实现逆变交流电高精度可调的逆变装置及方法与流程

技术特征：

1.一种实现逆变交流电高精度可调的逆变装置，其特征在于，包括初级整流电路模块、DC-DC电路模块、逆变全桥电路模块、LC滤波模块、过流过温保护模块、AD采样模块、控制模块、逆变装置直流输出端；

所述初级整流电路模块分别与220V市电、DC-DC电路模块的一端进行电连接，用于将200V市电转变成直流电，并进行功率因素矫正，然后将初级整流后的直流电提供给DC-DC电路模块；

所述DC-DC电路模块的另一端与逆变全桥电路模块的一端进行电连接，DC-DC电路模块用于通过PWM信号占空比输出变化且稳定的直流电压并提供给逆变全桥电路模块；

所述逆变全桥电路模块的另一端与LC滤波模块的一端连接，逆变全桥电路模块用于将PWM控制输出的直流电压转化为交流信号，并且该交流信号由SPWM控制，使输出的交流幅值、频率和相位都能高精度可控；

所述过流过温保护模块的一端分别与LC滤波模块的另一端、逆变装置直流输出端进行电连接，过流过温保护模块用于给逆变装置和负载提供过流、过温保护，用于检测直流电路过流、过温状况并将检测信息传输给所述控制模块、用于将处理后的直流电传输给逆变装置直流输出端；

所述LC滤波模块用于将输出的交流信号进行滤波，使输出的正弦信号平滑；

所述逆变装置直流输出端与过流过温保护模块的另一端进行电连接，用于作为逆变装置的输出口；

所述控制模块分别与DC-DC电路模块、逆变全桥电路模块、过流过温保护模块进行电连接，用于输出SPWM信号给逆变全桥电路模块，用于输出PWM信号给所述DC-DC电路模块，用于读取过流过温保护模块的检测信息；

所述AD采样模块分别与逆变装置直流输出端、控制模块进行电连接，用于读取逆变装置直流输出端的电流与电压信号并传输给控制模块。

2.根据权利要求1所述的实现逆变交流电高精度可调的逆变装置，其特征在于，所述初级整流电路模块的电路为PFC电路和buck降压电路；

所述DC-DC电路模块的电路为升压降压电路。

3.根据权利要求1所述的实现逆变交流电高精度可调的逆变装置，其特征在于，所述过流过温保护模块检测到电流高于设定值则断开直流输出；

所述过流过温保护模块检测电路上开关管的温度高于设定值则断开直流输出。

4.根据权利要求3所述的实现逆变交流电高精度可调的逆变装置，其特征在于，所述过流过温保护模块断开直流输出后，定时短暂地打开输出，一旦检测到过流，再次断开直流输出，不断循环地短暂输出、检测和过流断开输出，直到输出直流电流小于设定值就打开直流输出。

5.根据权利要求1所述的实现逆变交流电高精度可调的逆变装置，其特征在于，所述控制模块包括中央控制单元、采样单元、状态检测单元、SPWM&PWM输出控制单元；

所述中央控制单元分别与采样单元、状态检测单元、SPWM&PWM输出控制单元进行电连接，用于处理采样单元、状态检测单元所采集的数据，用于控制SPWM&PWM输出控制单元输出SPWM或PWM信号；

所述采样单元与AD采样模块进行电连接，用于读取AD采样模块的电流与电压信号数据；

所述状态检测单元与过流过温保护模块进行电连接，用于读取过流过温保护模块的过流过温信号数据；

所述SPWM&PWM输出控制单元分别与逆变全桥电路模块、DC-DC电路模块进行电连接，用于输出SPWM信号给逆变全桥电路模块，用于输出PWM信号给DC-DC电路模块。

6.根据权利要求1所述的实现逆变交流电高精度可调的逆变装置，其特征在于，所述控制器为采用MCU或FPGA或DSP或ASIC的控制器；

所述控制器通过PID调节将计算得到的交流参数进行整定，得到需要调节参数，再将调节参数转化为PWM和SPWM的控制信号；

所述控制器通过算法计算实时的输出电流，用于显示和提前判断电流是否过流。

7.一种实现逆变交流电高精度可调的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，设置交流逆变设置参数，所述交流逆变设置参数包括交流电压输出基波有效值U_out-rms、SPWM正弦调制比m、输入直流电压Ui，得到交流电压输出基波有效初设值U_out-rms1、SPWM正弦调制比初设值m₁、输入直流电压初设值Ui₁；

