[發明專利]一種基于神經網絡的三相組合式逆變電源

在審

• 申請號: 201711191569.0
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107896071A
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 高晗瓔;林勺博;楊富志
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02J3/26
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙)23209
• 代理人: 張偉

技術領域

本發明涉及直流交流電變換領域，特別涉及一種基于神經網絡的三相組合式逆變電源。

背景技術

逆變器可以將直流電制變換為交流電制，提供具有良好品質的各種交流用電。隨著社會工業需求的提高，對逆變電源功率需求越來越高，而大功率逆變電源由于使用的開關器件性能的限制，其開關頻率有限，控制性能會受到很大制約，然而另一方面，隨著工業負荷多樣性增加，獨立交流電網中負荷投切變的更加頻繁，對逆變器輸出電壓的穩定度、各種大負載投切下的快速響應能力、惡劣不平衡負載下的電壓均衡度、對短路故障的保護能力等等方面均提出了很高的要求。

孤島交流微電網中存在負載諧波成分復雜與不平衡度較高的問題，由于不與主電網相連，負載特性對交流微源的輸出電壓影響較大，嚴重時引起微網電壓震蕩，導致微源間功率分配不均。因此交流微網逆變器相比于并網逆變器，需考慮在復雜的負載工況下可滿足輸出電壓的波形質量并保證穩定性。三相全橋式逆變器相比于傳統的三相半橋式逆變器，其因具有電壓利用率高、三相可獨立控制抗不平衡力強的優點，在構成大功率微網交流電源的場合下有較多應用。采用三單相逆變器獨立控制方案可最大程度發揮全橋逆變器的優點。逆變器采用傳統的PID控制，但存在直流偏置和存在基波靜差較大的問題。逆變器單元采用了準諧振控制器，增大基波增益減小穩態誤差，但缺乏應對非線性整流負載的控制策略。逆變器采用了基于重復控制—PI的控制方案，具有一定的非線性負載抑制能力，但PI控制器對基波的調節性能不如諧振控制器優越。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出一種基于神經網絡的三相組合式逆變電源，實現了三相交流的完全獨立控制，在極端不平衡負載下仍能維持三相電壓平衡。

首先，本發明提出一種基于神經網絡的三相組合式逆變電源，包括：對直流電壓進行濾波處理的直流濾波電路，ABC三相獨立的橋式高頻調制電路，ABC三相獨立的交流濾波電路，分別采集三相輸出電壓和輸出電流的傳感器組以及隔離型三相變壓器，以及各自獨立的三相控制電路；

所述每相控制電路包括：AD采樣、復合控制器、PWM計算，橋型三相抗不平衡逆變電源，所述橋型三相抗不平衡逆變電源有三組單相功率管逆變全橋和三只單相變壓器組成相互獨立的輸出回路，每相回路由該相逆變全橋和獨立設置在該全橋輸出回路中的該相變壓器原邊繞組構成。

所述的基于神經網絡的三相組合式逆變電源中，所述復合控制器包括：控制器和神經網絡參數調節器，所述控制器包括準PR控制計算器、重復控制計算器。

所述的基于神經網絡的三相組合式逆變電源中，所述三相控制電路的三相輸出通過并網開關與交流微網連接，交流微網由逆變器或發電機構成功率源，同時線性負載、非線性負載和不平衡負載由交流微網供電。

所述的基于神經網絡的三相組合式逆變電源中，所述的準PR控制計算器具體為，考慮相位補償時的準PR控制計算器的頻域傳遞函數形式為：

其中諧振控制器的分子在零點ω_N處補償相位，其中φ是諧振頻率處期望的補償相位值。

所述的基于神經網絡的三相組合式逆變電源中，所述的重復控制計算器具體為：

誤差逐周期積分可表達為差分方程如式所示：

U(k)＝E(k)+Q·U(k-N)，Q為誤差積分參數；

k_rz^kc(z)構成重復控制的增益與補償函數，c(z)通過對被控對象的傳遞函數進行幅頻特性補償；重復控制中采用z^k作用于前向通路；k_r為重復控制的前向調節增益；對重復控制環節補償函數c(z)的設計，可根據被控對象空載傳遞函數中LC濾波器的諧振特性進行補償，LC濾波器傳遞函數如式：

式中L為濾波器電感，C為濾波器電阻，R為濾波器等效阻尼，其具有諧振頻率

所述的基于神經網絡的三相組合式逆變電源中，所述神經網絡參數調節器具體為BP計算器；