CN112803816B - 一种单相逆变器的控制方法、装置及单相逆变器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种单相逆变器的控制方法，通过采集单相逆变器的输出电流与输出电压；对输出电流进行二阶广义积分锁相环分解，得到两路正交电流，以及对输出电压进行二阶广义积分锁相环分解，得到两路正交电压；将两路正交电流进行旋转坐标变换，得到d轴电流与q轴电流，以及对两路正交电压进行旋转坐标变换，得到d轴电压与q轴电压；对d轴电流进行下垂处理，获得目标电压参考值；根据q轴电压、目标电压参考值、d轴电压以及q轴电流，获得控制输出量；对控制输出量进行反PARK变换，获得控制指令，根据控制指令进行SVPWM调节，获得输出控制信号，输出控制信号至所述单相逆变器。能够减少计算量，防止受到输出电源纹波、谐波影响，提高直流电压利用率。

Description

一种单相逆变器的控制方法、装置及单相逆变器
技术领域
本发明实施例涉及电气控制技术领域，特别涉及一种单相逆变器的控制方法、装置及单相逆变器。
背景技术
随着旅游业的发展，越来越多的人喜欢户外露营旅游和房车旅游，应用于户外的便携式发电机便不可或缺，一般使用燃油提供动力输出可供电子产品和房车中电器使用的单相交流稳压电源。并且根据负载的功率需求不同，有时单台便携式发电机容量不足，需要多台并联一起为负载供电。
在发电机并联输出的情况下，为了提供稳定的输出，相关技术通常采用发电机直流整流侧并联，控制DC电压大小相同逆变侧不变，从而扩大了负载可支持功率。另外一些技术可以采用输出侧直接并联为负载供电，也提高了负载可支持功率。后者的实现需要两台机器之间存在通讯，同步控制参数，保证不会在并联发电机之间产生环流，影响效率。后续发展出无通讯线控制，即下垂控制。
一般地，并联逆变器的方案是采用下垂控制，再结合电压闭环控制实现稳压和均流输出。最常见的方案是采用检测有功功率与无功功率进行下垂控制。而采用有功和无功功率检测实现下垂控制，功率易受到输出电源纹波、谐波等影响，有功功率无法最大化，并且检测有功功率与无功功率进行下垂控制是通过傅里叶算法进行计算，计算量大，需要配置相对较好的DSP处理，对于DSP的配置性低的来说不易实现。并且采用有功和无功功率检测实现下垂控制，是使用SPWM作为正弦波调制方式，直流电压利用率较低。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明实施例的目的是提供一种故障率低，适应性强的单相逆变器的控制方法、装置及单相逆变器。
本发明实施例的目的是通过如下技术方案实现的：
为解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例中提供了一种单相逆变器的控制方法，应用于单相逆变器，包括：
采集所述单相逆变器的输出电流与输出电压；
对所述输出电流进行二阶广义积分锁相环分解，得到两路正交电流，以及对所述输出电压进行二阶广义积分锁相环分解，得到两路正交电压；
将所述两路正交电流进行旋转坐标变换，得到d轴电流与q轴电流，以及对所述两路正交电压进行旋转坐标变换，得到d轴电压与q轴电压；
对所述d轴电流进行下垂处理，获得目标电压参考值；
根据所述目标电压参考值和第一预设值对所述d轴电压与q轴电压，以及对所述d轴电流与q轴电流进行控制，获得控制输出量；
对所述控制输出量进行反PARK变换，获得控制指令，根据所述控制指令进行SVPWM调节，获得输出控制信号，输出所述控制信号至所述单相逆变器。
为解决上述技术问题，第二方面，本发明实施例中提供了一种单相逆变器的控制装置，应用于单相逆变器，其特征在于，包括：
采集模块，用于采集所述单相逆变器的输出电流与输出电压；
分解模块，用于对所述输出电流进行二阶广义积分锁相环分解，得到两路正交电流，以及对所述输出电压进行二阶广义积分锁相环分解，得到两路正交电压；
第一变换模块，用于将所述两路正交电流进行旋转坐标变换，得到d轴电流与q轴电流，以及对所述两路正交电压进行旋转坐标变换，得到d轴电压与q轴电压；
处理模块，用于对所述d轴电流进行下垂处理，获得目标电压参考值；
控制模块，用于根据所述目标电压参考值和第一预设值对所述d轴电压与q轴电压，以及对所述d轴电流与q轴电流进行控制，获得控制输出量；
第二变换模块，用于对所述控制输出量进行反PARK变换，获得控制指令，根据所述控制指令进行SVPWM调节，获得输出控制信号，输出所述控制信号至所述单相逆变器。
