一種純正弦波逆變器控制方法、裝置和逆變電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種純正弦波逆變器控制方法、裝置和逆變電路。本發(fā)明提出了一種改進(jìn)的電壓瞬時(shí)值控制方法，采用單極性調(diào)制，通過(guò)檢測(cè)逆變輸出電壓峰值，與給定值比較，得到偏差值ΔE?？刂瞥绦蚋鶕?jù)ΔE實(shí)時(shí)調(diào)整調(diào)制比M，輸出對(duì)應(yīng)的SPWM驅(qū)動(dòng)MOS管，經(jīng)過(guò)LC濾波后，輸出符合要求的正弦波。外圍電路簡(jiǎn)潔，成本低廉。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種純正弦波逆變器控制方法、裝置和逆變電路
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及逆變器領(lǐng)域，尤其涉及一種純正弦波逆變器控制方法、裝置和逆變電路。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]正弦波逆變器輸出電壓波形畸變率低，對(duì)負(fù)載有良好的適應(yīng)性。逆變器輸出波形有兩個(gè)方面要求:穩(wěn)態(tài)精度高和動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，開(kāi)環(huán)控制不能調(diào)節(jié)輸出電壓，無(wú)法滿足這兩個(gè)方面的要求。在逆變器的閉環(huán)控制方案中，輸出電壓有效值控制能夠維持輸出電壓恒定，但不能保證波形質(zhì)量。輸出瞬時(shí)值控制可以實(shí)時(shí)調(diào)控輸出電壓波形，使供電質(zhì)量大為提高。目前控制效果較好的瞬時(shí)值控制方案有:電壓?jiǎn)苇h(huán)PI控制；電壓電流雙閉環(huán)控制；重復(fù)控制；無(wú)差拍控制。一些工業(yè)領(lǐng)域用到的逆變器，如大型UPS、儲(chǔ)能逆變器等，對(duì)輸出電能質(zhì)量要求高，在控制算法上主要采用電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)，通過(guò)PI調(diào)節(jié)，輸出穩(wěn)定的正弦波，該方案優(yōu)點(diǎn):負(fù)載特性好，響應(yīng)速度快，波形畸變率低。缺點(diǎn):電路中需要加入電流傳感器和信號(hào)調(diào)理電路，電路比較復(fù)雜，增加了成本。因此，在一些要求不高的民用領(lǐng)域，該方案使用不多。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]基于此，有必要提供一種純正弦波逆變器控制方法、裝置和逆變電路。
[0007]—種純正弦波逆變器控制方法，所述方法包括:
MCU根據(jù)正弦表生成SPffM;
SPffM通過(guò)專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片，并驅(qū)動(dòng)逆變橋MOSFET ；
主電路SPffM開(kāi)關(guān)斬波以及經(jīng)過(guò)LC濾波后，輸出正弦波電壓；
在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述SPffM通過(guò)專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片，并驅(qū)動(dòng)逆變橋MOSFET，以及經(jīng)過(guò)LC濾波后，輸出正弦波電壓的步驟包括:
反饋逆變電壓峰值Vf (k)以及逆變電壓給定值VKk);
計(jì)算偏差e(k)=Vr(k)_Vf (k)；
將所述偏差值乘以一個(gè)比例系數(shù)，并將結(jié)果和調(diào)制比M相加；
判斷所述調(diào)制比M是否大于最大值或者小于最小值，若大于最大值，則取最大值作為M值，若小于最小值，則取最小值作為M值；
將M應(yīng)用于公式D=M*sin(k/n);
逆變輸出電壓根據(jù)占空比D而改變，穩(wěn)定在給定值附近。
[0008]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述根據(jù)所述正弦波電壓驅(qū)動(dòng)MOS管，以輸出穩(wěn)定電壓的步驟包括: 根據(jù)占空比D改變逆變輸出電壓，以將電壓穩(wěn)定在給定值附近，以輸出穩(wěn)定電壓。
