一种纯正弦波逆变器控制方法、装置和逆变电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种纯正弦波逆变器控制方法、装置和逆变电路。本发明提出了一种改进的电压瞬时值控制方法，采用单极性调制，通过检测逆变输出电压峰值，与给定值比较，得到偏差值ΔE。控制程序根据ΔE实时调整调制比M，输出对应的SPWM驱动MOS管，经过LC滤波后，输出符合要求的正弦波。外围电路简洁，成本低廉。
【专利说明】一种纯正弦波逆变器控制方法、装置和逆变电路
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及逆变器领域，尤其涉及一种纯正弦波逆变器控制方法、装置和逆变电路。
[0003]
【背景技术】
[0004]正弦波逆变器输出电压波形畸变率低，对负载有良好的适应性。逆变器输出波形有两个方面要求:稳态精度高和动态响应快，开环控制不能调节输出电压，无法满足这两个方面的要求。在逆变器的闭环控制方案中，输出电压有效值控制能够维持输出电压恒定，但不能保证波形质量。输出瞬时值控制可以实时调控输出电压波形，使供电质量大为提高。目前控制效果较好的瞬时值控制方案有:电压单环PI控制；电压电流双闭环控制；重复控制；无差拍控制。一些工业领域用到的逆变器，如大型UPS、储能逆变器等，对输出电能质量要求高，在控制算法上主要采用电压外环电流内环结构，通过PI调节，输出稳定的正弦波，该方案优点:负载特性好，响应速度快，波形畸变率低。缺点:电路中需要加入电流传感器和信号调理电路，电路比较复杂，增加了成本。因此，在一些要求不高的民用领域，该方案使用不多。
[0005]
【发明内容】
[0006]基于此，有必要提供一种纯正弦波逆变器控制方法、装置和逆变电路。
[0007]—种纯正弦波逆变器控制方法，所述方法包括:
MCU根据正弦表生成SPffM;
SPffM通过专用驱动芯片，并驱动逆变桥MOSFET ；
主电路SPffM开关斩波以及经过LC滤波后，输出正弦波电压；
在其中一个实施例中，所述SPffM通过专用驱动芯片，并驱动逆变桥MOSFET，以及经过LC滤波后，输出正弦波电压的步骤包括:
反馈逆变电压峰值Vf (k)以及逆变电压给定值VKk);
计算偏差e(k)=Vr(k)_Vf (k)；
将所述偏差值乘以一个比例系数，并将结果和调制比M相加；
判断所述调制比M是否大于最大值或者小于最小值，若大于最大值，则取最大值作为M值，若小于最小值，则取最小值作为M值；
将M应用于公式D=M*sin(k/n);
逆变输出电压根据占空比D而改变，稳定在给定值附近。
[0008]在其中一个实施例中，所述根据所述正弦波电压驱动MOS管，以输出稳定电压的步骤包括: 根据占空比D改变逆变输出电压，以将电压稳定在给定值附近，以输出稳定电压。
[0009]在其中一个实施例中，所述方法包括:该逆变器控制方法所使用的逆变控制环路仅采用了电压瞬时值控制。
[0010]一种纯正弦波逆变器控制装置，所述装置包括:
生成模块，MCU根据正弦表生成SPffM;
驱动模块，用于根据SPffM驱动逆变桥MOSFET;
输出模块，用于使主功率电路SPffM经过LC滤波后，输出正弦波电压；
在其中一个实施例中，所述输出模块包括:
反馈单元，用于反馈逆变电压峰值Vf(k)以及逆变电压给定值VKk);
计算单元，用于计算偏差e(k)=Vr(k)-Vf (k)；
相加单元，用于将所述偏差值乘以一个比例系数，并将结果和调制比M相加；
判断单元，用于判断所述调制比M是否大于最大值或者小于最小值，若大于最大值，则取最大值作为M值，若小于最小值，则取最小值作为M值；
应用单元，用于将M应用于公式D=M*sin(k/n);
调整单元，用于逆变输出电压根据占空比D而改变，稳定在给定值附近。
[0011]在其中一个实施例中，所述驱动模块具体用于根据占空比D改变逆变输出电压，以将电压稳定在给定值附近，以输出稳定电压。
[0012]在其中一个实施例中，所述装置使用的逆变控制环路仅采用了电压瞬时值控制。
[0013]一种逆变电路，所述逆变电路包括:
主控MCU;
与所述MCU连接的驱动芯片；
逆变桥功率管MOSFET(或IGBT)Q1、Q2、Q3和Q4;
与所述逆变桥功率管连接的LC滤波电路。
