SPffM波；
[0047] 106、通過所述SPffM波控制所述絕緣柵雙極型晶體管的開關(guān)，從而在并逆變器的 功率輸出端產(chǎn)生預(yù)期的輸出電壓。
[0048] 本發(fā)明提供的一種逆變器控制方法，當(dāng)負(fù)載突變時，獨立運行的單相逆變器阻性 負(fù)載上的電壓波形保持穩(wěn)定，且負(fù)載電流的波形不發(fā)生擾動，整個系統(tǒng)具有良好的抗干擾 性。該方法控制的逆變器能夠適用于多種負(fù)載的情況，且可以滿足負(fù)載上的電壓要求。應(yīng) 用廣泛。
[0049] 實施例二
[0050] 要建立逆變器的控制方式，首先需要確定逆變器的數(shù)學(xué)模型。設(shè)負(fù)載上電壓為Uci, 流過電流為i。，逆變器輸出電壓為uab。假設(shè)直流母線電壓平穩(wěn)，其值為恒定，開關(guān)均為理想 開關(guān)，采用狀態(tài)空間平均法建立連續(xù)的狀態(tài)平均模型。采用狀態(tài)空間平均法的條件是當(dāng)開 關(guān)處于不連續(xù)狀態(tài)，輸出基波頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于開關(guān)頻率的情況下，在一個開關(guān)周期內(nèi)，采用狀 態(tài)變量的平均值代替其瞬時值，得到連續(xù)的狀態(tài)空間平均模型。
[0051] 在逆變器系統(tǒng)中，r的值通常很小，幾乎可以忽略?？梢钥闯?，采用LC濾波器的逆 變器是一個II型系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)所帶負(fù)載不是純阻性負(fù)載時，可以將負(fù)載側(cè)等效為一個電流 源。
[0052] 目前，使用數(shù)字式控制對逆變器進行控制的方式已經(jīng)被越來越廣泛的應(yīng)用。由于 系統(tǒng)的開關(guān)頻率很高，采樣周期足夠小，則可以應(yīng)用連續(xù)空間狀態(tài)模型直接設(shè)計數(shù)字控制 器。
[0053] 但是，一些控制方式在設(shè)計過程中仍然需要采用逆變器的離散狀態(tài)空間數(shù)學(xué)模型 進行數(shù)字式設(shè)計，如無差拍控制、重復(fù)控制等。因此在系統(tǒng)中使用零階保持器（ZOH-zero order hold)，即：以變量在采樣時刻的瞬時值作為其在該采樣周期內(nèi)的采樣值。采取"加 零階保持器離散化"方法，可以由逆變器連續(xù)模型導(dǎo)出離散狀態(tài)空間模型。
[0054] 在將連續(xù)模型離散化的過程中，狀態(tài)空間方程的系數(shù)是不變的。在第η次采樣時 刻的數(shù)據(jù)分別用X (n)，y (n)，u (η)表示，而下一個采樣周期的值采用χ(η+1)來表示。根據(jù) 將負(fù)載等效于擾動的連續(xù)狀態(tài)空間方程，此微分方程的解為：
[0056] 此外，逆變器獨立運行時要達到以下標(biāo)準(zhǔn)：負(fù)載上的電壓為較理想的正弦波，總諧 波畸變率THD〈3 %，并且在負(fù)載發(fā)生擾動時能夠保持穩(wěn)定。由于單相獨立運行逆變器的諧波 主要是由開關(guān)通斷產(chǎn)生的高次諧波，因此常采用LC低通濾波器用以消除開關(guān)頻率附近的 高次諧波。由電感電容構(gòu)成的LC濾波器具有較高的衰減特性和較低的輸出阻抗，在獨立運 行逆變器中被普遍采用。
[0057] LC濾波器的截止頻率通常選擇為開關(guān)頻率的1/10至1/5之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于開關(guān)頻 率，因此濾波器對開關(guān)作用產(chǎn)生的高次諧波會產(chǎn)生明顯的衰減作用。LC低通濾波器的計算 方法相對LCL濾波器更為簡單，且效果要好于L濾波器。
[0058] 首先，對濾波電感L進行設(shè)計。L的取值對逆變器系統(tǒng)有重要的作用，其原因是電 感值不僅對電流環(huán)的動靜態(tài)特性影響明顯，而且會對逆變器的輸出功率、功率因數(shù)等性能 產(chǎn)生較大影響。濾波電感的具體作用為：有效濾除逆變器輸出電流的諧波成份；能夠使逆 變器輸出側(cè)呈現(xiàn)出受控電流源的特性等；實現(xiàn)電網(wǎng)電動勢和逆變器輸出電壓的隔離，使逆 變器輸出電壓經(jīng)過濾波后基本等同于電網(wǎng)電壓。
[0059] 濾波電感的大小由電感電流紋波確定，一般取15%-20%的額定電流。設(shè)本發(fā)明 研究的逆變器容量為5kW，輸出端額定電壓為220V，則額定電流的大小為：1 = 5000/220 = 22. 7A。設(shè)電感電流紋波為額定電流值的20%，則：
[0060] Δ Inax= 22. 7X20%= 4· 54A。