[0009]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述方法包括:該逆變器控制方法所使用的逆變控制環(huán)路僅采用了電壓瞬時(shí)值控制。
[0010]一種純正弦波逆變器控制裝置，所述裝置包括:
生成模塊，MCU根據(jù)正弦表生成SPffM;
驅(qū)動(dòng)模塊，用于根據(jù)SPffM驅(qū)動(dòng)逆變橋MOSFET;
輸出模塊，用于使主功率電路SPffM經(jīng)過(guò)LC濾波后，輸出正弦波電壓；
在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述輸出模塊包括:
反饋單元，用于反饋逆變電壓峰值Vf(k)以及逆變電壓給定值VKk);
計(jì)算單元，用于計(jì)算偏差e(k)=Vr(k)-Vf (k)；
相加單元，用于將所述偏差值乘以一個(gè)比例系數(shù)，并將結(jié)果和調(diào)制比M相加；
判斷單元，用于判斷所述調(diào)制比M是否大于最大值或者小于最小值，若大于最大值，則取最大值作為M值，若小于最小值，則取最小值作為M值；
應(yīng)用單元，用于將M應(yīng)用于公式D=M*sin(k/n);
調(diào)整單元，用于逆變輸出電壓根據(jù)占空比D而改變，穩(wěn)定在給定值附近。
[0011]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)模塊具體用于根據(jù)占空比D改變逆變輸出電壓，以將電壓穩(wěn)定在給定值附近，以輸出穩(wěn)定電壓。
[0012]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述裝置使用的逆變控制環(huán)路僅采用了電壓瞬時(shí)值控制。
[0013]一種逆變電路，所述逆變電路包括:
主控MCU;
與所述MCU連接的驅(qū)動(dòng)芯片；
逆變橋功率管MOSFET(或IGBT)Q1、Q2、Q3和Q4;
與所述逆變橋功率管連接的LC濾波電路。
[0014]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述逆變電路還包括:
穩(wěn)定電容Cl，通過(guò)直流母線與所述驅(qū)動(dòng)芯片連接，以穩(wěn)定輸入電壓。
[0015]有益效果:
本發(fā)明提出了一種改進(jìn)的電壓瞬時(shí)值控制方法，采用單極性調(diào)制，通過(guò)檢測(cè)逆變輸出電壓峰值，與給定值比較，得到偏差值A(chǔ) E?？刂瞥绦蚋鶕?jù)Δ E實(shí)時(shí)調(diào)整調(diào)制比M，輸出對(duì)應(yīng)的SPffM驅(qū)動(dòng)MOS管，經(jīng)過(guò)LC濾波后，輸出符合要求的正弦波。外圍電路簡(jiǎn)潔，成本低廉。
[0016]
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為一種純正弦波逆變器控制方法的方法流程圖。
[0018]圖2為一種純正弦波逆變器控制裝置的模塊框圖。
[0019]圖3為一種逆變電路的電路圖。
[0020]圖4為一優(yōu)選實(shí)施例中的純正弦波逆變器控制流程圖。
[0021]
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0023]如圖1所示，一種純正弦波逆變器控制方法，所述方法包括:
SlOl:MCU根據(jù)正弦表生成SPffM;
5102: SPffM經(jīng)過(guò)專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片，驅(qū)動(dòng)逆變橋MOSFET(或IGBT)；
5103:主功率電路SPffM斬波經(jīng)過(guò)LC濾波后，輸出正弦波電壓；
如圖4所示，在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述SPffM通過(guò)專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片，并驅(qū)動(dòng)逆變橋MOSFET，以及經(jīng)過(guò)LC濾波后，輸出正弦波電壓的步驟包括:
反饋逆變電壓峰值Vf (k)以及逆變電壓給定值VKk);
計(jì)算偏差e(k)=Vr(k)_Vf (k)；
將所述偏差值乘以一個(gè)比例系數(shù)，并將結(jié)果和調(diào)制比M相加；
判斷所述調(diào)制比M是否大于最大值或者小于最小值，若大于最大值，則取最大值作為M值，若小于最小值，則取最小值作為M值；
