[发明专利]一种基于神经网络的三相组合式逆变电源

说明书

技术领域

本发明涉及直流交流电变换领域，特别涉及一种基于神经网络的三相组合式逆变电源。

背景技术

逆变器可以将直流电制变换为交流电制，提供具有良好品质的各种交流用电。随着社会工业需求的提高，对逆变电源功率需求越来越高，而大功率逆变电源由于使用的开关器件性能的限制，其开关频率有限，控制性能会受到很大制约，然而另一方面，随着工业负荷多样性增加，独立交流电网中负荷投切变的更加频繁，对逆变器输出电压的稳定度、各种大负载投切下的快速响应能力、恶劣不平衡负载下的电压均衡度、对短路故障的保护能力等等方面均提出了很高的要求。

孤岛交流微电网中存在负载谐波成分复杂与不平衡度较高的问题，由于不与主电网相连，负载特性对交流微源的输出电压影响较大，严重时引起微网电压震荡，导致微源间功率分配不均。因此交流微网逆变器相比于并网逆变器，需考虑在复杂的负载工况下可满足输出电压的波形质量并保证稳定性。三相全桥式逆变器相比于传统的三相半桥式逆变器，其因具有电压利用率高、三相可独立控制抗不平衡力强的优点，在构成大功率微网交流电源的场合下有较多应用。采用三单相逆变器独立控制方案可最大程度发挥全桥逆变器的优点。逆变器采用传统的PID控制，但存在直流偏置和存在基波静差较大的问题。逆变器单元采用了准谐振控制器，增大基波增益减小稳态误差，但缺乏应对非线性整流负载的控制策略。逆变器采用了基于重复控制—PI的控制方案，具有一定的非线性负载抑制能力，但PI控制器对基波的调节性能不如谐振控制器优越。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种基于神经网络的三相组合式逆变电源，实现了三相交流的完全独立控制，在极端不平衡负载下仍能维持三相电压平衡。

首先，本发明提出一种基于神经网络的三相组合式逆变电源，包括：对直流电压进行滤波处理的直流滤波电路，ABC三相独立的桥式高频调制电路，ABC三相独立的交流滤波电路，分别采集三相输出电压和输出电流的传感器组以及隔离型三相变压器，以及各自独立的三相控制电路；

所述每相控制电路包括：AD采样、复合控制器、PWM计算，桥型三相抗不平衡逆变电源，所述桥型三相抗不平衡逆变电源有三组单相功率管逆变全桥和三只单相变压器组成相互独立的输出回路，每相回路由该相逆变全桥和独立设置在该全桥输出回路中的该相变压器原边绕组构成。

所述的基于神经网络的三相组合式逆变电源中，所述复合控制器包括：控制器和神经网络参数调节器，所述控制器包括准PR控制计算器、重复控制计算器。

所述的基于神经网络的三相组合式逆变电源中，所述三相控制电路的三相输出通过并网开关与交流微网连接，交流微网由逆变器或发电机构成功率源，同时线性负载、非线性负载和不平衡负载由交流微网供电。

所述的基于神经网络的三相组合式逆变电源中，所述的准PR控制计算器具体为，考虑相位补偿时的准PR控制计算器的频域传递函数形式为：

其中谐振控制器的分子在零点ω_N处补偿相位，其中φ是谐振频率处期望的补偿相位值。

所述的基于神经网络的三相组合式逆变电源中，所述的重复控制计算器具体为：

误差逐周期积分可表达为差分方程如式所示：

U(k)＝E(k)+Q·U(k-N)，Q为误差积分参数；

k_rz^kc(z)构成重复控制的增益与补偿函数，c(z)通过对被控对象的传递函数进行幅频特性补偿；重复控制中采用z^k作用于前向通路；k_r为重复控制的前向调节增益；对重复控制环节补偿函数c(z)的设计，可根据被控对象空载传递函数中LC滤波器的谐振特性进行补偿，LC滤波器传递函数如式：

式中L为滤波器电感，C为滤波器电阻，R为滤波器等效阻尼，其具有谐振频率

所述的基于神经网络的三相组合式逆变电源中，所述神经网络参数调节器具体为BP计算器；