[发明专利]一种功率开关器件非线性修正装置

说明书

本发明提供了一种功率开关器件非线性修正装置，首先从器件级进行主电路功率开关器件非线性修正，该修正方法通过建立功率开关器件多项式开关功放模型，然后使用Wiener模型估计器来构成间接预失真线性化系统，并用高斯‑牛顿迭代法对预失真模型的参数识别进行优化，得到功率开关器件非线性修正模型；其次，本发明的光伏逆变器的非线性修正技术是通过采用多谐振与前馈的策略，得到LCL型并网逆变器的精准模型，实现电网电压前馈控制下LCL型并网逆变器的输出阻抗匹配，有效修正了逆变器数字控制延时和死区等非线性效应引起的性能影响，从系统级的非线性修正策略提升了逆变器的性能，弥补了现有半导体器件由于技术原因而无法实现理想器件逆变器性能的影响。

技术领域

本发明涉及模型修正技术领域，尤其涉及一种功率开关器件非线性修正装置。

背景技术

传统功率放大器工作时，直接对模拟信号进行放大，开关管必须工作在线性放大区，因此传统功率放大器失真小，但损耗较大。基于PWM工作模式开关功率放大器，经过驱动电路，驱动功率开关器件，通过控制功率开关器件的开关实现放大，然后将放大的PWM电压送入低通滤波器，还原为放大的输入信号。开关功率放大器的开关管工作于开关状态，理论上效率可达100％，实际运用时效率也可达80％以上。开关功率放大器由于具有很高的效率，在体积、效率和功耗要求较高的场合具有很大的优势。

目前，开关功率放大器，尤其是第三代半导体器件，己成为电力电子领域的研究热点，特别是在功率变换，新能源领域受到人们越来越多的关注。由于开关功率放大器具有效率高的优势，随着第三代半导体器件的制造技术的发展，开关功率放大器的管压降更低，效率更加明显。但由于开关变换器本身固有的非线性，不能达到理想器件，其开通与关断存在开通与关断时间，使得开关功率放大器的失真通常大于传统的线性放大器，这是影响开关功率放大器得以广泛应用的原因。

目前柔性功率放大器的研究热点主要集中于开关模式功率放大电路的现代控制策略及其改进拓扑。然而，基于现代控制策略或者多电平结构的功率放大器在具体实现上均存在一定限制，主要表现在方案的复杂度和实现成本上，以及受限于特定的应用场合。现有的一些开关功率放大器的控制方法，在一定程度上改善了开关功率放大器的输出失真，但都是以增加开关功率放大器损耗为前提。

由于并网逆变桥的主电路通常采用功率开关器件构成，但功率开关元件不是理想开关，为了防止同一桥臂上下功率管发生直通现象，必须在其驱动信号中设置一段死区时间。死区效应会导致逆变桥输出电压中包含大量奇次谐波，而这些谐波反过来会进一步加剧并网电流的谐波畸变程度。可见逆变器系统自身的非线性因素会使并网电流的谐波畸变加大，严重时甚至会导致并网电流谐波成分超出允许限值。此外，逆变器的非线性因素主要有数字控制延时。采用数字控制时，微控制器不可避免地需要一段时间进行A/D转换和程序代码计算，因而产生控制延时。数字控制延时可等效为在系统前向通道中串入延时环节，这不但会导致系统响应速度变慢，而且会降低系统带宽和稳定裕量，严重时可能导致系统不稳定，将数字控制延时考虑到并网逆变器闭环系统的等效阻抗网络模型中也是必要的。因此，由于开关功率放大器的非线性，其构成的逆变器存在死区，其引起的低次谐波累积效应会导致并网电流波形发生畸变，降低逆变器的输出性能。

因此，如何克服开关功率放大器的非线性特征对其性能的影响已成为了急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种功率开关器件非线性修正装置，本发明通过模型的修正、阻抗的匹配及逆变器控制策略的优化，一定程度上提升了逆变器的性能，弥补了现有半导体器件由于技术原因而无法实现理想器件逆变器性能的影响。

本申请是通过如下技术方案实现的：

一种功率开关器件非线性修正装置，该功率开关器件的非线性修正装置由单相逆变桥和非线性修正控制策略单元两大部分组成；