为解决上述技术问题，第三方面，本发明实施例提供了一种单相逆变器，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上第一方面所述的方法。
为解决上述技术问题，第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上第一方面所述的方法。
为解决上述技术问题，第五方面，本发明实施例还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行如上第一方面所述的方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例中提供了一种单相逆变器的控制方法，该方法首先采集单相逆变器的输出电流与输出电压；对输出电流进行二阶广义积分锁相环分解，得到两路正交电流，以及对输出电压进行二阶广义积分锁相环分解，得到两路正交电压；再将两路正交电流进行旋转坐标变换，得到d轴电流与q轴电流，以及对所述两路正交电压进行旋转坐标变换，得到d轴电压与q轴电压；对所述d轴电流进行下垂处理，获得目标电压参考值；在下垂处理过程中，直接根据电流Id进行下垂控制，不需要通过重新计算有功功率和无功功率进行下垂控制，从而防止受到输出电源纹波、谐波等影响，使得直流电压实现最大化，提高直流电压利用率，根据目标电压参考值和第一预设值对所述d轴电压与q轴电压，以及对所述d轴电流与q轴电流进行控制，获得控制输出量；最后对对所述控制输出量进行反PARK变换，获得控制指令，根据所述控制指令进行SVPWM调节，获得输出控制信号，输出所述控制信号至所述单相逆变器，其中，二阶广义积分锁相环分解过程中，直接将输出电流以及输出电压进行分解即可，不需要进行大量的计算，从而减少了计算量，可以使用配置较低的DSP，从而提高了DSP的适配性。
附图说明
一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块和步骤表示为类似的元件/模块和步骤，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本发明实施例提供的单相逆变器的控制方法的一种应用场景的示意图；
图2是本发明实施例一中提供的一种单相逆变器的控制方法的流程图；
图3是本发明实施例一中提供的二阶广义积分锁相环控制结构框图；
图4是本发明实施例一中提供的坐标变换模块示意图；
图5是本发明实施例一中提供的并网逆变器连接到交流母线的简化等效电路示意图；
图6是本发明实施例一中提供的坐标变换后的电压矢量的坐标向量图；
图7是本发明实施例一提供的一种单相逆变器的控制方法的仿真图；
图8是图2所示方法中步骤140的流程图；
图9是图2所示方法中步骤140的流程图；
图10是图2所示方法中步骤150的流程图；
图11是图2所示方法中步骤160的流程图；
图12是图2所示方法中步骤170的流程图；
图13是本发明实施例二中提供的一种单相逆变器的控制装置的结构示意图；
图14是本发明实施例三中提供的一种单相逆变器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互结合，均在本申请的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。此外，本文所采用的“第一”、“第二”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
目前，单相逆变器的控制系统及其控制方法在现有的技术主要是对输出的电压电流进行采样，计算输出至负载的有功功率和无功功率，通过实时的功率变换建立与电压、频率的关系。下垂控制借鉴了电力系统中“有功调频，无功调压”的调节方式，通过检测逆变器输出的电压、电流信息即可实现稳定系统电压、保证功率均分的目的。下垂控制计算得到调节后的参考电压幅值和相位，计算产生正弦参考波信号作为电压闭环控制系统的参考，利用比例积分微分(PID)或者比例谐振(PR)等控制方式对参考信号跟踪调节，输出调节信号至脉宽调制模块产生PWM调制信号控制全桥逆变器工作。但现有的单相逆变器的控制系统及其控制方法，其中计算有功功率和无功功率需要对电压和电流信号进行快速傅里叶变换判断相位差以及幅值，含有傅里叶变换算法，需要配置较高的单片机如DSP来处理，并且采用有功和无功功率检测实现下垂控制，功率易受到输出电源纹波、谐波等影响，有功功率无法最大化；电流电压采样共需两次傅里叶变换，运算量大，需要配置相对较好的DSP处理；使用SPWM作为正弦波调制方式，直流电压利用率较低。
