[实用新型]一种状态跟踪数字控制的逆变电源

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数字控制的逆变电源。

背景技术

采用数字控制器可以克服模拟控制器易老化、通用性低、结构复杂等缺点，因而数字控制受到广泛关注。随着微处理器等微电子技术突飞猛进的发展，数字控制的应用更为普遍。为充分发挥数字控制的优点，国内外学者先后提出各种数字控制方法。

但是，模拟化设计的数字控制器属于间接设计，其控制器的任何离散化方法均有响应失真，导致其控制性能远不如模拟控制器。另外，重复控制和无差拍控制作为两种数字控制器特有的控制方法，没有同时兼顾系统的多方面性能。重复控制根据内模原理利用误差信号的周期性积分消除稳态误差，但动态响应速度较慢。无差拍控制根据参考信号和被控对象的动态模型决定控制量，使被控量在一个采样周期时间内达到参考值，具有较快的响应速度，但是其控制精度依赖于模型参数的精确性，鲁棒性较差，有可能降低系统稳定性或甚至不稳定。可见能发挥数字控制优点的上述数字控制方法虽然被提出，但存在不足。

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，提供一种状态跟踪数字控制的逆变电源，该逆变电源动态响应快速、平稳；非线性负载情况下输出电压总谐波畸变率低，在额定非线性负载、负载电流波峰因子超过3的情况下，输出电压总谐波畸变率也较低；稳态精度高；而且结构简单，成本较低。

本实用新型提供的状态跟踪数字控制的逆变电源，其特征在于：逆变器的控制端与微处理器相接，逆变器的输出端与电压传感器的输入端及负载相接，逆变器中引出的负载电流与电流传感器的输入端相接，逆变器直流端与直流电源相连，电压传感器的输出端和电流传感器的输出端分别与微处理器相接；

微处理器包括前置滤波器，预测观测器，状态增益矩阵，一拍延迟模块和减法器；前置滤波器输入端与参考量u_r相接，前置滤波器输出端与减法器正输入端相接；减法器输出端与一拍延迟模块输入端相接；一拍延迟模块输出端与逆变器控制端和预测观测器第二个输入端相接；预测观测器第一个输入端与电流传感器输出端相接，预测观测器第三个输入端与电压传感器输出端相接，预测观测器输出端与状态增益矩阵输入端相接；状态增益矩阵输出端与减法器负输入端相接。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

(1)突加、突减半载时，本实用新型提供的逆变电源的动态过渡过程均不超过0.8ms；输出电压瞬时变化率小，负载适应性增强。

(2)从空载到额定负载的各种负载情况下，稳压精度高，稳态误差大大降低。

(3)非线性负载情况下输出电压总谐波畸变率低，在额定非线性负载、负载电流波峰因子超过3的情况下，输出电压总谐波畸变率也较低，表现出对非线性负载引起的波形失真具有更强的抑制能力。

(4)本实用新型在对状态跟踪数字控制的逆变电源设计中，采用状态跟踪控制和系统极点配置方法，以保证逆变电源的稳定性、动态性能以及减小稳态误差，整个电源系统具有较强的鲁棒性。在各种不同的负载扰动情况下，均能得到品质优良的交流输出电压；整个逆变电源对逆变器参数、状态跟踪数字控制器参数变化不敏感，系统响应性能稳定。

(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为状态跟踪数字控制的逆变电源的结构示意图；

图2为微处理器主程序流程图；

图3为图1中控制算法的原理框图一；

图4为图2中的控制算法程序流程图一；

图5为图1中控制算法的原理框图二；

图6为图2中的控制算法程序流程图二。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型提供的状态跟踪数字控制的逆变电源的结构为：

前置滤波器7输入端与参考量u_r相接，前置滤波器7输出端与减法器10的正输入端相接。减法器10输出端与一拍延迟模块11输入端相接。一拍延迟模块11输出端与逆变器2控制端和预测观测器8第二个输入端相接。预测观测器8第一个输入端与电流传感器6输出端相接，预测观测器8第三个输入端与电压传感器5输出端相接，预测观测器8输出端与状态增益矩阵9输入端相接。状态增益矩阵9输出端与减法器10的负输入端相接。逆变器2的输出端与电压传感器5的输入端及负载3相接，逆变器2直流端与直流电源4相连。逆变器2中的负载电流与电流传感器6的输入端相接。

逆变器2、电压传感器5和电流传感器6可选用通常的逆变器、电压传感器和电流传感器。