[实用新型]一种状态跟踪模拟控制的逆变电源

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种功率变换电路，特别涉及一种状态跟踪模拟控制的逆变电源。

背景技术

近些年随着一些重要部门和用电设备对高品质电源的要求日益增高，以及电力电子设备的大量使用造成电网谐波污染严重，为了提高供电系统的稳定性和供电质量，研究开发高性能PWM逆变电源备受重视。

早期的PWM逆变电源电压外环电流内环的双环控制大多采用输出电压有效值外环维持输出电压有效值恒定，这种控制方式只能保证输出电压的有效值恒定，不能保证输出电压的波形质量，特别是在非线性负载条件下输出电压谐波含量大，波形严重失真；另外电压有效值外环控制的动态响应过程十分缓慢，在突加、突减负载时输出波形波动大，恢复时间较长。

现在许多瞬时控制方案受到广大科技工作者的关注，瞬时控制方案可以在运行过程中实时地调控输出电压波形，使得供电质量大大提高。瞬时电压PID控制方式具有算法简单、易于实现、鲁棒性好和可靠性高等特点。对于一个逆变电源来说，过载故障是非常常见的故障之一，必须具有对其实施保护措施的能力，限流功能是常规采用的措施。尽管瞬时电压PID控制在电路结构上有其优越性，但是PID单环控制无法自动实现限流保护功能，而电压外环电流内环的双环控制具有自动限流保护功能。

现有电压外环电流内环的双环控制通过电流内环改善逆变电源的动态性能，使得逆变电源的输出性能得到较大改进，但不足之处在于电流内环为了抑制非线性负载扰动，必须具备足够的带宽，才能获得满意的性能，这加大了控制器实现的难度。另外双环控制系统的控制器参数按照常规方法设计，需考虑两个调节器之间的响应速度、频带宽度的相互影响与协调，控制器设计步骤复杂，还需要反复试凑验证。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供了一种状态跟踪模拟控制的逆变电源，该逆变电源稳态精度高，动态响应快速、平稳，非线性负载情况下输出电压总谐波畸变率(THD)低，而且结构简单，成本较低。

本实用新型提供的状态跟踪模拟控制的逆变电源，其特征在于：它包括状态跟踪控制器、逆变器、直流电源、电压传感器、电流传感器和减法器，状态跟踪控制器的输出端与逆变器的输入端相接，逆变器的输出端与电压传感器的输入端及负载相接，逆变器中引出的电流与电流传感器的输入端相接，电流传感器的输出端与状态跟踪控制器的第二输入端相接，电压传感器的输出端、参考量u_r分别与减法器的负输入端、正输入端相接，减法器的输出端与状态跟踪控制器的第一输入端相接，逆变器接直流电源。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

(1)从空载到额定负载的各种负载情况下，稳压精度均在0.18％之内，稳态误差大大降低。

(2)负载突变接近额定功率时，动态过渡过程不超过0.5ms，输出电压变化率不超过7％，负载适应性增强。

(3)在额定非线性负载情况下，负载电流波峰因子超过3时输出电压总谐波畸变率THD＝0.46％，负载电流波峰因子超过5时输出电压总谐波畸变率THD＝0.63％，输出电压总谐波畸变率(THD)大为降低，表现出对非线性负载引起的波形失真具有较强的抑制能力。

(4)本实用新型在对逆变电源状态跟踪控制器控制参数的设计中，将控制参数与逆变电源性能指标要求建立定量关系，这种方法大大简化了设计过程，同时能够满足高性能指标要求，具有明显的优越性。整个电源系统具有较强的鲁棒性和较高的稳态调节精度，在各种不同的负载扰动情况下，均能输出品质优良的交流稳定电源。

(5)本实用新型电路结构简单，成本低，易于实现。

附图说明

图1为本实用新型状态跟踪模拟控制的逆变电源的结构示意图；

图2为本实用新型逆变电源的电路原理图之一；

图3为本实用新型逆变电源的电路原理图之二；

图4为本实用新型逆变电源的电路原理图之三；

图5为状态跟踪控制器的一种具体实现电路图；

图6为状态跟踪控制器的另一种具体实现电路图。

具体实施方式

下面结合附图来对本实用新型作进一步详细说明。