將M應(yīng)用于公式D=M*sin(k/n);
逆變輸出電壓根據(jù)占空比D而改變，穩(wěn)定在給定值附近。
[0024]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述根據(jù)所述正弦波電壓驅(qū)動(dòng)MOS管，以輸出穩(wěn)定電壓的步驟包括:
根據(jù)占空比D改變逆變輸出電壓，以將電壓穩(wěn)定在給定值附近，以輸出穩(wěn)定電壓。
[0025]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述方法包括:該逆變器控制方法所使用的逆變控制環(huán)路僅采用了電壓瞬時(shí)值控制。
[0026]在一優(yōu)選的實(shí)施例中，一種純正弦波逆變器軟件控制方法，基于以下原理實(shí)現(xiàn)，正弦波是單極性SPffM經(jīng)過(guò)儲(chǔ)能元件后產(chǎn)生的，SPWM的生成原理及波形如圖2所示，由正弦波調(diào)制波O與三角波載波(幅值為，頻率為)比較獲得的。采用規(guī)則采樣法，進(jìn)行離散化后，得到輸出正弦電壓的公式:
(I)
其中，是輸出正弦波的瞬時(shí)電壓，M是調(diào)制比，，是母線電壓，k是采樣點(diǎn)，η是采樣點(diǎn)總數(shù)；由公式(I)可知，若、η—定，則可通過(guò)調(diào)整M來(lái)控制正弦波瞬時(shí)電壓。
[0027]一種純正弦波逆變器軟件控制方法，SPWM成數(shù)字化，通過(guò)以下方法實(shí)現(xiàn):，在三角波波谷時(shí)刻對(duì)正弦波采樣得到D點(diǎn)，過(guò)D點(diǎn)作水平直線與三角波分別相交于A點(diǎn)和B點(diǎn)，在A點(diǎn)的時(shí)刻和B點(diǎn)時(shí)刻間輸出高電平，其他時(shí)刻輸出低電平。根據(jù)三角關(guān)系，可以得出:
其中是脈沖寬度，是二角波周期。
[0028]在逆變器控制設(shè)計(jì)中，調(diào)制波和載波頻率一定，時(shí)刻為第k個(gè)三角波周期()，其中，η為載波比，為正弦波周期，如果一個(gè)周期內(nèi)有η個(gè)矩形波，那么第k個(gè)矩形波的占空比D為:。
[0029]本發(fā)明提出了一種純正弦波逆變器控制方法，采用單極性調(diào)制，通過(guò)檢測(cè)逆變輸出電壓峰值，與給定值比較，得到偏差值A(chǔ) E?？刂瞥绦蚋鶕?jù)Δ E實(shí)時(shí)調(diào)整調(diào)制比M，輸出對(duì)應(yīng)的SPffM驅(qū)動(dòng)MOS管，經(jīng)過(guò)LC濾波后，輸出符合要求的正弦波。外圍電路簡(jiǎn)潔，成本低廉。
[0030]如圖2所示，一種純正弦波逆變器控制裝置，所述裝置包括:
生成模塊201，用于使MCU根據(jù)正弦表生成SPffM; 驅(qū)動(dòng)模塊202，用于使SPffM通過(guò)專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片，并驅(qū)動(dòng)逆變橋MOSFET ；
輸出模塊203，主功率電路SPffM斬波經(jīng)過(guò)LC濾波后，輸出正弦波電壓；
在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述輸出模塊包括:
反饋單元，用于反饋逆變電壓峰值Vf(k)以及逆變電壓給定值VKk);
計(jì)算單元，用于計(jì)算偏差e(k)=Vr(k)-Vf (k)；
相加單元，用于將所述偏差值乘以一個(gè)比例系數(shù)，并將結(jié)果和調(diào)制比M相加；
判斷單元，用于判斷所述調(diào)制比M是否大于最大值或者小于最小值，若大于最大值，則取最大值作為M值，若小于最小值，則取最小值作為M值；
應(yīng)用單元，用于將M應(yīng)用于公式D=M*sin(k/n);
調(diào)整單元，用于逆變輸出電壓根據(jù)占空比D而改變，穩(wěn)定在給定值附近。
[0031]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)模塊具體用于根據(jù)占空比D改變逆變輸出電壓，以將電壓穩(wěn)定在給定值附近，以輸出穩(wěn)定電壓。
[0032]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述裝置使用的逆變控制環(huán)路僅采用了電壓瞬時(shí)值控制。
