一种单双极性混合BCM控制模式的单相逆变器控制系统的制作方法

一种单双极性混合bcm控制模式的单相逆变器控制系统
技术领域
1.本发明属于单向逆变器控制技术领域，具体涉及一种单双极性混合bcm控制模式的单相逆变器控制系统。


背景技术：

2.离网型逆变器是直接给交流负载供电的，所以负载的性质也会对逆变器的运行产生很大的影响。面对性质多变的负载，离网微型逆变器就需要具有良好的负载适应性，合理应对各种负载情况，并且能保证自己正常高效地工作。一个好的微型逆变器应该具有稳定性好、可靠性高、功率密度高、低成本、输出波形质量好的优点。
3.逆变器广泛使用模拟控制电路或模拟+数字混合控制电路，主要的模拟控制策略有电压单环控制、峰谷值电流控制、电流平均值控制等。由于采用硬件控制，使得电路结构较为复杂，控制可靠性低，延时高。硬件控制电路的存在加大了控制板的体积。另外，模拟控制的控制方法单一，用模拟电路实现的控制手段主要以pi控制为主，精度更高的控制手段无法实现。加上硬件电路会有使用时间长带来的老化和温漂的问题，导致控制性能降低，长时间后电路将无法正常工作。可见模拟控制方法无法达到期望的性能水平。随着控制芯片技术的发展，模拟控制方法逐渐被数字控制方法取代。以下列举一些典型的数字控制方法及其最新进展：无差拍控制、状态反馈控制、重复控制、模糊控制、pid控制。
4.常用的逆变器控制策略有单极性、双极性。
5.单极性调制具有更低的频率特性，且只有一组桥臂工作在高频状态，所以开关损耗更小，但是在负载电压过零处频率会过零。ccm模式频率具有自适应性，开关频率与负载电流无关，但导通损耗大。
6.双极性bcm调制存在很高的频率尖峰且整体频率很高，开关损耗大，不是理想的控制方式；双极性ccm调制频率较高，具有频率自适应的优点；单极性ccm调制频率低，且频率自适应，但是低频谐波出现的时间长，对波形质量影响大；单极性bcm调制频率低，无法滤除的低频部分比重小，且损耗低，是理想的调制方式，为此我们提出一种单双极性混合bcm控制模式的单相逆变器控制系统。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种单双极性混合bcm控制模式的单相逆变器控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种单双极性混合bcm控制模式的单相逆变器控制系统，包括调制电路，所述调制电路的一侧电性连接有电源va，所述调制电路中包括有四个igbt或mosfet可控半导体开关功率器件，四个所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件之间电性连接有负载电阻z，四个所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件上分别并连接有续流滤波电路，所述负载电阻z上电性连接有lc滤波器。
9.优选的，四个所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件中包括有电性连接的
igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q1、igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q2、igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q3、igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q4。
10.优选的，所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q1的漏极与所述电源va的正极电性连接，所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q2的漏极与所述电源va的正极电性连接。
11.优选的，所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q1的源极与所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q4的漏极电性连接，所述所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q4的源极与所述电源va的负极电性连接。
12.优选的，所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q2的源极与所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q3的漏极电性连接，所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q3的源极于所述电源va的负极电性连接。
13.优选的，串联连接的所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q1与所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q4和串联连接的所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q2与所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q3之间电性连接所述负载电阻z的两端，所述串联连接的所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q1与所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q4和所述负载电阻z的正极电性连接，所述串联连接的所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q2与所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q3和所述负载电阻z的负极电性连接。
14.优选的，所述lc滤波器包括有电感l和电容c5，所述电感l电性连接在所述负载电阻z的正极上，所述电容c5与所述负载电阻z并联连接，两端分别电性连接在所述负载电阻z的正负极上，所述电容c5的一端电性连接在所述负载电阻z和所述电感l之间。
15.优选的，所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q1上并联连接有并联的二极管d1和电容c1组成的续流滤波电路，所述二极管d1和所述电容c1并联连接在所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q1的漏极和源极上，所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q4上并联连接有并联的二极管d4和电容c4组成的续流滤波电路，所述二极管d4和所述电容c4并联连接在所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q4的漏极和源极上。
16.优选的，所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q2上并联连接有并联的二极管d2和电容c2组成的续流滤波电路，所述二极管d2和所述电容c2并联连接在所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q2的漏极和源极上，所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q3上并联连接有并联的二极管d3和电容c3组成的续流滤波电路，所述二极管d3和所述电容c3并联连接在所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q3的漏极和源极上。
17.优选的，本发明的方法步骤如下：
18.s1、检测电压过零点，循环检测逆变电感过流标志位，若过流切换成保护模式，若不过流则正常运行；
19.s2、检测容性负载阻抗角，若负载的阻抗角超过30
°
，则采用单极性ccm模式作为主要控制，在容性30
°
至感性30
°
之间，切换成单双极性混合bcm控制方式；
20.s3、在频率过零点和频率畸变点用双极性控制过渡，把频率限制在合理范围，同时保持单极性bcm调制的优点，以提升单极性bcm模式的负载适应性。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.本发明提出了一种单双极性混合bcm控制模式的单相逆变器控制系统，该系统在保证滞环控制实现软开关的基础上，通过主体采用单极性bcm的控制，实现了损耗低、体积小、功率密度高的特性，同时通过双极性bcm的过渡避免了频率过零且抑制了高频谐波，对负载有很好的频率适应性；理论分析和试验表明：对于阻抗角在-10～10