为了解决现有单相逆变器控制时功率易受到输出电源纹波、谐波等影响，有功功率无法最大化；运算量大，需要配置相对较好的DSP处理；以及直流电压利用率较低的问题，本发明实施例提供了一种单相逆变器的控制方法及装置，应用于单相逆变器，参照图1，图1示出了本发明实施例提供的一种场景图。采集单相逆变器的电流输入与电压输出；对输出电流进行二阶广义积分锁相环分解，得到两路正交电流，以及对输出电压进行二阶广义积分锁相环分解，得到两路正交电压；再将两路正交电流进行旋转坐标变换，得到d轴电流与q轴电流，以及对所述两路正交电压进行旋转坐标变换，得到d轴电压与q轴电压；对所述d轴电流进行下垂处理，获得目标电压参考值；在下垂处理过程中，直接根据电流Id进行下垂控制，不需要通过重新计算有功功率和无功功率进行下垂控制，从而防止受到输出电源纹波、谐波等影响，使得直流电压实现最大化，提高直流电压利用率，根据目标电压参考值和第一预设值对所述d轴电压与q轴电压，以及对所述d轴电流与q轴电流进行控制，获得控制输出量；最后对对所述控制输出量进行反PARK变换，获得控制指令，根据所述控制指令进行SVPWM调节，获得输出控制信号，输出所述控制信号至所述单相逆变器，其中，二阶广义积分锁相环分解过程中，直接将输出电流以及输出电压进行分解即可，不需要进行大量的计算，从而减少了计算量，可以使用配置较低的DSP，从而提高了DSP的适配性。
实施例一
本发明实施例提供一种单相逆变器的控制方法，应用于单相逆变器，请参见图2，图2示出了本发明实施例提供的一种单相逆变器的控制方法的流程图，该方法包括但不限于以下步骤：
步骤110：采集所述单相逆变器的输出电流与输出电压。
在本发明实施例中，可通过电压电流采样电路采集单相逆变器的输出电流与输出电压。
步骤120：对所述输出电流进行二阶广义积分锁相环分解，得到两路正交电流，以及对所述输出电压进行二阶广义积分锁相环分解，得到两路正交电压。
在本发明实施例中，通过二阶广义积分锁相环分解方法对采集得到输出电流进行二阶广义积分锁相环分解，得到两路正交电流，以及对所述输出电压进行二阶广义积分锁相环分解，得到两路正交电压。
其中，以电压分解为例，二阶广义积分锁相环控制结构框图可参考图3，二阶广义积分锁相环分解的具体公式为
Figure GDA0003535334140000071
其中，图中Vi为输出电压，ω为电压信号的频率，K为闭环系统的增益，S为二阶广义积分锁相环控制器自带的固定值，Va与Vb即为分解得到的两路正交电压。由框图可知，二阶广义积分锁相环模型由2个级联的积分器构成环路，形成一个频率可调的振荡器，能够快速准确地跟踪信号，较好地抑制输入信号噪声和畸变。
同理，对输出电流进行二阶广义积分锁相环分解可参考输出电压的分解，将输出电压替换为输出电流即可，在此不做赘述。
步骤130：将所述两路正交电流进行旋转坐标变换，得到d轴电流与q轴电流，以及对所述两路正交电压进行旋转坐标变换，得到d轴电压与q轴电压。
在本发明实施例中，将两路正交电流进行旋转坐标变换，得到DQ轴的d轴电流与q轴电流。以及将两路正交电压进行旋转坐标变换，得到DQ轴的d轴电压与q轴电压。即使用坐标变换将静止坐标系中的变量Va、Vb转化为旋转坐标系DQ变量，其中为了满足坐标变换的条件，补充0变量参与坐标变换。坐标变换所需的相位由系统闭环后下垂控制得到的参考角频率积分获得。
坐标变换模块可参考图4，变换公式为:
Figure GDA0003535334140000081
其中，uα为Va，uβ为Vb，当输入变换的变量为电压时，Ud与Uq即为电压Vd与电压Vq，当输入变换的变量为电流时，Ud与Uq即为电流Id与电流Iq。
其中，电流Id为d轴电流，电流Iq可以为q轴电流。电流Id对应输出电流的无功电流，电流Iq反映的是对后级负载，即对应输出电流的有功电流。同理，电压Vd为d轴电压，电压Vq为q轴电压。
步骤140，对所述d轴电流进行下垂处理，获得目标电压参考值。
在本发明实施例中，图5所示为一台并网逆变器连接到交流母线的简化等效电路，若流过输出线的有功电流和无功电流为Iq和Id,则可以得到并机时逆变器输出的有功电流和无功电流为：
Figure GDA0003535334140000082
Figure GDA0003535334140000083
一般地，并机逆变器输出阻抗设置为感性，θ＝90°，且输出电压要和交流侧电压和相位跟踪相近，δ≈0°，则可以化简公式得到：
Figure GDA0003535334140000084
ΔId＝-1XΔU。