[0033]如圖3所示，一種逆變電路，所述逆變電路包括:
驅(qū)動(dòng)MCUI ；
與所述驅(qū)動(dòng)MCU I連接的驅(qū)動(dòng)芯片2，該驅(qū)動(dòng)芯片連接逆變橋M0SFET管Q1、Q2、Q3和Q4; 與所述MOSFET連接的LC濾波電路3。
[0034]以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書(shū)記載的范圍。
[0035]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種純正弦波逆變器控制方法，其特征在于，所述方法包括: MCU根據(jù)正弦表生成SPffM; SPffM通過(guò)專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片，并驅(qū)動(dòng)逆變橋MOSFET，再經(jīng)過(guò)LC濾波后，輸出正弦波電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述SPWM通過(guò)專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片，并驅(qū)動(dòng)逆變橋MOSFET，以及經(jīng)過(guò)LC濾波后，輸出正弦波電壓的步驟包括: 反饋逆變電壓峰值Vf (k)以及逆變電壓給定值VKk); 計(jì)算偏差 e(k)=Vr(k)_Vf (k)； 將所述偏差值乘以一個(gè)比例系數(shù)，并將結(jié)果和調(diào)制比M相加； 判斷所述調(diào)制比M是否大于最大值或者小于最小值，若大于最大值，則取最大值作為M值，若小于最小值，則取最小值作為M值； 將M應(yīng)用于公式D=M*sin(k/n); 逆變輸出電壓根據(jù)占空比D而改變，穩(wěn)定在給定值附近。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述SPffM驅(qū)動(dòng)MOS管，以輸出穩(wěn)定電壓的步驟包括: 根據(jù)占空比D改變逆變輸出電壓，以將電壓穩(wěn)定在給定值附近，以輸出穩(wěn)定電壓。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括: 該逆變器控制環(huán)路僅采用了電壓瞬時(shí)值控制。5.一種純正弦波逆變器控制裝置，其特征在于，所述裝置包括: 生成模塊，MCU根據(jù)正弦表生成SPffM; 驅(qū)動(dòng)模塊，用于根據(jù)SPffM驅(qū)動(dòng)逆變橋MOSFET; 輸出模塊，用于使主功率電路SPffM經(jīng)過(guò)LC濾波后，輸出正弦波電壓； 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述輸出模塊包括: 反饋單元，用于反饋逆變電壓峰值Vf (k)以及逆變電壓給定值Vr (k); 計(jì)算單元，用于計(jì)算偏差e(k)=Vr(k)-Vf (k); 相加單元，用于將所述偏差值乘以一個(gè)比例系數(shù)，并將結(jié)果和調(diào)制比M相加； 判斷單元，用于判斷所述調(diào)制比M是否大于最大值或者小于最小值，若大于最大值，則取最大值作為M值，若小于最小值，則取最小值作為M值； 應(yīng)用單元，用于將M應(yīng)用于公式D=M*sin(k/n); 調(diào)整單元，用于逆變輸出電壓根據(jù)占空比D而改變，穩(wěn)定在給定值附近。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)模塊具體用于根據(jù)占空比D改變逆變輸出電壓，以將電壓穩(wěn)定在給定值附近，以輸出穩(wěn)定電壓。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述裝置使用的逆變控制環(huán)路僅采用了電壓瞬時(shí)值控制。8.一種逆變電路，其特征在于，所述逆變電路包括: 主控MCU; 與所述MCU連接的驅(qū)動(dòng)芯片； 逆變橋功率管MOSFET(或IGBT)Q1、Q2、Q3和Q4; 與所述逆變橋功率管連接的LC濾波電路； 逆變輸出電壓采樣電阻，串接在逆變輸出L線與GND之間。
【文檔編號(hào)】H02M7/5395GK105978390SQ201610152302
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年3月17日
【發(fā)明人】湯能文, 朱昌亞, 洪光岱
【申請(qǐng)人】天寶電子（惠州）有限公司