°
的负载，逆变器有很好的负载适应性；对于阻抗角在-30～10
°
和10～30
°
的负载，逆变器有较好的负载适应性。在以上负载情况下，开关频率均被限制在一定范围内。
附图说明
23.图1为本发明的电路结构示意图；
24.图2为本发明的spwm波形示意图；
25.图3为本发明的方法步骤流程图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.请参阅图1-图3，本发明提供一种技术方案：一种单双极性混合bcm控制模式的单相逆变器控制系统，包括调制电路，所述调制电路的一侧电性连接有电源va，所述调制电路中包括有四个igbt或mosfet可控半导体开关功率器件，四个所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件之间电性连接有负载电阻z，四个所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件上分别并连接有续流滤波电路，所述负载电阻z上电性连接有lc滤波器。
28.为了实现对输出进行调制，控制频率，本实施例中，优选的，四个所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件中包括有电性连接的igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q1、igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q2、igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q3、igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q4。
29.为了实现对调节频率以及与电源va进行电性连接，完成调节控制，本实施例中，优选的，所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q1的漏极与所述电源va的正极电性连接，所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q2的漏极与所述电源va的正极电性连接，所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q1的源极与所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q4的漏极电性连接，所述所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q4的源极与所述电源va的负极电性连接，所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q2的源极与所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q3的漏极电性连接，所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q3的源极于所述电源va的负极电性连接。
30.为了实行对负载电阻z进行连接，完成对负载电阻z进行输出调控后的电压，本实施例中，优选的，串联连接的所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q1与所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q4和串联连接的所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q2与所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q3之间电性连接所述负载电阻z的两端，所述串联连接的所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q1与所述igbt或mosfet可
控半导体开关功率器件q4和所述负载电阻z的正极电性连接，所述串联连接的所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q2与所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q3和所述负载电阻z的负极电性连接。
31.为了实现对输出的电压进行滤波处理，提高电压的稳定性，本实施例中，优选的，所述lc滤波器包括有电感l和电容c5，所述电感l电性连接在所述负载电阻z的正极上，所述电容c5与所述负载电阻z并联连接，两端分别电性连接在所述负载电阻z的正负极上，所述电容c5的一端电性连接在所述负载电阻z和所述电感l之间。
32.为了实现对调制电路进行有效的续流和滤波控制调节，保持运行的稳定性，本实施例中，优选的，所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q1上并联连接有并联的二极管d1和电容c1组成的续流滤波电路，所述二极管d1和所述电容c1并联连接在所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q1的漏极和源极上，所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q4上并联连接有并联的二极管d4和电容c4组成的续流滤波电路，所述二极管d4和所述电容c4并联连接在所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q4的漏极和源极上，所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q2上并联连接有并联的二极管d2和电容c2组成的续流滤波电路，所述二极管d2和所述电容c2并联连接在所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q2的漏极和源极上，所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q3上并联连接有并联的二极管d3和电容c3组成的续流滤波电路，所述二极管d3和所述电容c3并联连接在所述igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q3的漏极和源极上。
33.为了实现对系统进行调控处理，本实施例中，优选的，本发明的方法步骤如下：
34.s1、检测电压过零点，循环检测逆变电感过流标志位，若过流切换成保护模式，若不过流则正常运行；
35.s2、检测容性负载阻抗角，若负载的阻抗角超过30
°
，则采用单极性ccm模式作为主要控制，在容性30
°
至感性30
°
之间，切换成单双极性混合bcm控制方式；
36.s3、在频率过零点和频率畸变点用双极性控制过渡，把频率限制在合理范围，同时保持单极性bcm调制的优点，以提升单极性bcm模式的负载适应性。
37.本发明的工作原理及使用流程：检测电压过零点，循环检测逆变电感过流标志位，若过流切换成保护模式，若不过流则正常运行；检测容性负载阻抗角，若负载的阻抗角超过30
°
，则采用单极性ccm模式作为主要控制，在容性30
°
至感性30
°
之间，切换成单双极性混合bcm控制方式；在频率过零点和频率畸变点用双极性控制过渡，把频率限制在合理范围，同时保持单极性bcm调制的优点，以提升单极性bcm模式的负载适应性；并且在负载电阻z，上电性连接有lc滤波器，通过电感l和电容c5实现对电压进行过滤，有效的提高电压的稳定性，并且在igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q1、igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q4、igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q2和igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q3上并联连接有续流滤波电路，实现对igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q1、igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q4、igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q2和igbt或mosfet可控半导体开关功率器件q3进行保护，使得能够稳定的运行操作。
38.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。