所述SPWM正弦调制比m用于在逆变交流电压宽范围大量程调节基础上实现微调；

所述输入直流电压Ui为市电经过PFC电路和Buck电路的直流电压；

步骤S2，建立第一方程式

将步骤S1的交流电压输出基波有效初设值U_out-rms1、SPWM正弦调制比初设值m₁、输入直流电压初设值Ui₁分别代入第一方程式的交流电压输出基波有效值U_out-rms、SPWM正弦调制比m、输入直流电压Ui中，计算出DC-DC电路模块输出电压计算值Us₂、PWM占空比计算值a₂；

步骤S3，建立第二方程式

$U_{out-rms}=\frac{2\sqrt{2}Us}{\mathrm{\π}}\×a=0.9\×m\×Us;$

将步骤S2的PWM占空比计算值a₂、DC-DC电路模块输出电压计算值Us₂分别代入所述第二方程式的PWM占空比a、DC-DC电路模块输出电压Us中，计算出SPWM正弦调制比计算值m₃；

步骤S4，微调PWM占空比a，得到PWM占空比调整值a₄；

步骤S5，设置SPWM正弦频率初设值f₅、SPWM正弦相位初设值p₅；

步骤S6，打开逆变输出；

步骤S7，建立第三方程式

$U_{out}=1.27\×Us\×m\×sin(\mathrm{\ω}t+p)=1.27\×\frac{a}{1-a}Ui\×m\×sin(\frac{2\mathrm{\π}}{f}t+p);$

建立第四方程式

建立第五方程式

将所述步骤S2、S3、S5中的DC-DC电路模块输出电压计算值Us₂、PWM占空比计算值a₂、SPWM正弦调制比计算值m₃、SPWM正弦频率初设值f₅、SPWM正弦相位初设值p₅代入第三、第四、第五方程式的DC-DC电路模块输出电压Us、PWM占空比a、SPWM正弦调制比m、SPWM正弦频率f、SPWM正弦相位p中，计算出交流电压输出基波分量计算值U_out7、交流电压输出基波峰计算值U_out-pp、交流电压输出基波有效计算值U_out-rms7、输入直流电压计算值Ui₇；

步骤S8，采集逆变输出的交流电压参数，所述逆变输出的交流电压信息包括交流电压输出基波分量U_out、交流电压输出基波有效值U_out-rms，交流电压输出基波峰值U_out-pp和FFT分析所需要的采样数据，并且通过对比步骤S7中的交流电压输出基波分量计算值U_out7、交流电压输出基波峰计算值U_out-pp、交流电压输出基波有效计算值U_out-rms7和步骤S5中的SPWM正弦频率初设值f₅、SPWM正弦相位初设值p₅得出交流电压输出偏差量，所述交流电压输出偏差量包括交流电压输出基波分量变化值U_out、交流电压输出基波有效值变化量U_out-rms，交流电压输出基波峰值变化量U_out-pp、SPWM正弦调制比变化量Δm、SPWM输出频率变化量Δf和SPWM正弦相位变化量Δp；

步骤S9，采用PID算法进行调节步骤S8中的所述交流电压输出偏差量进行微调，再循环到步骤S4进行设置；

若步骤S1中的逆变交流输出参数发生改变，则重新执行S1～S9流程。

8.根据权利要求7所述的实现逆变交流电高精度可调的方法，其特征在于，在所述的步骤S2中，DC-DC电路模块输出电压Us为粗调参数，如果步骤S1设置的交流逆变设置参数不改变则不改变所述DC-DC电路模块输出电压Us，需微小调节则调节所述SPWM正弦调制比m，同时微调所述SPWM正弦频率f和SPWM正弦相位p。

9.根据权利要求7所述的实现逆变交流电高精度可调的方法，其特征在于，在所述的步骤S4、S5中，所述实现逆变交流电高精度可调的逆变装置的系统自动对SPWM正弦调制比m、SPWM的输出频率f和SPWM正弦相位p的数值进行重新设置，用于减少对SPWM正弦频率f和相位p的调节频率与幅度。

10.根据权利要求7所述的实现逆变交流电高精度可调的方法，其特征在于，在所述的步骤S8中，如果采样到的交流电压输出基波有效值U_rms和交流电压输出基波峰值U_pp不是正弦关系或者FFT分析得到的正弦畸变率稍高，可进行微调SPWM正弦曲线数据。