即单相逆变器输出的有功电流和无功电流分别与系统输出的电角频率以及电压幅值有联系，可以通过控制角频率和电压幅值来控制有功电流和无功电流。由此建立下垂控制：ω＝ω0-a(Iq-Iq*)，ω＝ω0-a(Iq-Iq*)，
U＝U0-b(Id-Id*)U＝U0-b(Id-Id*)。
其中，Id为当前时刻的d轴电流，Id*为上一时刻的d轴电流。Iq为当前时刻的q轴电流，Iq*为上一时刻的q轴电流，这一控制系统可以对输出的电流进行控制，在系统发生故障或者电流异常波动时可以迅速控制调节，有效保护设备安全。
因此，二阶广义积分锁相环分解后，进行坐标变换得到的电流Iq、Id分别对应有功电流和无功电流，电流Id作为下垂控制模块的输入变量，通过上述公式计算得到经过下垂控制调节的目标电压幅值U。其中，b为工程测试过程中得到的预设系数。
步骤150，根据所述目标电压参考值对所述d轴电压与q轴电压，以及对所述d轴电流与q轴电流进行控制，获得控制输出量。
在本发明实施例中，控制输出量包括外环输出量与内环输出量，其中，外环输出量为控制后的电压，内环输出量为控制后的电流，其中，外环输出量包括第一外环输出量与第二外环输出量，内环输出量包括第一内环输出量与第二内环输出量。具体地，根据目标电压参考值对q轴电压进行电压外环控制，具体包括将q轴电压与目标电压参考值进行对比，获得第一电压差值；若第一电压差值不等于预设电压差值，则将第一电压差值作为电压外环控制的第一输入值，进行电压外环PID控制，获得第一外环输出量，即控制后的q轴电压；将d轴电压与第一预设值进行对比，获得第二电压差值；若第二电压差值不等于所述预设电压差值，则将所述第二电压差值作为电压外环控制的第二输入值，进行电压外环PID控制，获得第二外环输出量，即控制后的d轴电压。
进一步地，若第一电压差值和第二电压差值等于预设电压差值，则说明不需要对单相逆变器的电压进行控制，此时可结束电压控制流程。
对d轴电流与q轴电流进行电流内环控制，具体包括：将第一外环输出量作为q轴电流的第一参考电流值；即将第一外环输出量的值，作为第一参考电流值，与q轴电流进行对比，获得第一电流差值；若第一电流差值不等于预设电流差值，则将所述第一电流差值作为电流内环控制的第一输入值，进行电流内环PID控制，获得第一内环输出量，即控制后的电压Vq’；将第二外环输出量作为d轴电流的参考电流值，即将第二外环输出量作为d轴电流的第二参考电流值；即将第二外环输出量的值，作为第二参考电流值，与将d轴电流进行对比，获得第二电流差值；若第二电流差值不等于所述预设电流差值，则将所述第二电流差值作为电流内环控制的第二输入值，进行电流内环PID控制，获得第二内环输出量，即控制后的电压Vd’。
进一步地，若第一电流差值和第二电流差值等于预设电流差值，则说明不需要对单相逆变器的电流进行控制，此时可结束电流控制流程。
本发明实施例中的单相逆变器可以工作在孤岛(单机)以及并机运行模式，这两种模式为恒定电压模式，因此需要使用电压PID闭环控制，同时为了减小输出电感的纹波电流并提高闭环系统的响应速度，在电压外环PID控制的基础上设置电流内环PID控制，即采用电压电流双闭环控制。电压电流双闭环控制即为使PID控制电压无限趋近于目标电压参考值，PID控制的电压输出量作为电流内环的参考量。
步骤106，对所述控制输出量进行反Park变换，获得控制指令，根据所述控制指令进行SVPWM调节，获得输出控制信号，输出所述控制信号至所述单相逆变器。
典型的单相全桥逆变器拓扑可以产生四种离散的线电压矢量，如下表所示:
上桥a状态 上桥b状态 Vab Vba 设置矢量为
0 0 0 0 V0
0 1 -Vdc Vdc V1
1 0 Vdc -Vdc V2
1 1 0 0 V3
那么这个电压矢量
Figure GDA0003535334140000101
经过坐标变换后得到的
Figure GDA0003535334140000102
请参阅图6，图6示出了坐标变换后的电压矢量的坐标向量图。
利用四个离散电压矢量对期望输出电压矢量进行线性拟合是SVPWM技术的基本思想，若Ts为SVPWM的载波周期，T1为有效电压矢量作用时间，T0为零电压矢量作用时间，则可以根据伏秒平衡原理：
Figure GDA0003535334140000111
通过对期望输出电压线性拟合，计算得到每个周期的T1作用时间，以此来输出对应的占空比PWM，在θ∈(0,π)时，采用
Figure GDA0003535334140000112
和零失量合成，在θ∈(π,2π)时，采用
Figure GDA0003535334140000113
