一種抑制逆變電源輸出電壓瞬態波動的裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了一種抑制逆變電源輸出電壓瞬態波動的裝置及方法，包括發動機、永磁發電機、整流變化模塊、LC濾波電路和控制器，發動機連接永磁發電機，產生交流電，永磁發電機連接整流變化模塊，控制器設有PWM輸出模塊、A/D轉換模塊，所述PWM輸出模塊通過驅動電路連接功率變換電路，通過控制其開通和關斷得到恒頻恒壓的輸出電壓，該電壓經過LC濾波電路后給負載供電，A/D轉換模塊連接有交流電源頻率檢測和直流母線電壓檢測電路分別檢測發電機的交流電源電壓狀態、濾波電路濾波后的直流母線電壓狀態。本發明能夠明顯抑制輸出電壓脈動，提高逆變裝置的瞬態性能。
【專利說明】一種抑制逆變電源輸出電壓瞬態波動的裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種抑制逆變電源輸出電壓瞬態波動的裝置及方法。
【背景技術】
[0002] 在一些應急供電場合，移動式發電系統得到廣泛的應用。該系統一般采用燃氣或 燃油發動機驅動交流發電機輸出交流電源，然后通過整流逆變裝置來輸出恒頻恒壓的交流 電源。在實際應用過程中由于輸出側負載的突然變化會引起輸出電壓的瞬態波動。如果瞬 態波動太大，輕則影響后續用電裝置的穩定性，重則損壞用電設備。
【發明內容】
[0003] 本發明為了解決上述問題，提出了一種抑制逆變電源輸出電壓瞬態波動的裝置及 方法，該方法通過檢測輸入側交流電壓頻率變化，通過模糊邏輯規則實時控制SPWM的調制 深度來抑制輸出電壓波動，具有計算方法簡單，使用方便，系統動態響應速度快的優點。
[0004] 為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：
[0005] -種抑制逆變電源輸出電壓瞬態波動的裝置，包括發動機、永磁發電機、整流變化 模塊、LC濾波電路和控制器，其中：
[0006] 發動機連接永磁發電機，產生交流電，永磁發電機連接整流變化模塊，整流變化模 塊通過LC濾波電路連接負載，控制器驅動整流變化模塊和LC濾波電路；
[0007] 所述整流變化模塊，包括整流模塊、濾波電路和功率變換電路，整流模塊將交流電 轉換為直流電后，濾波電路對其進行濾波，濾波電路連接功率變換電路；
[0008] 所述控制器設有PWM輸出模塊、A/D轉換模塊，所述PWM輸出模塊通過驅動電路連 接功率變換電路，得到恒頻恒壓的輸出電壓，該電壓經過LC濾波電路后給負載供電，A/D轉 換模塊接收發電機的交流電源電壓狀態、濾波電路濾波后的直流母線電壓狀態。
[0009] 所述A/D轉換模塊通過隔離放大電路連接電流互感器，電流互感器連接LC濾波電 路后端。
[0010] 所述A/D轉換模塊通過隔離放大電路連接電壓互感器，電壓互感器連接負載輸入 端。
[0011] 所述濾波電路連接有DC/DC變換器，DC/DC變換器連接驅動電路。
[0012] 所述控制器設有功率驅動保護中斷模塊，接收過熱保護信號、過流保護信號和過 壓保護信號。
[0013] 所述控制器為嵌入式控制器或數字信號處理器（DSP)、電子控制器（E⑶）。
[0014] 基于上述系統的控制方法，包括以下步驟：
[0015] (1)將外部采樣電路獲得輸入側發電機的交流電源頻率和自身輸出側的電壓有效 值轉換為對應的數字量輸入控制器；
[0016] (2)控制器根據設定速度參考值與實際速度采樣值通過數學運算構成轉速誤差和 電壓誤差，定義轉速誤差的隸屬度函數和轉速誤差變化率隸屬度函數，構建模糊邏輯規則 表；
[0017] (3)根據預制的模糊邏輯規則表的方式來實時改變產生正弦脈寬調制的調制深度 來降低輸出電壓的瞬態波動。
[0018] 所述步驟（2)中，對于轉速誤差&的模糊集及其論域定義如下：
[0019] Es的模糊集為：{NB，NM，NS，ZO, PS, PM，PB};
[0020] Es的論域為：{-150, -100, -80, -60, -40, -20,0, 20, 40, 60, 80, 100, 150};
[0021] 根據轉速誤差Es的模糊集及其論域確定模糊變量的隸屬度函數，來確定論域內元 素對模糊語言變量的隸屬度，得到轉速誤差Es的隸屬度。
[0022] 所述步驟（2)中，對于轉速誤差變化率ECS的模糊集及其論域定義如下：
[0023] ECS的模糊集為：{NB，NM，NS，ZO, PS, PM，PB};
[0024] ECS的論域為：{-150, -90, -70, -50, -30, -10,0, 10, 30, 50, 70, 90, 150};
[0025] 根據轉速誤差變化率ECS的模糊集及其論域確定模糊變量的隸屬度函數，來確定 論域內元素對模糊語言變量的隸屬度，得到轉速誤差變化率ECS的隸屬度。
[0026] 所述步驟⑵中，對于調制深度系數KM的模糊集及其論域定義如下：
[0027] KM的模糊集為：{NB，NM，NS，ZO, PS，PM，PB};
