[發明專利]一種恒脈寬輸出的逆變器控制電路及其運行方式

有效

• 申請號: 201710559111.X
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107346947B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 李文華;胡琦;孟喆;鄭杭
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種恒脈寬輸出的逆變器控制電路及其運行方式，用于實現逆變器單極性運行。所述逆變器控制電路是由采樣模塊、反相器、微處理器dsPIC、參考電壓發生模塊、求和積分模塊、比較異或模塊、單穩態觸發器和驅動電路八部分組成。在所述電路控制下，逆變器輸出脈沖寬度恒定，且等于單穩態觸發器暫穩態維持時間。每個周期的時間由參考電壓、求和積分模塊和比較異或模塊控制，在一個周期內輸出電壓等于參考電壓。所述控制電路具有輸入電壓調整性好、魯棒性強、抑制負載變化能力強、控制簡單的優點，不需要精確的數學模型，逆變器輸出電壓的大小和頻率連續可調，輸出正弦電壓精度高。

技術領域

本發明涉及一種逆變器控制電路，具體是一種恒脈寬輸出的逆變器單極性控制電路及其運行方式。

背景技術

逆變器的應用范圍十分廣闊，它廣泛應用在電子類產品、光伏發電領域、軍工產品、艦船及車輛供電等，在超級計算機、大型電子測控設備、大型強磁設備、高電壓強電流實驗平臺、民航軍航系統、軍用大功率電磁設備及武器等方面也有廣泛應用。

目前，逆變器的控制方法多種多樣。最常見的是PWM調制方法，具體包括SPWM技術和SVPWM技術。重復控制可以提高系統穩態性能，增強系統抑制負載擾動的能力，同時可以改善輸出電壓波形，但其動態性能還需要進一步完善。無差拍控制動態響應速度快，輸出波形畸變小、波形質量好，但是對逆變器數學模型精度要求高，系統的魯棒性差。其他的控制方式還有神經網絡控制、模糊控制、滑模變結構控制等，由于其對數學模型精確度或控制器要求過高，在逆變器控制中應用較少。

與逆變器雙極性PWM調制相比，單極性控制損耗低，電磁干擾小，高次諧波分量小，在控制中應用較多。

發明內容

本發明的目的是：發明一種逆變器控制電路，具有輸入電壓調整性好、魯棒性強、抑制負載變化能力強、控制簡單等優點。通過該電路實現逆變器輸出電壓的大小和頻率連續可調，輸出正弦電壓精度高、畸變率低。

為實現本發明之目的，采用以下技術方案予以實現：使逆變器工作在單極性運行方式下，其輸出脈沖寬度恒定為T_on，且等于單穩態觸發器暫穩態維持時間。對輸出電壓和參考電壓之差積分，積分值為零時，逆變器開關狀態發生變化。參考電壓V_ref由dsPIC產生。其計算方法是：對逆變器輸出電壓脈沖、電感電流和電容電壓進行采樣，通過與理想參考電壓V_ref’比較得到誤差ΔV_ref，通過參考電壓計算程序產生參考電壓V_ref，進而對逆變器開關頻率進行調制，從而實現逆變器單極性運行。

本發明所述逆變器控制電路是由采樣模塊、反相器、微處理器dsPIC、參考電壓發生模塊、求和積分模塊、比較異或模塊、單穩態觸發器和驅動電路八部分組成。上述部分的連接方式為，采樣模塊包含高頻變壓器、電流互感器和電壓互感器，高頻變壓器輸入端與逆變器輸出端連接，電流互感器輸入端與濾波電感連接，電壓互感器輸入端與濾波電容連接。反相器輸入端與采樣模塊中高頻變壓器輸出端連接。采樣模塊的三路輸出與微處理器dsPIC連接。參考電壓發生模塊輸入端與微處理器dsPIC連接。求和積分模塊兩個輸入端A、B分別與反相器和參考電壓發生模塊的輸出端連接。比較異或模塊的輸入端B與參考電壓發生模塊連接，輸入端A與求和積分模塊的輸出端C連接，輸出端D與同或門輸入端A和驅動電路的CMP端口連接。單穩態觸發器輸入端與比較異或模塊輸出端C連接，輸出端與同或門輸入端B連接。同或門輸出端與驅動電路的XNOR端口連接。驅動電路輸出端連接至開關管S1～S4門極。

逆變器處于單極性控制下，正負半周期對稱，現只討論正半周期。其輸出電壓有兩種情況：等于輸入電壓v_in或0。逆變器輸出電壓為v_in的時間恒為T_on。在該時間段內，求和積分模塊輸出電壓V_I為：