和零向量合成。
在此基础上，通过改变输出零电压矢量的时间分配和位置分布，可以得到开关模式优化的单相SVPWM调制方式，此种方式的SVPWM可以有效地降低开关管的开关次数从而降低开关损耗。
因此，在PID控制中最终得到的电压输出量，即电压Vq’与电压Vd’，通过反PARK变换，将旋转坐标系转换为静止坐标系下的Va、Vb；其中Va与输出期望调制信号幅值和相位完全一致，为有效地输出期望电压，作为SVPWM模块的输入信号，通过SVPWM调电压Vd’制方法，得到每个周期4个开关信号的占空比，即控制信号，输出控制信号至单相逆变器，控制开关管工作。
具体地，请一并参见图7，其示出了单相逆变器控制的仿真图，首先，参见图7中的区域1，将输入电流进行二阶广义积分锁相环分解，并进行坐标转换，得到两路正交电流，d轴电流与q轴电流，以及对所述输出电压进行二阶广义积分锁相环分解，得到两路正交电压，d轴电压与q轴电压；进一步参照图7中的区域2，将第一预设值与d轴电压进行比较，获得电压外环PID控制的第二输入值，在本实施例中，第一预设值的较佳取值可以取零，即将d轴电压与零进行对比，获得第二电压差值；若第二电压差值不等于预设电压差值，此时，预设电压差值可为零，则将第二电压差值作为电压外环控制的第二输入值，即电压外环PID控制的第二输入值，进行电压外环PID控制，获得第二外环输出量；
进一步地，参考图7中的区域3，首先，将q轴电压与目标电压参考值进行对比，获得第一电压差值；若第一电压差值不等于预设电压差值，则将第一电压差值作为电压外环控制的第一输入值，进行电压外环PID控制，获得第一外环输出量。
将第一外环输出量作为q轴电流的第一参考电流值；将第一参考电流值与电流Iq进行对比，获得第一电流差值；若第一电流差值不等于预设电流差值，则将第一电流差值作为电流内环控制的第一输入值，进行PID控制，获得第一内环输出量。
继续参照图3中的区域2，将第二外环输出量作为d轴电流的第二参考电流值，将第二参考电流值与q轴电流进行对比，获得第二电流差值；若第二电流差值不等于预设电流差值，则将第二电流差值作为电流内环控制的第二输入值，进行电流内环PID控制，获得第二内环输出量。
进一步地，参考图7中的区域4，根据第一内环输出量、第二内环输出量以及0坐标，建立反PARK变换进入静止坐标系，获得控制指令，根据所述控制指令进行SVPWM调节，获得输出控制信号，输出所述控制信号至所述单相逆变器。
本发明实施例中提供了一种单相逆变器的控制方法，该方法首先采集单相逆变器的输出电流与输出电压；对输出电流进行二阶广义积分锁相环分解，得到两路正交电流，以及对输出电压进行二阶广义积分锁相环分解，得到两路正交电压；再将两路正交电流进行旋转坐标变换，得到d轴电流与q轴电流，以及对所述两路正交电压进行旋转坐标变换，得到d轴电压与q轴电压；对所述d轴电流进行下垂处理，获得目标电压参考值；在下垂处理过程中，直接根据电流Id进行下垂控制，不需要通过重新计算有功功率和无功功率进行下垂控制，从而防止受到输出电源纹波、谐波等影响，使得直流电压实现最大化，提高直流电压利用率，根据目标电压参考值和第一预设值对所述d轴电压与q轴电压，以及对所述d轴电流与q轴电流进行控制，获得控制输出量；最后对对所述控制输出量进行反PARK变换，获得控制指令，根据所述控制指令进行SVPWM调节，获得输出控制信号，输出所述控制信号至所述单相逆变器，其中，二阶广义积分锁相环分解过程中，直接将输出电流以及输出电压进行分解即可，不需要进行大量的计算，从而减少了计算量，可以使用配置较低的DSP，从而提高了DSP的适配性。
在一些实施例中，请参见图8，其示出了本发明实施例提供的另一种单相逆变器的控制方法的流程图，基于图2及其实施例所示控制方法，不同的是，所述控制方法还包括：
步骤141：将所述d轴电流等效为所述输出电流的无功电流；
步骤142：基于所述下垂控制对所述无功电流进行运算，获取电压参考幅值，并将所述电压参考幅值作为目标电压参考值。
在本实施例中，在对输出电流进行二阶广义积分锁相环分解，得到两路正交电流之后，进一步对两路正交电流进行旋转坐标变换，得到d轴电流与q轴电流。继续参照图5，图5所示为一台并网逆变器连接到交流母线的简化等效电路，若流过输出线的有功电流和无功电流为Iq和Id,则可以得到并机时逆变器输出的有功电流和无功电流为：
Figure GDA0003535334140000131
Figure GDA0003535334140000132
一般地，并机逆变器输出阻抗设置为感性，θ＝90°θ＝90°，且输出电压要和交流侧电压和相位跟踪相近，δ≈0°δ≈0°，则可以化简公式得到：