[0028] KM的論域為：{0? 1，0? 2, 0? 3, 0? 4,0? 6,0? 8, 1. 0, 1. 2, 1. 4, 1. 6, 1. 8, 2. 0, 2. 5};
[0029] 根據調制深度系數KM的模糊集及其論域確定模糊變量的隸屬度函數，來確定論域 內元素對模糊語言變量的隸屬度，得到調制深度KM的隸屬度。
[0030] 所述步驟⑵中，對轉速誤差Es、轉速誤差變化率ECS、調制深度系數K M的模糊集、 論域及隸屬度的定義根據經驗進行調整；根據設定，通過實際的調試經驗確定調制深度系 數km的控制規則表。
[0031] 所述步驟⑵中，KM的控制規則表為：
[0032]
【權利要求】
1. 一種抑制逆變電源輸出電壓瞬態波動的裝置，其特征是：包括發動機、永磁發電機、 整流變化模塊、LC濾波電路和控制器，其中： 發動機連接永磁發電機，產生交流電，永磁發電機連接整流變化模塊，整流變化模塊通 過LC濾波電路連接負載，控制器驅動整流變化模塊和LC濾波電路； 所述整流變化模塊，包括整流模塊、濾波電路和功率變換電路，整流模塊將交流電轉換 為直流電后，濾波電路對其進行濾波，濾波電路連接功率變換電路； 所述控制器設有PWM輸出模塊、A/D轉換模塊，所述PWM輸出模塊通過驅動電路連接功 率變換電路，得到恒頻恒壓的輸出電壓，該電壓經過LC濾波電路后給負載供電，A/D轉換模 塊接收發電機的交流電源電壓狀態、濾波電路濾波后的直流母線電壓狀態。
2. 如權利要求1所述的一種抑制逆變電源輸出電壓瞬態波動的裝置，其特征是：所述 A/D轉換模塊通過隔離放大電路連接電流互感器，電流互感器連接LC濾波電路后端。
3. 如權利要求1所述的一種抑制逆變電源輸出電壓瞬態波動的裝置，其特征是：所述 A/D轉換模塊通過隔離放大電路連接電壓互感器，電壓互感器連接負載輸入端。
4. 如權利要求1所述的一種抑制逆變電源輸出電壓瞬態波動的裝置，其特征是：所述 濾波電路連接有DC/DC變換器，DC/DC變換器連接驅動電路。
5. 如權利要求1所述的一種抑制逆變電源輸出電壓瞬態波動的裝置，其特征是：所述 控制器設有功率驅動保護中斷模塊，接收過熱保護信號、過流保護信號和過壓保護信號。
6. 如權利要求5所述的一種抑制逆變電源輸出電壓瞬態波動的裝置，其特征是：所述 控制器為嵌入式控制器或數字信號處理器、電子控制器。
7. 基于如權利要求1-6任一項所述的系統的控制方法，其特征是：包括以下步驟： (1) 將外部采樣電路獲得輸入側發電機的交流電源頻率和自身輸出側的電壓有效值轉 換為對應的數字量輸入控制器； (2) 控制器根據設定速度參考值與實際速度采樣值通過數學運算構成轉速誤差和電壓 誤差，定義轉速誤差的隸屬度函數和轉速誤差變化率隸屬度函數，構建模糊邏輯規則表； (3) 根據預制的模糊邏輯規則表的方式來實時改變產生正弦脈寬調制的調制深度來降 低輸出電壓的瞬態波動。
8. 如權利要求7所述的控制方法，其特征是：所述步驟⑵中，對于轉速誤差Es的模糊 集及其論域定義如下： Es 的模糊集為：{NB，NM，NS,ZO,PS，PM,PB}; Es的論域為：{-150, -100, -80, -60, -40, -20,0, 20, 40, 60, 80, 100, 150}; 根據轉速誤差Es的模糊集及其論域確定模糊變量的隸屬度函數，來確定論域內元素對 模糊語言變量的隸屬度，得到轉速誤差Es的隸屬度； 所述步驟（2)中，對于轉速誤差變化率ECs的模糊集及其論域定義如下： ECs 的模糊集為：{NB，NM，NS,ZO,PS，PM,PB}; ECs的論域為：{-150, -90, -70, -50, -30, -10,0, 10, 30, 50, 70, 90, 150}; 根據轉速誤差變化率ECs的模糊集及其論域確定模糊變量的隸屬度函數，來確定論域 內元素對模糊語言變量的隸屬度，得到轉速誤差變化率ECs的隸屬度。
9. 如權利要求7所述的控制方法，其特征是：所述步驟⑵中，對于調制深度系數Km的 模糊集及其論域定義如下： Km的模糊集為：{NB，NM，NS,ZO,PS，PM,PB}; Km的論域為：{0? 1，0? 2, 0? 3, 0? 4,0? 6,0? 8,I. 0,I. 2,I. 4,I. 6,I. 8, 2. 0, 2. 5}; 根據調制深度系數Km的模糊集及其論域確定模糊變量的隸屬度函數，來確定論域內元 素對模糊語言變量的隸屬度，得到調制深度Km的隸屬度。
10.如權利要求7所述的控制方法，其特征是：所述步驟（2)中，對轉速誤差Es、轉速誤 差變化率ECs、調制深度系數Km的模糊集、論域及隸屬度的定義根據經驗進行調整；根據設 定，通過實際的調試經驗確定調制深度系數Km的控制規則表； 所述步驟⑵中，Km的控制規則表為：
【文檔編號】H02M7/5387GK104506049SQ201510020967
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月15日 優先權日:2015年1月15日
【發明者】周廣旭, 王平來 申請人:山東省科學院自動化研究所