CN106208784A - 一种逆变器数字控制响应延迟的控制方法 - Google Patents

一种逆变器数字控制响应延迟的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106208784A
CN106208784A CN201610591069.5A CN201610591069A CN106208784A CN 106208784 A CN106208784 A CN 106208784A CN 201610591069 A CN201610591069 A CN 201610591069A CN 106208784 A CN106208784 A CN 106208784A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sampling
time
data
control method
period
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610591069.5A
Other languages
English (en)
Inventor
高格
陈坤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Plasma Physics of CAS
Original Assignee
Institute of Plasma Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Plasma Physics of CAS filed Critical Institute of Plasma Physics of CAS
Priority to CN201610591069.5A priority Critical patent/CN106208784A/zh
Publication of CN106208784A publication Critical patent/CN106208784A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/088—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0012—Control circuits using digital or numerical techniques

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种逆变器数字控制响应延迟的控制方法，其特征在于在逆变器功率器件的每个开关周期内进行多次数据采样，并且每次采样后相对于数据的采样时刻延迟一段时间再进行数据更新，这段时间延迟略大于微处理器对采样数据进行相关处理和运算的时间。该控制方法可以将采样及数据更新的频率提高到开关频率的N（采样次数）倍，有效降低采样过程和脉宽调制过程的时间延迟；每次采样后延迟一段时间再进行数据更新，可以保证每次更新的数据都与当前采样周期的采样数据保持一致。从而，该控制方法可以有效改善逆变器数字控制过程的时间延迟和对给定信号的跟踪效果。

