[实用新型]一种增广状态反馈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，特别涉及一种增广状态反馈数字控制的逆变电源。

背景技术

随着科技的发展，信息化程度的提高，一方面重要部门、用电设备对电源供电品质的要求日益增高，另一方面电力电子设备的大量使用、非线性负载的不断增加使得电网的谐波污染十分严重，形成了鲜明的供需矛盾。为此，近年来高性能PWM逆变电源的研究越来越受到关注。

数字控制相对于模拟控制有许多优越之处，使之受到广泛关注。特别是近几年随着微处理器等微电子技术突飞猛进的发展，数字控制的硬件平台日益更新，更加快数字控制的推广应用。PWM逆变器的数字控制器采用常规控制策略时响应特性不好，与常规模拟控制器相比性能明显下降；重复控制能够很好地抑制周期性扰动，改善系统的稳态响应，但动态响应不快，至少在一个基波周期以上；无差拍控制具有较快的动态响应速度，但是控制性能对系统参数依赖性强，对参数变化敏感，鲁棒性差，有可能降低系统稳定性或甚至不稳定；可见虽然更能发挥数字控制优点的几种专用数字控制方法被提出，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，提供一种增广状态反馈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。

本实用新型提供的一种增广状态反馈数字控制的逆变电源，其特征在于：逆变器的输入端与微处理器相接，逆变器的输出端与电压传感器的输入端及负载相接，逆变器中引出的电流与电流传感器的输入端相接，逆变器与直流电源相连，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。

上述所述微处理器包括增广状态反馈数字控制器和减法器，增广状态反馈数字控制器的输出端与逆变器的输入端相接，电压传感器的第一输出端与减法器的负输入端相接，减法器的正输入端接收参考量u_r，减法器的输出端与增广状态反馈数字控制器的输入端相接，电流传感器的输出端和电压传感器的第二输出端分别与增广状态反馈数字控制器的负输入端相接。增广状态反馈数字控制器还可以包括状态观测器，状态观测器的输入端分别与电流传感器和电压传感器的输出端相连。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

(1)空载条件下，由增广状态反馈数字控制器与逆变电源构成的逆变电源控制系统动态指令跟踪波形的过渡过程时间短，不超过3.5ms，超调量小，小于9％。

(2)负载突变达额定功率时，动态过渡过程不超过2ms，输出电压变化率不超过10％，负载适应性增强。

(3)从空载到额定负载的各种负载情况下，稳压精度均在0.5％之内，稳态误差大大降低。

(4)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，例如，在电流波峰因子为3.03时，THD＝1.9％，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。

(5)本实用新型在对逆变电源增广状态反馈数字控制器控制参数的设计中，采用状态反馈控制实现系统闭环极点的任意配置，以保障系统的稳定性、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；整个逆变电源系统对逆变器参数、增广状态反馈数字控制器参数变化不敏感，系统响应性能稳定。

(6)本实用新型电路结构简单，成本低，易于实现。

附图说明

图1为增广状态反馈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2中的控制算法程序流程图一；

图4为图1的原理电路框图一；

图5为图2中的控制算法程序流程图二；

图6为图1的原理电路框图二；

图7为图2中的控制算法程序流程图三；

图8为图2中的控制算法程序流程图四；

图9为图1的原理电路框图三。

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。