[0014]在其中一个实施例中，所述逆变电路还包括:
稳定电容Cl，通过直流母线与所述驱动芯片连接，以稳定输入电压。
[0015]有益效果:
本发明提出了一种改进的电压瞬时值控制方法，采用单极性调制，通过检测逆变输出电压峰值，与给定值比较，得到偏差值A E。控制程序根据Δ E实时调整调制比M，输出对应的SPffM驱动MOS管，经过LC滤波后，输出符合要求的正弦波。外围电路简洁，成本低廉。
[0016]
【附图说明】
[0017]图1为一种纯正弦波逆变器控制方法的方法流程图。
[0018]图2为一种纯正弦波逆变器控制装置的模块框图。
[0019]图3为一种逆变电路的电路图。
[0020]图4为一优选实施例中的纯正弦波逆变器控制流程图。
[0021]
【具体实施方式】
[0022]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0023]如图1所示，一种纯正弦波逆变器控制方法，所述方法包括:
SlOl:MCU根据正弦表生成SPffM;
5102: SPffM经过专用驱动芯片，驱动逆变桥MOSFET(或IGBT)；
5103:主功率电路SPffM斩波经过LC滤波后，输出正弦波电压；
如图4所示，在其中一个实施例中，所述SPffM通过专用驱动芯片，并驱动逆变桥MOSFET，以及经过LC滤波后，输出正弦波电压的步骤包括:
反馈逆变电压峰值Vf (k)以及逆变电压给定值VKk);
计算偏差e(k)=Vr(k)_Vf (k)；
将所述偏差值乘以一个比例系数，并将结果和调制比M相加；
判断所述调制比M是否大于最大值或者小于最小值，若大于最大值，则取最大值作为M值，若小于最小值，则取最小值作为M值；
将M应用于公式D=M*sin(k/n);
逆变输出电压根据占空比D而改变，稳定在给定值附近。
[0024]在其中一个实施例中，所述根据所述正弦波电压驱动MOS管，以输出稳定电压的步骤包括:
根据占空比D改变逆变输出电压，以将电压稳定在给定值附近，以输出稳定电压。
[0025]在其中一个实施例中，所述方法包括:该逆变器控制方法所使用的逆变控制环路仅采用了电压瞬时值控制。
[0026]在一优选的实施例中，一种纯正弦波逆变器软件控制方法，基于以下原理实现，正弦波是单极性SPffM经过储能元件后产生的，SPWM的生成原理及波形如图2所示，由正弦波调制波O与三角波载波(幅值为，频率为)比较获得的。采用规则采样法，进行离散化后，得到输出正弦电压的公式:
(I)
其中，是输出正弦波的瞬时电压，M是调制比，，是母线电压，k是采样点，η是采样点总数；由公式(I)可知，若、η—定，则可通过调整M来控制正弦波瞬时电压。
[0027]一种纯正弦波逆变器软件控制方法，SPWM成数字化，通过以下方法实现:，在三角波波谷时刻对正弦波采样得到D点，过D点作水平直线与三角波分别相交于A点和B点，在A点的时刻和B点时刻间输出高电平，其他时刻输出低电平。根据三角关系，可以得出:
其中是脉冲宽度，是二角波周期。
[0028]在逆变器控制设计中，调制波和载波频率一定，时刻为第k个三角波周期()，其中，η为载波比，为正弦波周期，如果一个周期内有η个矩形波，那么第k个矩形波的占空比D为:。
[0029]本发明提出了一种纯正弦波逆变器控制方法，采用单极性调制，通过检测逆变输出电压峰值，与给定值比较，得到偏差值A E。控制程序根据Δ E实时调整调制比M，输出对应的SPffM驱动MOS管，经过LC滤波后，输出符合要求的正弦波。外围电路简洁，成本低廉。
[0030]如图2所示，一种纯正弦波逆变器控制装置，所述装置包括:
生成模块201，用于使MCU根据正弦表生成SPffM; 驱动模块202，用于使SPffM通过专用驱动芯片，并驱动逆变桥MOSFET ；
输出模块203，主功率电路SPffM斩波经过LC滤波后，输出正弦波电压；
在其中一个实施例中，所述输出模块包括:
反馈单元，用于反馈逆变电压峰值Vf(k)以及逆变电压给定值VKk);
计算单元，用于计算偏差e(k)=Vr(k)-Vf (k)；
相加单元，用于将所述偏差值乘以一个比例系数，并将结果和调制比M相加；
判断单元，用于判断所述调制比M是否大于最大值或者小于最小值，若大于最大值，则取最大值作为M值，若小于最小值，则取最小值作为M值；
