專利名稱：單相逆變器的控制方法及控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及電源技術，更具體地說，涉及一種單相逆變器的控制方法及控制系統。
背景技術：
傳統的單相逆變采用電壓、電流雙閉環控制，其算法需要檢測逆變電感電流和負 載電流。逆變電感電流用于做電流內環負反饋和硬件逐波限流、負載電流用于計算逆變器 負載量和做電流內環的前饋，因此硬件上需要兩個電流傳感器，如圖1所示，第一電流傳感 器CTl用于檢測檢測電感電流，第二電流傳感器CT2用于檢測負載電流。圖2為傳統單相逆變控制系統的框圖。圖2中ijs)為電感電流、ijs)為負載電 流、Gv (s)為電壓環控制器、G1 (s)為電流環控制器，虛線框內的結構為逆變器的等效結構框 圖。如圖2所示，電感電流ijs)、負載電流‘(S)被反饋到電流環控制器G1 (s)的輸入端， 且在信號綜合點⑧做+ijs)與-ijs)的加法運算。
發明內容
本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述硬件數量多、成本高的缺陷， 提供一種只采用一個電流傳感器進行電流檢測的單相逆變器的控制方法。本發明還提供一種采用一個電流傳感器進行電流檢測的單相逆變器的控制系統。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種單相逆變器的控制方法， 包括以下步驟電流檢測步驟，包括使用具有二個原邊的電流傳感器對所述逆變器的逆變濾波 電容電流和負載電流采樣，在所述電流傳感器的副邊得到所述逆變濾波電容電流和負載電 流的矢量和；逆變電壓檢測步驟；電容電流計算步驟包括采樣所述逆變器的逆變電壓并對其進行差分，并根據公
式[(AO = ^rMAO-WR-I))計算逆變濾波電容電流i。(k)，用作電流環的負反饋；其中，所 AT
述公式中C為逆變濾波電容容量、u為逆變電壓、u(k)-u(k-l)為k時刻與k-Ι時刻的逆變 電壓差，時刻與k-Ι時刻的時間差；逆變電感電流和負載電流計算步驟包括根據所述矢量和及所述電容電流計算步 驟得出的電容電流，計算逆變電感電流和負載電流；反饋控制步驟包括將計算得出的逆變濾波電容電流i。(k)反饋至電流環控制器 的輸入端，以對逆變電壓、電容電流進行雙閉環控制。在本發明所述的單相逆變器的控制方法中，逆變電感電流和負載電流計算步驟包 括在逆變工作模式中，所述矢量和為逆變電感電流[，根據公式ζ = ζ + 和電容 電流計算步驟得出的電容電流i。(k)，計算出負載電流；
在旁路工作模式中，所述濾波電容電流為零，所述矢量和為負載電流。在本發明所述的單相逆變器的控制方法中，所述反饋控制步驟還包括使用所 述逆變電感電流對逆變開關管進行逐波限流；使用所述負載電流進行負載功率計算。本發明解決其技術問題所采用的另一技術方案是構造一種單相逆變器的控制系 統，包括電流檢測電路、逆變電壓檢測電路和控制電路，所述控制電路包括電壓環控制器及 與其相連的電流環控制器，其中，所述電流檢測電路包括一個具有兩個原邊的電流傳感器，其中第一原邊接在單相 逆變器的濾波電容回路中，第二原邊接在單相逆變器的輸出繼電器的動觸點與單相逆變器 輸出端之間；所述控制電路與所述電流傳感器的副邊和所述逆變電壓檢測電路連接；所述控制電路還包括計算單元，用于根據所述電流傳感器副邊得到感應電流和逆 變電壓檢測電路檢測到的逆變電壓計算控制所述單相逆變器所需要的參數，并使用所述感 應電流以及計算得出的參數對所述單相逆變器進行控制。在本發明所述的單相逆變器的控制系統中，所述電流傳感器副邊得到感應電流為 逆變電感電流，所述計算得出的參數包括逆變濾波電容電流和負載電流。在本發明所述的單相逆變器的控制系統中， 所述逆變濾波電容電流負反饋至電流環控制器的輸入端，用于對逆變電壓、電容 電流進行雙閉環控制；所述逆變電感電流用于對逆變開關管進行逐波限流；所述負載電流用于進行負載功率計算。實施本發明，具有以下有益效果本發明采用單個電流傳感器完成電流檢測，同時從軟件上實現了單電流傳感器硬 件電路下的逆變電壓、電容電流瞬時值控制和負載量計算。從而節省了硬件成本，但仍可滿 足以下功能1.電感電流檢測，用于逆變開關管逐波限流；2.間接計算負載電流，用于負載量計算；3.間接計算電容電流，完成逆變雙閉環控制。
