CN106786778A - 一种逆变电源模糊pid控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种逆变电源模糊PID控制方法，涉及智能电网新能源并网发电领域，主要应用在逆变电源方面。该控制方法采用模糊PID控制算法，以DSP控制器为核心，通过调用模糊PID控制算法并根据修正后的SPWM控制信号及50Hz脉冲信号控制高频逆变器、高频变压器、全桥有源整流、有源箝位块、低频逆变、输出滤波等模块，得到期望的220V/50Hz正弦交流电。该控制方法结构简单，工作可靠，效率高可以广泛地应用在新能源并网发电领域。

Description

一种逆变电源模糊PID控制方法
技术领域
本发明属于智能电网新能源并网发电领域，具体是一种逆变电源模糊PID控制方法，主要用于逆变电源方面。
背景技术
传统的逆变技术一般在逆变电源和输出端之间加入工频变压器来实现电气隔离和电压调整，这种实现方法性能可靠、技术成熟、应用十分广泛，但是采用工频变压器其体积大、成本高对于输入电压或者负载波动动态响应能力差。另一方面从控制理论上讲，由于非线性负载以及负载的非周期性变化，使得逆变电源在运行时存在参数和变量的模糊不确定性，很难建立精确的数学模型，给系统的控制带来了很多技术难题。传统控制理论过多依赖系统的精确数学模型，不能充分利用工作人员长期积累的专业知识和实践经验，使得传统的逆变电源控制方法控制效果不佳，适应性、鲁棒性和灵活性较差，很难达到预期的控制效果。
发明内容
针对现有的逆变电源控制方法的不足，本发明提供了一种逆变电源模糊PID控制方法，模糊控制的重点不是研究被控对象或者实现过程，而是建立在人工经验基础上，模仿人在控制活动中的模糊控制策略，跳过精确建模的困难。模糊PID控制对系统参数的变化及外界干扰不敏感，具有很强的鲁棒性，能实现对逆变电源高效的控制。该逆变电源模糊PID控制方法结构简单，工作可靠，效率高可以广泛地应用在智能电网新能源发电领域。
本发明的技术解决方案如下：该控制方法采用模糊PID控制算法，以DSP控制器为核心，分布式发电系统提供的48V直流电压首先通过高频逆变器模块得到按正弦规律变化的脉冲序列，然后脉冲序列通过高频变压器进行升压，接着进行有源整流和有源箝位，再将得到的高压脉冲送入低频逆变模块得到按正弦规律变化的电压脉冲，最后将其经过LC滤波得到期望的低频正弦交流电压。
本发明的有益效果是：该控制方法采用模糊PID控制技术在输入电压波动、非线性负载或者负载非周期波动的情况下仍能高效稳定输出220V/50Hz正弦交流电。
附图说明
图1本发明方法组成方框示意图
图2本发明方法的控制流程图
具体实施方式
如图1所示，该逆变电源模糊PID控制方法采用模糊PID控制算法，以DSP控制器为核心主要有高频逆变器模块、高频变压器模块、全桥有源整流模块、有源箝位模块、低频逆变模块、输出滤波模块、模糊PID控制器模块、DSP控制器模块、SPWM调制模块以及输出电压反馈模块组成。
分布式发电系统提供的能量经过一系列转换变为48V直流电压送入到高频逆变器模块，高频逆变器模块中的大功率高频率开关管在SPWM调制模块的驱动下输出按正弦规律变化的脉冲序列。SPWM技术极大减少了逆变电路输出的谐波分量。
按正弦规律变化的脉冲序列进过高频变压器模块进行升压得到一系列按正弦规律的变化的谐振电压脉冲列。
全桥有源整流模块将高频变压器模块输出的电压脉冲整流成一系列高频SPWM脉冲，有源箝位模块对高频SPWM脉冲进行箝位防止过电压损坏低频逆变模块。
高频SPWM脉冲经过有源箝位通过低频逆变模块，在DSP控制器模块输出的50Hz脉冲信号驱动下得到按正弦规律变化的电压脉冲，最后通过输出滤波模块得到期望的低频正弦交流电压。
如图2所示，系统上电后，首先进行系统初始化、系统自检然后进行参数设置。参数设置完成后系统进入SPWM脉宽计算程序，系统将输出电压与设置电压进行比较，误差和误差的变化率送入到PID模糊控制器，当系统输出电压、频率与设定值不一致时，DSP控制器调用模糊PID控制算法根据修正后的SPWM控制信号及50Hz脉冲信号对高频逆变器模块、全桥有源整流模块、有源箝位模块、低频逆变模块进行驱动，使输出电压、频率与设定的期望电压一致。
系统正常工作时人机界面显示并存储实时数据，当DSP控制器检测到系统中出现过流、过压或频率故障，提示并记录故障信息同时启动预置故障处理程序。
以上对本发明所提供的一种逆变电源模糊PID控制方法进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明方法的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种逆变电源模糊PID控制方法，其特征是：采用模糊PID控制算法，以DSP控制器为核心，主要有高频逆变器模块、高频变压器模块、全桥有源整流模块、有源箝位模块、低频逆变模块、输出滤波模块、模糊PID控制器模块、DSP控制器模块、SPWM调制模块以及输出电压反馈模块组成。分布式供电系统提供的48V直流电压首先通过高频逆变器模块得到按正弦规律变化的脉冲序列，再将脉冲序列通过高频变压器进行升压，然后进行有源整流和有源箝位，接着将得到的高压脉冲送入低频逆变模块得到按正弦规律变化的电压脉冲，最后将其经过LC滤波得到期望的低频正弦交流电压。
2.根据权利要求1所述的一种逆变电源模糊PID控制方法，系统上电后，首先进行系统初始化、系统自检然后进行参数设置。参数设置完成后系统进入SPWM脉宽计算程序，系统将输出电压与设置电压进行比较，误差和误差的变化率送入到PID模糊控制器，当系统输出电压、频率与设定值不一致时，DSP控制器调用模糊PID控制算法根据修正后的SPWM控制信号及50Hz脉冲信号对高频逆变器模块、全桥有源整流模块、有源箝位模块和低频逆变模块进行驱动，使输出电压、频率与设定的期望电压一致。当系统正常工作时人机界面显示并存储实时数据，当DSP控制器发现系统出现过流或者过压故障，提示并记录故障信息同时启动预置故障处理程序。
3.根据权利要求1所述的一种逆变电源模糊PID控制方法，其特征是：该控制方法通过采用PID模糊控制技术在输入电压波动、非线性负载或者负载非周期变化的情况下仍能高效稳定输出220V/50Hz正弦交流电。
4.根据权利要求2所述的一种逆变电源模糊PID控制方法，其特征是：分布式供电系统提供的能量经过一系列转换变为48V直流电压送入到高频逆变器模块，高频逆变器模块中的大功率高频率开关管在SPWM调制模块的驱动下输出按正弦规律变化的脉冲序列。按正弦规律变化的脉冲序列进过高频变压器模块进行升压得到一系列按正弦规律的变化的谐振电压脉冲列。
5.根据权利要求2所述的一种逆变电源模糊PID控制方法，全桥有源整流模块将高频变压器模块输出的电压脉冲整流成一系列高频SPWM脉冲。高频SPWM脉冲经过有源箝位通过低频逆变模块，在DSP控制器模块输出的50Hz脉冲信号驱动下得到按正弦规律变化的电压脉冲，最后通过输出滤波模块得到期望的低频正弦交流电压。
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