应用单元，用于将M应用于公式D=M*sin(k/n);
调整单元，用于逆变输出电压根据占空比D而改变，稳定在给定值附近。
[0031]在其中一个实施例中，所述驱动模块具体用于根据占空比D改变逆变输出电压，以将电压稳定在给定值附近，以输出稳定电压。
[0032]在其中一个实施例中，所述装置使用的逆变控制环路仅采用了电压瞬时值控制。
[0033]如图3所示，一种逆变电路，所述逆变电路包括:
驱动MCUI ；
与所述驱动MCU I连接的驱动芯片2，该驱动芯片连接逆变桥M0SFET管Q1、Q2、Q3和Q4; 与所述MOSFET连接的LC滤波电路3。
[0034]以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0035]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种纯正弦波逆变器控制方法，其特征在于，所述方法包括: MCU根据正弦表生成SPffM; SPffM通过专用驱动芯片，并驱动逆变桥MOSFET，再经过LC滤波后，输出正弦波电压。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SPWM通过专用驱动芯片，并驱动逆变桥MOSFET，以及经过LC滤波后，输出正弦波电压的步骤包括: 反馈逆变电压峰值Vf (k)以及逆变电压给定值VKk); 计算偏差 e(k)=Vr(k)_Vf (k)； 将所述偏差值乘以一个比例系数，并将结果和调制比M相加； 判断所述调制比M是否大于最大值或者小于最小值，若大于最大值，则取最大值作为M值，若小于最小值，则取最小值作为M值； 将M应用于公式D=M*sin(k/n); 逆变输出电压根据占空比D而改变，稳定在给定值附近。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述SPffM驱动MOS管，以输出稳定电压的步骤包括: 根据占空比D改变逆变输出电压，以将电压稳定在给定值附近，以输出稳定电压。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括: 该逆变器控制环路仅采用了电压瞬时值控制。5.一种纯正弦波逆变器控制装置，其特征在于，所述装置包括: 生成模块，MCU根据正弦表生成SPffM; 驱动模块，用于根据SPffM驱动逆变桥MOSFET; 输出模块，用于使主功率电路SPffM经过LC滤波后，输出正弦波电压； 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述输出模块包括: 反馈单元，用于反馈逆变电压峰值Vf (k)以及逆变电压给定值Vr (k); 计算单元，用于计算偏差e(k)=Vr(k)-Vf (k); 相加单元，用于将所述偏差值乘以一个比例系数，并将结果和调制比M相加； 判断单元，用于判断所述调制比M是否大于最大值或者小于最小值，若大于最大值，则取最大值作为M值，若小于最小值，则取最小值作为M值； 应用单元，用于将M应用于公式D=M*sin(k/n); 调整单元，用于逆变输出电压根据占空比D而改变，稳定在给定值附近。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述驱动模块具体用于根据占空比D改变逆变输出电压，以将电压稳定在给定值附近，以输出稳定电压。7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置使用的逆变控制环路仅采用了电压瞬时值控制。8.一种逆变电路，其特征在于，所述逆变电路包括: 主控MCU; 与所述MCU连接的驱动芯片； 逆变桥功率管MOSFET(或IGBT)Q1、Q2、Q3和Q4; 与所述逆变桥功率管连接的LC滤波电路； 逆变输出电压采样电阻，串接在逆变输出L线与GND之间。
【文档编号】H02M7/5395GK105978390SQ201610152302
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年3月17日
【发明人】汤能文, 朱昌亚, 洪光岱
【申请人】天宝电子（惠州）有限公司