[发明专利]一种直流-交流逆变器的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及直流-交流变换领域，具体来说是指一种直流-交流逆变器的控制方法。

背景技术

直流-交流逆变器是工业上最常见的电源转换器之一，它被广泛应用于新能源、电网、汽车电子以及不间断电源等领域。此类电源的数字控制方法是电力电子研究的一个热点方向。相较于模拟控制方法，数字控制方法因具有可重复编程性、更好的抗噪能力以及对使用条件不敏感等优点而受到研究者更多的关注。

尽管从二十世纪九十年代开始，数字控制方法逐渐应用到直流-交流逆变器，且性能已经展现出优势。但是，模拟控制器仍然长期处于主要地位，针对直流-交流逆变器，数字控制方法市场份额较小。随着微电子工艺的发展，在成本和尺寸方面的制约逐渐被打破，数字控制方法也因其优越的性能而受到设计者的青睐。数字控制方法的研究热点目前主要集中于逆变器的自动稳定运行、系统级集成、实时有效监控和优化以及能改善瞬态性能和减小总谐波失真的非线性控制等方面。

直流-交流逆变器一般由开关周期和高电平时间两个控制变量控制。如图1所示，一个开关周期内两个控制信号(实线的PWM信号1和虚线的PWM信号2)的变化情况如下：两信号占空比相同，即T₁＝T₂；而两信号的周期内首次电平跳变时间不同，即τ₂>τ₁。电感电流在此周期内的变化量相同，即ΔI_L1＝ΔI_L2；而电容电压在信号1驱动下的增量ΔV_C1大于ΔV_C2。图1揭示了一个现象：相同占空比、不同高电平跳变时间的脉冲宽度调制信号对电容电压，即本发明中的输出电压的控制效果不同。电路参量中τ的取值会影响输出电压的变化，从而影响电路的可靠性、稳态特性和瞬态特性。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种瞬态特性和总谐波失真都要优于现有技术的直流-交流逆变器的控制方法，所述直流-交流逆变器由脉冲宽度调制信号(d)驱动，并包括由电感和电容组成的滤波电路，该方法包括：

a.将开关周期(T_e)、电平跳变时间(τ₁)、高电平时间(T₁)作为所述控制方法的控制变量；

b.将一个开关周期(T_e)分成[0；τ₁]、[τ₁；τ₁+T₁]、[τ₁+T₁；T_e]三个时间段,列出每个时间段中电感的电流变化量、电容的电压变化量的表达式；

c.将所述三个时间段的每个时间段的电感的电流变化量、电容的电压变化量分别加和，得到一个开关周期内电感的电流变化量和电容的电压变化量的表达式；

d.从步骤c中的表达式推导出电平跳变时间(τ₁)、高电平时间(T₁)关系式；

e.从所述关系式计算出电平跳变时间(τ₁)、高电平时间(T₁)，从而以开关周期(T_e)、电平跳变时间(τ₁)、高电平时间(T₁)进行控制。

其中，所述开关周期(T_e)是脉冲宽度调制信号(d)的周期，电平跳变时间(τ₁)是从开关周期开始到首次产生电平跳变的时间，高电平时间(T₁)是开关周期内首次产生电平跳变到电平再跳回的时间。

其中，一个开关周期内电感的电流变化量通过施加到直流-交流逆变器上的电流传感器测得。

其中，一个开关周期内电容的电压变化量通过增加用于存储两个相邻开关周期之间的电容电压差的寄存器得到。

本发明改变了现有技术中脉冲宽度调制信号的产生模式，将一个开关周期划分为三个部分，由开关周期、电平跳变时间、高电平时间三个控制变量进行控制，相比于现有技术中直流-交流逆变器的控制方法仅由开关周期和高电平时间两个控制变量控制的方法，本发明由两个控制变量改为三个控制变量，可以准确的体现出相同占空比不同高电平跳变时间的脉冲宽度调制信号对电容电压的不同控制效果，因此该方法与现有技术相比可以极大地加快直流-交流逆变器在负载突变的情况下响应恢复的时间和幅度，且有效降低输出正弦信号的总谐波失真。

附图说明