Description

一种逆变器数字控制响应延迟的控制方法
技术领域
本发明涉及一种逆变器数字控制方法，特别是对逆变器数字控制过程时间延迟进行改善的控制方法。
背景技术
逆变器传统的数字控制方式通常以数字信号处理器（Digital SignalProcession，DSP）为控制核心，脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）方式为主，采用规则采样方法，其采样及数据更新频率f S 等于逆变器功率器件的开关频率f C （对称规则采样）或两倍于开关频率f C （不对称规则采样）。这对于开关频率f C 受到限制的高压、大电流电力电子装备来说，其响应时间延迟比较大。而现有的改善方法抑或能够对滞后一拍控制所引起的时间滞后进行改善，抑或能够减小采样及PWM过程的时间延迟，并不能够同时对这两个方面的时间延迟都进行有效的优化。
发明内容
针对现有控制方法的不足，本发明提出了一种新的控制方法，能够同时对逆变器数据更新过程中滞后一拍控制的时间滞后和采样及PWM调制过程的时间延迟进行改善。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：
一种逆变器数字控制响应延迟的控制方法，其特征在于：在逆变器功率器件的每个开关周期内f C 进行多次数据采样，并且每次采样后相对于数据的采样时刻延迟一段时间t d 再对比较寄存器中的控制量进行数据更新，延迟时间t d 略大于数字信号处理器DSP对采样数据进行相关处理和运算的时间，然后将更新到比较寄存器中的控制量与三角载波计数器的值进行比较产生相应的PWM脉冲信号，该脉冲信号经驱动器处理后驱动逆变器功率器件实现逆变器数字控制响应延迟的控制。
本发明的在逆变器功率器件每个开关周期内进行多次采样及数据更新，可以将采样及数据更新的频率提高到开关频率的N（采样次数）倍，有效降低采样过程和PWM调制过程的时间延迟；每次采样后延迟一段时间t d 再进行数据更新，可以保证每次更新的数据都与当前采样周期的采样数据保持一致，时间滞后可从一个开关周期或二分之一个开关周期减小为t d 。
附图说明
图1是本发明提出的逆变器控制方法实现原理图；
图2（a）是DSP程序流程图；
图2（b）是ADC中断子程序流程图；
图3是CPLD程序顶层设计框图；
图4是实验测试样机原理图；
图5是采样及数据更新次数N=1时实验测试波形；
图6是采样及数据更新次数N=2时实验测试波形；
图7是采样及数据更新次数N=4时实验测试波形。
图中，T C 三角载波周期，U C 三角载波信号，U r 调制波信号，m(k)调制波控制量，t d 留给DSP进行数据处理及运算的时间延迟，E d 母线电压，u g1 ～u g4 功率器件VT1～VT4的PWM驱动脉冲信号，I REF 电流设定值，I O 负载电流，u O 负载电压。
具体实施方式
如图1所示，一种逆变器数字控制响应延迟的控制方法，其特征在于：在逆变器功率器件的每个开关周期内f C 进行多次数据采样，并且每次采样后相对于数据的采样时刻延迟一段时间t d 再对比较寄存器中的控制量进行数据更新，延迟时间t d 略大于数字信号处理器DSP对采样数据进行相关处理和运算的时间，然后将更新到比较寄存器中的控制量与三角载波计数器的值进行比较产生相应的PWM脉冲信号，该脉冲信号经驱动器处理后驱动逆变器功率器件实现逆变器数字控制响应延迟的控制。控制方法的具体实现过程下面进行说明：
为了避免在非三角载波波峰和波谷点更新数据所导致的PWM脉冲电平错误现象发生，采用DSP+CPLD作为控制核心。DSP进行数据采样转换、数据处理、故障检测及保护等功能，CPLD负责产生三角载波信号、控制量与三角载波比较产生PWM脉冲信号、故障状态下封锁PWM脉冲输出等功能。
图2，DSP控制程序的大部分工作在ADC中断子程序中完成，其由CPLD产生的信号进行触发。控制主程序主要进行参数和外设的初始化，以及判断系统运行状态。在ADC中断子程序中进行读取ADC采样值并进行相应变换，电流环相关参数及控制量的计算，故障状态检测，软件保护故障的判定，调制波控制量的数据传送等方面的操作。
图3中，CPLD接收由DSP送出的PWM占空比控制量，并分别与生成的4路相移90度的三角载波比较产生4路PWM脉冲信号，这4路脉冲信号通过取反、增加死区等操作后即得到两个H桥单元并联工作所需的8路PWM脉冲信号。此外，CPLD综合外部送入的硬件保护故障信号和DSP送入的系统故障信号后向DSP送出硬件故障信号，并向片外送出系统故障信号。
为验证上述实施方案的可行性和实际改善效果，搭建如图4的实验样机进行相应的验证性实验。设定时间延迟t d 为1个采样周期，开关频率f S =5kHz，调节三相调压器输出使母线电压E d =100V，给定峰值为4V/10Hz的正负方波信号（给定与输出总电流对应关系1V：20A）。分别在一个开关周期内进行1次、2次、4次采样和数据更新，逆变器输出信号波形分别如图5、图6、图7所示，示波器CH2通道为负载电压u O ，20V/格；CH3通道为给定信号I REF ，40A/格；CH4通道为负载电流I O ，40A/格。
上述实施例的实验测试结果表明响应延迟能够从1次采样及数据更新的406μs减小到4次采样及数据更新的84μs，本发明提出的数字控制方法对于逆变器响应时间延迟有比较好的改善效果，具有一定的工程实用性。
上述实施例仅用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权力要求的保护范围内，对本发明进行的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种逆变器数字控制响应延迟的控制方法，其特征在于：在逆变器功率器件的每个开关周期f C 内进行多次数据采样，并且每次采样后相对于数据的采样时刻延迟一段时间t d 再对比较寄存器中的控制量进行数据更新，延迟时间t d 略大于数字信号处理器DSP对采样数据进行相关处理和运算的时间，然后将更新到比较寄存器中的控制量与三角载波计数器的值进行比较产生相应的PWM脉冲信号，该脉冲信号经驱动器处理后驱动逆变器功率器件实现逆变器数字控制响应延迟的控制。
CN201610591069.5A 2016-07-26 2016-07-26 一种逆变器数字控制响应延迟的控制方法 Pending CN106208784A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610591069.5A CN106208784A (zh) 2016-07-26 2016-07-26 一种逆变器数字控制响应延迟的控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610591069.5A CN106208784A (zh) 2016-07-26 2016-07-26 一种逆变器数字控制响应延迟的控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106208784A true CN106208784A (zh) 2016-12-07