下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中圖1是傳統單相逆變電流檢測電路的結構示意圖；圖2是傳統單相逆變器控制系統框圖；圖3是本發明的單相逆變器電流檢測電路的示意圖；圖4是本發明采用電容電流反饋的單相逆變器逆變控制系統框圖；圖5是本發明單相逆變器的控制方法的流程圖。
具體實施例方式為了節省硬件成本，同時滿足逆變輸出性能和邏輯判斷負載的要求，本發明構思 了一種采用一個電流傳感器的電流檢測方案與逆變控制方案，本發明巧妙地改變了電流檢 測電路同時從軟件上實現了單電流傳感器硬件電路下的逆變電壓、電容電流瞬時值控制和負載量計算。圖3是本發明的單相逆變器電流檢測電路的示意圖。如圖3所示，電感電流檢測 與負載電流檢測復用了一個電流傳感器CT，該電流傳感器CT有兩個原邊，一個原邊接在逆 變濾波電容回路，另一個原邊接在輸出繼電器之后，該電流傳感器CT采樣到的電流為負載 電流與電容電流的矢量和。當逆變工作時，電流傳感器CT測得的電流為電容電流與負載電流iMAD之和，電 容電流與負載電流之和為逆變電感電流I，
(1)從⑴式可以得出 由圖3可以看到，逆變電感L與逆變開關管Ql和Q2相連，因此可以用電流傳感器 CT測得的電流信號(即逆變電感電流ij做逆變開關管逐波限流用。另外，電容電流
了，所以在本發明的算法中可利用電壓差分求電容電流
(2)(2)式中C為逆變濾波電容容量，u為逆變電壓；u(k)-u(k_l)為k時刻與k-Ι時 刻的逆變電壓差，ΔΤ為k時刻與k-Ι時刻的時間差。算法中利用(1)、(2)式求得負載電 流iuM用于負載計算；根據(Ib)式，圖2中電流環的前饋土_與電流環的反饋之和為_ic，因此可以 用電壓差分求得的電容電流作為電流環的負反饋；圖4是本發明采用電容電流反饋的單相逆變器控制系統框圖，其中Cs為求解電容 電流的傳遞函數。當旁路工作時，所述濾波電容電流為零，根據(Ia)式，電流傳感器CT檢測到的電 流為負載電流，用于負載計算。計算負載的目的1.向用戶顯示負載量，2.根據負載量做邏 輯判斷(如過載報警、過載持續時間、過載后輸出切換、過載關機)。圖5是本發明單相逆變器的控制方法的流程圖。如圖5所示，在步驟510中，檢測 逆變器的逆變電壓。在步驟512中基于步驟510中檢測到的逆變電壓使用差分法基于逆變 電壓計算電容電流。在步驟514中，按照步驟512中計算出的電容電流，負反饋至電流環控 制器的輸入端，以對逆變電壓、電容電流進行雙閉環控制。在步驟520中，電流傳感器檢測逆變濾波電容電流和負載電流的矢量和，該矢量 和亦為逆變電感電流。在步驟522中，基于步驟520中檢測到的逆變電感電流和步驟512 計算出的電容電流，按照公式 = ζ + 計算負載電流。在步驟524中，使用逆變電感電 流對逆變開關管進行逐波限流；使用負載電流進行負載功率計算，用于負載量顯示和帶載 邏輯判斷。需要說明的是，本發明對單相逆變器的控制方法不限于圖5所示或上述步驟的順 序。例如，步驟524中的使用逆變電感電流對逆變開關管進行逐波限流也可以在步驟520 中檢測到逆變電感電流之后執行。在本發明的另一實施例中，本發明提供的電流檢測方案與逆變控制方法亦可用于沒有旁路輸出的單相逆變器。具體實施方法是，硬件檢測逆變電感電流，用于做逆變逐波限 流；采用差分法計算電容電流，根據公式(1)間接計算負載電流，用于計算負載功率；同時 用計算得到的電容電流作為電流環的負反饋實現逆變電壓、電容電流雙閉環控制。
權利要求
