[发明专利]一种基于自适应陷波器的逆变电源串联同步控制方法

说明书

本发明公开一种基于自适应陷波器的逆变电源串联同步控制方法，包括：主电源自主生成输出电压相位和频率，副电源采用自适应陷波器模块实时获取主电源相位角θ₁和角频率ω₁，得到与主电源电压同频同相的单位幅值正弦信号u_r；将副电源输出电压给定值U₂乘以u_r后，与副电源实际输出电压u_o2作差，得到差值△u_e2，并经过副电源电压控制模块改进的PI控制器，得到副电源电压调制信号u_t2；副电源SPWM模块根据副电源电压调制信号u_t2得到对应的开关控制信号，控制逆变电源开关管的开通和关断。通过仿真软件验证，上述方法能够实现串联逆变电源同步稳定运行，静态误差小。相比于现有控制方法，控制结构简单，输出电压波形质量高。

技术领域

本发明属于电力电子领域，具体涉及一种基于自适应陷波器的逆变电源串联同步控制方法。

背景技术

随着逆变电源的飞速发展以及高压大功率的电源需求，各种逆变电源的串、并联组合得到了广泛应用，其中以并联应用居多，但在需要高电压输出、宽范围输出等特殊应用场合，串联工作方式具有优势。在逆变电源串联运行时，需要保持电源之间的同步、稳定运行才能保证组合电源的电能质量，这就需要各个逆变电源具有实时同步功能和输出电压控制功能。

同步控制算法是逆变电源串联控制的基础，其动态和静态性能，影响组合电源的电能质量。目前，常见的同步控制算法主要有：过零点检测法、乘法鉴相器法、二阶积分器法、基于傅里叶变换的同步法、基于小波变换的同步法等。但是上述方法均存在各自的缺点而影响逆变电源串联运行时的电能质量。例如：过零点检测法对噪声敏感且动态响应速度慢；乘法鉴相器法存在低通滤波时延，导致动态响应速度慢；二阶积分器法频率是固定的，在频率波动时存在误差；基于傅里叶变换的同步法、基于小波变换的同步法计算负担较大，较难在一般数控芯片中实现。而在逆变电源控制器方面，有较多可控选择的控制算法，如PI控制、PR控制、预测控制等，上述算法在动态响应速度和稳定精度之间需要平衡。当任一串联的逆变电源无法做到同步或无法实现较好输出波形时，整个组合电源的电能质量都会受到影响。

因此，研究一种能实现逆变电源串联稳定运行的同步控制算法对提高电源输出电能质量非常重要。

发明内容

本发明提供了一种基于自适应陷波器的逆变电源串联同步控制方法，以解决现有的串联逆变电源同步运行稳定性差，组合电源电压稳态误差大的问题。

一种基于自适应陷波器的逆变电源串联同步控制方法，包括：

串联电源由主电源和副电源组成，所述主电源自主生成输出电压相位和频率，副电源采用自适应陷波器模块根据主电源输出电压u₁实时获取主电源相位角θ₁和角频率ω₁，得到与主电源电压同频同相的单位幅值正弦信号u_r；

将副电源输出电压给定值U₂乘以u_r后，与副电源实际输出电压u_o2作差，将得到的差值△u_e2送入副电源电压控制模块，得到副电源电压调制信号u_t2；

副电源电压控制模块采用改进的PI控制器，输入为误差信号△u_e2，输出为电压调制信号u_t2；

副电源SPWM模块根据副电源电压调制信号u_t2得到对应的开关控制信号，控制逆变电源开关管的开通和关断。

优选的，在上述基于自适应陷波器的逆变电源串联同步控制方法，副电源采用自适应陷波器的方法实时获得主电源输出电压相位和频率，得到与主电源电压同频同相的单位幅值正弦信号u_r。自适应陷波器采用如下形式的动力学方程：