Family

ID=57495680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610591069.5A Pending CN106208784A (zh) 2016-07-26 2016-07-26 一种逆变器数字控制响应延迟的控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106208784A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108988707A (zh) * 2018-05-28 2018-12-11 珠海格力电器股份有限公司 电流环带宽的拓展方法、装置、存储介质及伺服驱动器
CN109756144A (zh) * 2019-02-21 2019-05-14 杭州电子科技大学 一种适合于电力电子变换器数字控制的采样方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101741378A (zh) * 2008-11-11 2010-06-16 海力士半导体有限公司 延迟锁定环电路及其更新方法与该电路中的更新控制装置
CN101795006A (zh) * 2010-03-11 2010-08-04 中国科学院电工研究所 400Hz大功率逆变电源的无线并联控制方法及其控制系统
CN103178851A (zh) * 2013-03-15 2013-06-26 苏州科技学院 一种产生spwm控制信号的新型采样方法
CN103178815A (zh) * 2013-04-08 2013-06-26 浙江大学 一种基于fpga的pwm发生器
CN103346691A (zh) * 2013-07-04 2013-10-09 南京航空航天大学 消除采样计算延时的数字逆变电源实时控制系统与方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101741378A (zh) * 2008-11-11 2010-06-16 海力士半导体有限公司 延迟锁定环电路及其更新方法与该电路中的更新控制装置
CN101795006A (zh) * 2010-03-11 2010-08-04 中国科学院电工研究所 400Hz大功率逆变电源的无线并联控制方法及其控制系统
CN103178851A (zh) * 2013-03-15 2013-06-26 苏州科技学院 一种产生spwm控制信号的新型采样方法
CN103178815A (zh) * 2013-04-08 2013-06-26 浙江大学 一种基于fpga的pwm发生器
CN103346691A (zh) * 2013-07-04 2013-10-09 南京航空航天大学 消除采样计算延时的数字逆变电源实时控制系统与方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘春喜 等: "中频逆变器数字控制延时的线性化近似", 《电源学报》 *
刘春喜 等: "数字SPWM方法对系统延时的影响", 《电力自动化设备》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108988707A (zh) * 2018-05-28 2018-12-11 珠海格力电器股份有限公司 电流环带宽的拓展方法、装置、存储介质及伺服驱动器
CN109756144A (zh) * 2019-02-21 2019-05-14 杭州电子科技大学 一种适合于电力电子变换器数字控制的采样方法
CN109756144B (zh) * 2019-02-21 2020-08-04 杭州电子科技大学 一种适合于电力电子变换器数字控制的采样方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103744467B (zh) 用于微小卫星电源系统的太阳能电池最大功率追踪装置及其控制方法
CN102350569B (zh) 多功能数字化逆变焊机的设置方法
CN202344104U (zh) 多功能数字化焊机
CN104570772A (zh) 一种基于rtds的微电网集成测试仿真平台及方法
CN107453627B (zh) 一种有限集模型预测控制的定频控制方法
CN102739052B (zh) 控制方法和装置
CN106208784A (zh) 一种逆变器数字控制响应延迟的控制方法
CN103490700A (zh) 空间矢量脉冲宽度调制试验装置及直流母线电压优化方法
CN110726916A (zh) 一种mmc功率模块保护晶闸管转折电压自动测试装置及方法
CN104362879B (zh) 一种改进的最近电平逼近调制算法
CN106205305A (zh) 一种电力电子及电机拖动实验平台及运行方法
Pinte et al. A one-phase, distribution-level phasor measurement unit for post-event analysis
CN104252550A (zh) 一种基于fpga的高性能实时仿真方法
CN103425826A (zh) 电力牵引交流传动两电平单相四象限脉冲整流器故障建模仿真方法
CN103391073A (zh) 一种基于spmw的信号发生器
CN103647526A (zh) 一种pwm闭锁控制电路
CN104378059B (zh) 一种mppt算法及其硬件结构
Rao et al. Implementation of SPWM technique for 3-Φ VSI using STM32F4 discovery board interfaced with MATLAB
CN103208940A (zh) 一种基于svpwm的三相逆变器无死区控制方法
CN102347751A (zh) 脉冲电源的数字化控制方法及装置
CN104866002B (zh) 一种基于Beta参数的混合型最大功率点跟踪控制方法
CN108880309B (zh) 一种i型三电平并网变流器瞬时电流直接跟踪控制方法
CN106100393A (zh) 单相四象限整流器死区补偿方法和装置
CN105988496B (zh) 数字化电流控制装置
CN102868174B (zh) 基于dsp的抑制混沌的光伏并网发电系统及其工作方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20161207