Figure GDA0003535334140000133
即逆变器输出的有功电流和无功电流分别与系统输出的电角频率以及电压幅值有联系，可以通过控制角频率和电压幅值来控制有功电流和无功电流。由此建立下垂控制：ω＝ω0-a(Iq-Iq*)，ω＝ω0-a(Iq-Iq*)，U＝U0-b(Id-Id*)U＝U0-b(Id-Id*)。
其中，U即为电压参考幅值。并将电压参考幅值作为目标电压参考值，不需要通过傅里叶变换计算无功功率，从而减少了运算量。
在一些实施例中，请参见图9，其示出了本发明实施例提供的另一种单相逆变器的控制方法的流程图，基于图7及其实施例所示控制方法，不同的是，所述控制方法还包括：
步骤141：将所述d轴电流等效为所述输出电流的无功功率；
步骤142：基于所述下垂控制对所述无功功率进行运算，获取电压参考幅值；
步骤143：获取虚拟阻抗；
步骤144：将所述d轴电流与虚拟阻抗相乘，获得电流Id乘积值；
步骤145：将所述电压参考幅值与所述电流Id乘积值相减，获得目标电压参考值。
在步骤142中，获得电压参考幅值之后，由于实际电路中差异并非感性，为了使控制率在逆变器并联中生效，需要引入虚拟阻抗令其输出阻抗为感性，在分解有功电流和无功电流的情况下，在Vq电压环输入端引入感性负载Iq*ωLIq*ωL、Vd电压环输入端引入阻性负载Id*RId*R。即将d轴电流与虚拟阻抗相乘，获得电流Id乘积值，最终将所述电压参考幅值与所述电流Id乘积值相减，获得目标电压参考值。从而获得目标电压参考值，使得在旋转坐标控制策略下，阻性和感性阻抗可以准确的作用于Id、Iq，具有良好的控制效果，能够大大提升并网逆变器运行的鲁棒性。
在一些实施例中，请参见图10，其示出了本发明实施例提供的另一种单相逆变器的控制方法的流程图，基于图2及其实施例所示控制方法，不同的是，所述控制方法还包括：
步骤151：将所述q轴电压与所述目标电压参考值进行对比，获得第一电压差值；
步骤152：若所述第一电压差值大于预设电压差值，则将所述第一电压差值作为外环控制的第一输入值，进行PID控制，获得第一外环输出量；
步骤153：将所述d轴电压与所述第一预设值进行对比，获得第二电压差值；
步骤154：若所述第二电压差值大于所述预设电压差值，则将所述第二电压差值作为外环控制的第二输入值，进行PID控制，获得第二外环输出量；
步骤155：根据所述第一外环输出量和所述第二外环输出量获得控制输出量。
在本实施例中，将目标电压参考值作为q轴电压的参考电压，以使q轴电压的值趋近于目标电压参考值，从而实现输出的电压幅值达到目标要求，实现稳定运行，具体地，将q轴电压与目标电压参考值进行对比，获得第一电压差值，若第一电压差值大于预设电压差值，则将第一电压差值作为外环控制的第一输入值，进行PID控制，获得第一外环输出量，由于是需要实现电压Vq的值趋近于目标电压参考值，因此，第一电压差值可以取值为零。
此外，同时为了减小输出的谐波电压，令d轴电压的值趋近于0，因此，将d轴电压与第一预设值进行对比，获得第二电压差值，此处的第一预设值的取值可以为零，若第二电压差值大于预设电压差值，则将第二电压差值作为外环控制的第二输入值，进行PID控制，获得第二外环输出量，根据第一外环输出量和第二外环输出量对电流Iq以及电流Id进行控制，获得控制输出量。
在一些实施例中，请参见图11，其示出了本发明实施例提供的另一种单相逆变器的控制方法的流程图，基于图10及其实施例所示控制方法，不同的是，所述控制方法还包括：
步骤161：将所述第一外环输出量作为所述q轴电流的第一参考电流值；
步骤162：将所述第一参考电流值与所述q轴电流进行对比，获得第一电流差值；
步骤163：若所述第一电流差值不等于预设电流差值，则将所述第一电流差值作为内环控制的第一输入值，进行PID控制，获得第一内环输出量；
步骤164：将所述第二外环输出量作为所述d轴电流的第二参考电流值；
步骤165：将所述d轴电流与第二参考电流值进行对比，获得第二电流差值；
步骤166：若所述d轴电流差值不等于所述预设电流差值，则将所述第二电流差值作为内环控制的第二输入值，进行PID控制，获得第二内环输出量；
步骤167：根据所述第一内环输出量和所述第二内环输出量获得控制输出量。