[0061] 假設(shè)到電流諧波最大時即并網(wǎng)電流峰值，可假定該峰值點處對應(yīng)的一個PWM波周 期T，并且當(dāng)T極小時，在這個PffM周期內(nèi)，電網(wǎng)電壓近似為恒值即峰值，Ts為開關(guān)周期， T。為在這一個PffM波周期內(nèi)逆變器輸出電壓等于直流側(cè)電壓的時間。
[0062] 本發(fā)明SPffM波產(chǎn)生方式采用單極性方式。在開關(guān)頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于基波頻率的條件 下，設(shè)占空比為D(t) =uab(t)/Vd。，則：
[0063] 當(dāng)t e (〇，T。）時，逆變器輸出電壓Uab= Vd。，此時電感L儲存能量，可得L上的電 流：
[0064] 當(dāng)t e (τ。，Τ)時，逆變器輸出電壓Uab= 0,此時電感L釋放能量，可得L上的電 流
[0065] 由于當(dāng)并網(wǎng)逆變器工作時，電感電流連續(xù)無飽和，因此Ai1= - Ai2，可得：

[0067] 對濾波電容進行設(shè)計。LC濾波器的截止頻率通常為1/5至1/10開關(guān)頻率之間，假 設(shè)為 1/10，即：C = 15 μ F。
[0068] 除了采用濾波器截止頻率進行設(shè)計，也可以根據(jù)電容無功功率來進行計算。在電 感和電容的數(shù)值選擇上是需要折中的。電容越大，流入電容的無功電流越大，則電感L上的 電流和開關(guān)管電流也越大，從而降低逆變器系統(tǒng)的效率。電容越小，則考慮到濾波性能電感 需要增大，使得電感上的壓降增大。同時大電感也會造成更高的成本。因此，可以根據(jù)無功 功率計算電容的大小，一般取額定功率的15 %進行設(shè)計。在設(shè)計過程中，令電感和電容值都 處于比較合理的區(qū)間，同時保證濾波效果和系統(tǒng)效率。仍采用逆變器容量為5kW，輸出端額 定電壓有效值為220V，基波頻率為50Hz的參數(shù)進行計算，得：C = 50 μ F。
[0069] 根據(jù)以上計算結(jié)果，LC濾波器取值為：L = 3mH，C = 20 μ F。
[0070] 根據(jù)上述L、C值得幅頻特性、相頻特性。通過對幅頻特性、相頻特性的分析可以得 出，濾波器對低頻信號增益為〇,對高頻信號增益為_40dB，衰減較大，說明濾波器對高次諧 波的衰減較大。由于LC濾波器直接接入負(fù)載，可以得到系統(tǒng)功率為5kW時的波特圖。
[0071] 以上為本實施例二逆變器控制方法的設(shè)計原理，本發(fā)明實施例二提供一種逆變器 的控制方法，其中的逆變器符合如下條件：
[0072] 1)選用絕緣柵雙極型晶體管作為主電路的開關(guān)器件。絕緣柵雙極型晶體管具有多 種優(yōu)點，如控制簡單、工作速度快、輸入阻抗大、驅(qū)動電路簡單、工作頻率高、元件容量大等。 其可以克服MOSFET反向恢復(fù)時間相對較長，當(dāng)應(yīng)用于逆變器中時，由于輸出電感的存在， 續(xù)流時間長，容易燒壞的缺陷。本實施例中，在選擇絕緣柵雙極型晶體管時，主要考慮其電 壓定額和電流定額的選擇。
[0073] 2)對于逆變器PffM波的調(diào)制方式，選擇SPffM波。根據(jù)采樣控制理論中的結(jié)論：沖 量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同，產(chǎn)生了 SPffM波的 調(diào)制方法。本發(fā)明在MATLAB中所建單相模型，均采用SPffM波進行控制。由于單極性SPffM 調(diào)制方式和雙極性SPffM調(diào)制方式相比，具有很多優(yōu)點：開關(guān)頻率的倍頻作用、直流側(cè)電壓 脈動小、減少諧波次數(shù)等，本發(fā)明采用單極性SPffM調(diào)制方式。
[0074] 在分析系統(tǒng)時，需要把逆變橋和開關(guān)器件的驅(qū)動電路當(dāng)作一個環(huán)節(jié)。此環(huán)節(jié)的輸 入量是控制電壓u，即驅(qū)動開關(guān)器件，控制其通斷。此環(huán)節(jié)的輸出量即逆變橋輸出電壓uab。 一般將從u到Uab的放大系數(shù)看成常數(shù)，設(shè)為K PWM，稱為逆變器放大倍數(shù)。其值Kpwm= V DC/ Vt"，即直流母線電壓與三角波峰值比值。另外，逆變橋調(diào)制策略存在滯后作用，可等效為一 個純滯后的放大環(huán)節(jié)KPWM/Tss+1，Ts為開關(guān)周期。
[0075] 對于獨立運行的逆變器，由于要控制其電壓，所以采用電壓反饋控制提高系統(tǒng)性 能。而電流反饋具有快速性和精確性，向電壓閉環(huán)加入電流內(nèi)環(huán)可以提高系統(tǒng)的快速性和 跟隨