[实用新型]一种恒脉宽输出的逆变器控制电路及其运行方式

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种逆变器控制电路，具体是一种恒脉宽输出的逆变器单极性控制电路及其运行方式。

背景技术

逆变器的应用范围十分广阔，它广泛应用在电子类产品、光伏发电领域、军工产品、舰船及车辆供电等，在超级计算机、大型电子测控设备、大型强磁设备、高电压强电流实验平台、民航军航系统、军用大功率电磁设备及武器等方面也有广泛应用。

目前，逆变器的控制方法多种多样。最常见的是PWM调制方法，具体包括SPWM技术和SVPWM技术。重复控制可以提高系统稳态性能，增强系统抑制负载扰动的能力，同时可以改善输出电压波形，但其动态性能还需要进一步完善。无差拍控制动态响应速度快，输出波形畸变小、波形质量好，但是对逆变器数学模型精度要求高，系统的鲁棒性差。其他的控制方式还有神经网络控制、模糊控制、滑模变结构控制等，由于其对数学模型精确度或控制器要求过高，在逆变器控制中应用较少。

与逆变器双极性PWM调制相比，单极性控制损耗低，电磁干扰小，高次谐波分量小，在控制中应用较多。

发明内容

本实用新型的目的是：设计一种逆变器控制电路，具有输入电压调整性好、鲁棒性强、抑制负载变化能力强、控制简单等优点。通过该电路实现逆变器输出电压的大小和频率连续可调，输出正弦电压精度高、畸变率低。

为实现本实用新型之目的，采用以下技术方案予以实现：使逆变器工作在单极性运行方式下，其输出脉冲宽度恒定为T_on，且等于单稳态触发器暂稳态维持时间。对输出电压和参考电压之差积分，积分值为零时，逆变器开关状态发生变化。参考电压V_ref由dsPIC产生。其计算方法是：对逆变器输出电压脉冲、电感电流和电容电压进行采样，通过与理想参考电压V_ref’比较得到误差ΔV_ref，通过参考电压计算程序产生参考电压V_ref，进而对逆变器开关频率进行调制，从而实现逆变器单极性运行。

本实用新型所述逆变器控制电路是由采样模块、反相器、微处理器dsPIC、参考电压发生模块、求和积分模块、比较异或模块、单稳态触发器和驱动电路八部分组成。上述部分的连接方式为，采样模块包含高频变压器、电流互感器和电压互感器，高频变压器输入端与逆变器输出端连接，电流互感器输入端与滤波电感连接，电压互感器输入端与滤波电容连接。反相器输入端与采样模块中高频变压器输出端连接。采样模块的三路输出与微处理器dsPIC连接。参考电压发生模块输入端与微处理器dsPIC连接。求和积分模块两个输入端A、B分别与反相器和参考电压发生模块的输出端连接。比较异或模块的输入端B与参考电压发生模块连接，输入端A与求和积分模块的输出端C连接，输出端D与同或门输入端A和驱动电路的CMP端口连接。单稳态触发器输入端与比较异或模块输出端C连接，输出端与同或门输入端B连接。同或门输出端与驱动电路的XNOR端口连接。驱动电路输出端连接至开关管S1～S4门极。

逆变器处于单极性控制下，正负半周期对称，现只讨论正半周期。其输出电压有两种情况：等于输入电压v_in或0。逆变器输出电压为v_in的时间恒为T_on。在该时间段内，求和积分模块输出电压V_I为：

逆变器输出为0的时间可变，设为t_off。此时间段内积分器输出电压V_I如下式所示：

式(1)(2)中R为积分电阻值，C_I为积分电容值。由(1)(2)两式可得：

在式(3)中，等号左边是逆变器输出电压，等号右边是参考电压发生模块发出的参考电压，二者严格相等。下文中参考电压V_ref的含义为：将目标正弦电压缩小固定倍数，用单片机控制参考电压发生模块发出的标准正弦电压，即用低电压来控制高电压，缩小倍数由电路结构和参数决定。

本实用新型所述控制电路的具体运行方式如下。

逆变器输出高电压高频脉冲，经采样模块采样得到电压较小的高频脉冲，与反相器连接，得到与逆变器输出端变化规律相反的电压脉冲，此信号作为求和积分模块的一路输入信号。

逆变电路经过滤波器滤波后，得到的负载电压为正弦波。在采样模块中，对滤波电感电流、负载电压采样，使输出电压降至5V以内，与高频脉冲信号一起送入微处理器dsPIC的AD转换端口，离散为数字信号后读入dsPIC。