[发明专利]瞬时电压PID电流PI数字控制的逆变电源

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率变换电路，特别涉及一种瞬时电压PID(比例积分微分)电流PI(比例积分)数字控制的逆变电源。

背景技术

随着超大规模集成电路技术的发展，微处理器的性能飞速提高，成本价格不断下降，使得逆变电源的全数字化控制日益增多。直接数字控制与模拟控制相比，有下列优点：从噪声和漂移效应来看，数字控制器远较相应的模拟控制器优越；能以恒定的精确度快速执行复杂计算，抗干扰能力强；根据需要可以很容易改变控制程序(控制器特性)，通用性极强，升级方便；具有较强的监控功能，系统维护方便；数字式部件体积小，重量轻，易于标准化。

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。逆变电源的数字控制器采用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；采用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；采用常规的PI数字控制动态响应慢、控制精度差。可见能发挥数字控制优点的几种数字控制方法虽然已被提出，但存在不足。

发明內容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种瞬时电压PID电流PI数字控制的逆变电源，该逆变电源稳态精度高；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；控制鲁棒性高，抗干扰能力强，能输出高品质的交流电源。

本发明提供的瞬时电压PID电流PI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；

所述微处理器包括电压PID数字控制器、电流PI数字控制器和第一、第二减法器，电流PI数字控制器的输出端与逆变器的控制端相接，电压传感器的输出端与第一减法器的负输入端相接，第一减法器的正输入端接收参考量u_r，第一减法器的输出端与电压PID数字控制器的输入端相接，电流传感器的输出端与第二减法器的负输入端相接，第二减法器的正输入端与电压PID数字控制器的输出端相接，第二减法器的输出端与电流PI数字控制器的输入端相接。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)从空载到额定负载的各种负载情况下，输出电压稳压精度均在0.42％之内，稳态误差大大降低。

(2)负载突变达50％额定功率时，动态过渡过程不超过0.8ms，输出电压变化率不超过7.07％，负载适应性增强。

(3)在额定非线性负载、负载电流波峰因子达3.2的情况下，输出电压总谐波畸变率THD＝1.316％，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)本发明在对逆变电源瞬时电压PID电流PI数字控制器控制参数的设计中，直接在离散域将控制参数与逆变电源性能指标要求建立定量关系，整个逆变电源具有较强的鲁棒性，在各种不同负载扰动情况下，均能得到品质优良的交流输出电压；逆变电源对逆变器参数、数字控制器参数变化不敏感，系统响应性能稳定；能够满足高性能指标要求，具有明显的优越性。

(5)本发明电路结构简单，成本低，易于实现。

附图说明

图1为瞬时电压PID电流PI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1的原理电路框图二；

图6为图2中的控制算法程序流程图二；

图7为图2中的控制算法程序流程图三；

图8为图1的原理电路框图三；

图9为图1的原理电路框图四。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明瞬时电压PID电流PI数字控制的逆变电源的结构为：