失真具有更強(qiáng)的抑制能力。

(4)本實(shí)用新型在對(duì)狀態(tài)跟蹤數(shù)字控制的逆變電源設(shè)計(jì)中，采用狀態(tài)跟蹤控制和系統(tǒng)極點(diǎn)配置方法，以保證逆變電源的穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性能以及減小穩(wěn)態(tài)誤差，整個(gè)電源系統(tǒng)具有較強(qiáng)的魯棒性。在各種不同的負(fù)載擾動(dòng)情況下，均能得到品質(zhì)優(yōu)良的交流輸出電壓；整個(gè)逆變電源對(duì)逆變器參數(shù)、狀態(tài)跟蹤數(shù)字控制器參數(shù)變化不敏感，系統(tǒng)響應(yīng)性能穩(wěn)定。

(5)本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，易于實(shí)現(xiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1為狀態(tài)跟蹤數(shù)字控制的逆變電源的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為微處理器主程序流程圖；

圖3為圖1中控制算法的原理框圖一；

圖4為圖2中的控制算法程序流程圖一；

圖5為圖1中控制算法的原理框圖二；

圖6為圖2中的控制算法程序流程圖二。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本實(shí)用新型提供的狀態(tài)跟蹤數(shù)字控制的逆變電源的結(jié)構(gòu)為：

前置濾波器7輸入端與參考量u_r相接，前置濾波器7輸出端與減法器10的正輸入端相接。減法器10輸出端與一拍延遲模塊11輸入端相接。一拍延遲模塊11輸出端與逆變器2控制端和預(yù)測(cè)觀測(cè)器8第二個(gè)輸入端相接。預(yù)測(cè)觀測(cè)器8第一個(gè)輸入端與電流傳感器6輸出端相接，預(yù)測(cè)觀測(cè)器8第三個(gè)輸入端與電壓傳感器5輸出端相接，預(yù)測(cè)觀測(cè)器8輸出端與狀態(tài)增益矩陣9輸入端相接。狀態(tài)增益矩陣9輸出端與減法器10的負(fù)輸入端相接。逆變器2的輸出端與電壓傳感器5的輸入端及負(fù)載3相接，逆變器2直流端與直流電源4相連。逆變器2中的負(fù)載電流與電流傳感器6的輸入端相接。

逆變器2、電壓傳感器5和電流傳感器6可選用通常的逆變器、電壓傳感器和電流傳感器。