在本实施例中，通过对电压控制的输出量，对电流进行控制，从而加快系统的响应速度。具体地，将第一外环输出量作为q轴电流的第一参考电流值；即将第一外环输出量的值，作为第一参考电流值，与q轴电流进行对比，获得第一电流差值；若第一电流差值不等于预设电流差值，则将所述第一电流差值作为电流内环控制的第一输入值，进行电流内环PID控制，获得第一内环输出量，即控制后的电压Vq’；将第二外环输出量作为d轴电流的参考电流值，即将第二外环输出量作为d轴电流的第二参考电流值；即将第二外环输出量的值，作为第二参考电流值，与将d轴电流进行对比，获得第二电流差值；若第二电流差值不等于所述预设电流差值，则将所述第二电流差值作为电流内环控制的第二输入值，进行电流内环PID控制，获得第二内环输出量，即控制后的电压Vd’。
在一些实施例中，请参见图12，其示出了本发明实施例提供的另一种单相逆变器的控制方法的流程图，基于图2及其实施例所示控制方法，不同的是，所述控制方法还包括：
步骤171：通过控制输出量与第二预设值建立反PARK变换进入静止坐标系，获得正弦调制前信号以及正交信号；
步骤172：通过空间矢量调制对所述正弦调制前信号和正交信号建立矢量调制，得到全桥逆变的驱动门极电平信号；
步骤173：将所述驱动门极电平信号设置为控制指令，根据所述控制指令进行SVPWM调节，获得输出控制信号，输出所述控制信号至所述单相逆变器。
具体地，在PID控制中最终得到的电压输出量，即电压Vq’与电压Vd’，通过反PARK变换，将旋转坐标系转换为静止坐标系下的Va、Vb；其中Va与输出期望调制信号幅值和相位完全一致，为有效地输出期望电压，作为SVPWM模块的输入信号，通过SVPWM调电压Vd’制方法，得到每个周期4个开关信号的占空比，即控制信号，输出控制信号至单相逆变器，控制开关管工作。
实施例二
本发明实施例提供了一种单相逆变器的控制装置，应用于单相逆变器，请参见图13，其示出了本发明实施例提供的单相逆变器的控制装置的结构示意图，所述单相逆变器的控制装置200包括：采集模块210、分解模块220、第一变换模块230、处理模块240、控制模块250和第一变换模块260。
采集模块，用于采集所述单相逆变器的输出电流与输出电压；
分解模块，用于对所述输出电流进行二阶广义积分锁相环分解，得到两路正交电流，以及对所述输出电压进行二阶广义积分锁相环分解，得到两路正交电压；
第一变换模块，用于将所述两路正交电流进行旋转坐标变换，得到d轴电流与q轴电流，以及对所述两路正交电压进行旋转坐标变换，得到d轴电压与q轴电压；
处理模块，用于对所述d轴电流进行下垂处理，获得目标电压参考值；
控制模块，用于根据所述q轴电压、所述目标电压参考值、所述d轴电压以及所述q轴电流，获得控制输出量；
第二变换模块，用于对所述控制输出量进行反PARK变换，获得控制指令，根据所述控制指令进行SVPWM调节，获得输出控制信号，输出所述控制信号至所述单相逆变器。
采集单相逆变器的输出电流与输出电压；对输出电流进行二阶广义积分锁相环分解，得到两路正交电流，以及对输出电压进行二阶广义积分锁相环分解，得到两路正交电压；再将两路正交电流进行旋转坐标变换，得到d轴电流与q轴电流，以及对所述两路正交电压进行旋转坐标变换，得到d轴电压与q轴电压；对所述d轴电流进行下垂处理，获得目标电压参考值；在下垂处理过程中，直接根据电流Id进行下垂控制，不需要通过重新计算有功功率和无功功率进行下垂控制，从而防止受到输出电源纹波、谐波等影响，使得直流电压实现最大化，提高直流电压利用率，根据目标电压参考值和第一预设值对所述d轴电压与q轴电压，以及对所述d轴电流与q轴电流进行控制，获得控制输出量；最后对对所述控制输出量进行反PARK变换，获得控制指令，根据所述控制指令进行SVPWM调节，获得输出控制信号，输出所述控制信号至所述单相逆变器，其中，二阶广义积分锁相环分解过程中，直接将输出电流以及输出电压进行分解即可，不需要进行大量的计算，从而减少了计算量，可以使用配置较低的DSP，从而提高了DSP的适配性。
实施例三
本发明实施例还提供了一种单相逆变器，请参见图14，其示出了能够执行图1至图13所述单相逆变器的控制方法的单相逆变器的硬件结构。所述单相逆变器10包括：至少一个处理器11；以及，与所述至少一个处理器11通信连接的存储器12，图14中以其以一个处理器11为例。所述存储器12存储有可被所述至少一个处理器11执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器11执行，以使所述至少一个处理器11能够执行上述图1至图12所述的单相逆变器的控制方法。所述处理器11和所述存储器12可以通过总线或者其他方式连接，图14中以通过总线连接为例。
