[实用新型]一种无反向电动势传感器的逆变器控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种无反向电动势传感器的逆变器控制系统

背景技术

逆变器通过控制交流端的输出电流实现能量从直流形式变成交流形式，是光伏并网和交流电机控制的核心装置。逆变器的电流控制方法是保证逆变器正常工作的前提。传统的控制方法需要通过传感器测量输出端的电流和反向电动势。根据应用场合不同，反向电动势可以是电网电压或交流电动机的感应电动势等。高精度传感器增加了系统的成本；且传感器的故障会导致系统失效。因此，少传感器的控制器意义明显。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种无反向电动势传感器的逆变器控制系统，在不使用电压传感器的情况下，实现逆变器电流的高精度控制，不仅能够减少传感器的使用，降低逆变控制器的成本，还能提高逆变器控制器的可靠性。

本实用新型一种无反向电动势传感器的逆变器控制系统，包括逆变器、电流传感器、反向电动势、观测器、控制器和驱动器，其中，逆变器一端输入直流电，另一端输出逆变后的交流电，交流线路上串接一个电流传感器，该电流传感器将采样的电流信号发送至观测器，观测器连接控制器的一端，控制器的另一端连接驱动器，该驱动器通过导线连接逆变器。

本实用新型利用单相桥式逆变器、电流传感器、驱动器、观测器以及电线和信号线构建无反向电动势传感器的逆变器控制系统，实现逆变器在无反向电动势传感器时，输出电流信号的准确跟踪。

附图说明

图1为本实用新型无反向电动势传感器的逆变器控制系统的示意图；

图2为本实用新型的工作流程图；

图3为本实用新型A和B的观测值重构反向电动势的实验结果；

图4为本实用新型重构的反向电动势与真实值误差的实验结果；

图5为本实用新型基于反向电动势观测重构的电流跟踪实验结果。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详述。

具体实施方式

本实用新型利用单相桥式逆变器、电流传感器、驱动器、观测器以及电线和信号线构建无反向电动势传感器的逆变器控制系统，利用电流传感器获取输出电流信息，将得到的电流信息输入勒贝格观测器，将观测的反向电动势信号和电流传感器测出的电流信号重构反向电动势的电压值，并将该电压值应用于控制器的电流模型预测控制算法中产生控制信号，使逆变器实际输出的电流能准确快速跟踪上期望的电流，实现逆变器在无反向电动势传感器时逆变电流的准确跟踪。

本实用新型一种无反向电动势传感器的逆变器控制系统，如图1所示，包括逆变器3、电流传感器4、反向电动势5、观测器7、控制器8和驱动器9，其中，逆变器3一端输入直流电源1，另一端输出逆变后的交流电，交流线路上串接一个电流传感器4，该电流传感器4以一定的采样频率采样电流信号，并发送至观测器7；观测器7基于时变状态空间模型，利用采样电流信号重构反向电动势5的电压值；将该电压值送至控制器8，控制器8基于电流模型预测控制算法产生控制信号，将该控制信号发送至驱动器9生成对应的高低电平，通过导线送往逆变器3，使实际电流准确快速跟踪上期望电流，实现逆变器在无反向电动势传感器时，电流信号的准确跟踪。

如图2所示，本实用新型一种无反向电动势传感器的逆变器控制系统的控制方法，尤其着重于反向电动势的重构，具体包括如下步骤：

步骤1、构建包括单相桥式逆变器3、电流传感器4、反向电动势5、观测器7、控制器8和驱动器9的无反向电动势传感器的逆变器控制系统，其中，单相桥式逆变器3一端输入直流电源，另一端输出逆变后的交流电，并串接一个电流传感器4，该电流传感器4以一定的采样频率采样电流信号，经过积分放大、滤波处理后，将采样的电流信号发送至观测器7进行观测；

步骤2、观测器7将采样的电流信号与待重构的反向电动势作为新的状态量，建立一个增广的状态空间模型：

采样的电流信号记为i_l(t)，待重构的反向电动势信号记为U_s(t)，逆变器控制系统的动态过程用微分方程可描述为：

其中，i_l(t)为采样的电流信号，U_s(t)为反向电动势，U_dc为直流电源电压，L、R为系统集成的电感和电阻，i_l(t)′是i_l(t)对时间的导数，S表示控制信号，其取值范围为{-1,0,1}，S＝1表示直流电压直接输入，S＝0表示直流电压不输出，S＝-1表示直流电压反向输出；