一種單相逆變器的控制方法，其特征在于，包括以下步驟電流檢測步驟，包括使用具有二個原邊的電流傳感器對所述逆變器的逆變濾波電容電流和負載電流采樣，在所述電流傳感器的副邊得到所述逆變濾波電容電流和負載電流的矢量和；逆變電壓檢測步驟；電容電流計算步驟包括采樣所述逆變器的逆變電壓并對其進行差分，并根據公式 <mrow><msub> <mi>i</mi> <mi>C</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac> <mi>C</mi> <mi>ΔT</mi></mfrac><mo>·</mo><mo>{</mo><mi>u</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>u</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow><mo>}</mo> </mrow>計算逆變濾波電容電流ic(k)，用作電流環的負反饋；其中，所述公式中C為逆變濾波電容容量、u為逆變電壓、u(k) u(k 1)為k時刻與k 1時刻的逆變電壓差，ΔT為k時刻與k 1時刻的時間差；逆變電感電流和負載電流計算步驟包括根據所述矢量和及所述電容電流計算步驟得出的電容電流，計算逆變電感電流和負載電流；反饋控制步驟包括將計算得出的逆變濾波電容電流ic(k)反饋至電流環控制器的輸入端，以對逆變電壓、電容電流進行雙閉環控制。
2.根據權利要求1的單相逆變器的控制方法，其特征在于，逆變電感電流和負載電流 計算步驟包括在逆變工作模式中，所述矢量和為逆變電感電流 ，根據公式ζ = ζ + 和電容電流 計算步驟得出的電容電流i。(k)，計算出負載電流；在旁路工作模式中，所述濾波電容電流為零，所述矢量和為負載電流。
3.根據權利要求2所述的單相逆變器的控制方法，其特征在于，所述反饋控制步驟還 包括使用所述逆變電感電流對逆變開關管進行逐波限流；使用所述負載電流進行負載功 率計算。
4.一種單相逆變器的控制系統，包括電流檢測電路、逆變電壓檢測電路和控制電路，所 述控制電路包括電壓環控制器及與其相連的電流環控制器，其特征在于所述電流檢測電路包括一個具有兩個原邊的電流傳感器，其中第一原邊接在單相逆變 器的濾波電容回路中，第二原邊接在單相逆變器的輸出繼電器的動觸點與單相逆變器輸出 端之間；所述控制電路與所述電流傳感器的副邊和所述逆變電壓檢測電路連接；所述控制電路還包括計算單元，用于根據所述電流傳感器副邊得到感應電流和逆變電 壓檢測電路檢測到的逆變電壓計算控制所述單相逆變器所需要的參數，并使用所述感應電 流以及計算得出的參數對所述單相逆變器進行控制。
5.根據權利要求4所述的單相逆變器的控制系統，其特征在于，所述電流傳感器副邊 得到感應電流為逆變電感電流，所述計算得出的參數包括逆變濾波電容電流和負載電流。
6.根據權利要求5所述的單相逆變器的控制系統，其特征在于，所述逆變濾波電容電流負反饋至電流環控制器的輸入端，用于對逆變電壓、電容電流 進行雙閉環控制；所述逆變電感電流用于對逆變開關管進行逐波限流； 所述負載電流用于進行負載功率計算。
全文摘要
本發明涉及單相逆變器的控制方法及控制系統。包括使用具有二個原邊的電流傳感器(簡稱CT)檢測逆變電感電流，用于做逆變逐波限流；采用差分法計算電容電流，根據公式間接計算負載電流，用于計算負載功率；同時用計算得到的電容電流作為電流環的負反饋實現逆變電壓、電容電流雙閉環控制。本發明采用單個電流傳感器即可完成電流檢測，同時從軟件上實現了單CT硬件電路下的逆變電壓、電容電流瞬時值控制和負載量計算，從而節省了硬件成本。
文檔編號H02M7/48GK101931336SQ20091015170
公開日2010年12月29日 申請日期2009年6月24日 優先權日2009年6月24日
發明者劉小剛, 羅建震 申請人:力博特公司