存储器12作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的单相逆变器的控制方法对应的程序指令/模块，例如，附图13所示的各个模块。处理器11通过运行存储在存储器12中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例单相逆变器的控制方法。
存储器12可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据节目分发装置的使用所创建的数据等。此外，存储器12可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器12可选包括相对于处理器11远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至节目分发装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
所述一个或者多个模块存储在所述存储器12中，当被所述一个或者多个处理器11执行时，执行上述任意方法实施例中的单相逆变器的控制方法，例如，执行以上描述的图1至图12的方法步骤，实现图13中的各模块和各单元的功能。
上述产品可执行本申请实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请实施例所提供的方法。
本申请实施例还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，例如，执行以上描述的图1至图12的方法步骤，实现图13中的各模块的功能。
本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，包括存储在非易失性计算机可读存储介质上的计算程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时时，使所述计算机执行上述任意方法实施例中的单相逆变器的控制方法，例如，执行以上描述的图1至图12的方法步骤，实现图13中的各模块的功能。
需要说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
通过以上的实施方式的描述，本领域普通技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory,RAM)等。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种单相逆变器控制方法，应用于单相逆变器，其特征在于，包括：
采集所述单相逆变器的输出电流与输出电压；
对所述输出电流进行二阶广义积分锁相环分解，得到两路正交电流，以及对所述输出电压进行二阶广义积分锁相环分解，得到两路正交电压；
将所述两路正交电流进行旋转坐标变换，得到d轴电流与q轴电流，以及对所述两路正交电压进行旋转坐标变换，得到d轴电压与q轴电压；
对所述d轴电流进行下垂处理，获得目标电压参考值；
根据所述q轴电压、所述目标电压参考值、第一预设值、所述d轴电压、所述d轴电流以及所述q轴电流，获得控制输出量；
对所述控制输出量进行反PARK变换，获得控制指令，根据所述控制指令进行SVPWM调节，获得输出控制信号，输出所述控制信号至所述单相逆变器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述d轴电流进行下垂处理，获得目标电压参考值，包括：
将所述d轴电流设置为所述输出电流的无功电流；
基于下垂控制对所述无功电流进行运算，获取电压参考幅值，并将所述电压参考幅值作为目标电压参考值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述d轴电流进行下垂处理，获得目标电压参考值，包括：
将所述d轴电流设置为所述输出电流的无功电流；
基于下垂控制对所述无功电流进行运算，获取电压参考幅值；
获取虚拟阻抗；
将所述d轴电流与所述虚拟阻抗相乘，获得d轴电流乘积值；
将所述电压参考幅值与所述d轴电流乘积值相减，获得目标电压参考值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述q轴电压、所述目标电压参考值、第一预设值、所述d轴电压、所述d轴电流以及所述q轴电流，获得控制输出量，包括：
将所述q轴电压与所述目标电压参考值进行对比，获得第一电压差值；
若所述第一电压差值大于预设电压差值，则将所述第一电压差值作为外环控制的第一输入值，进行PID控制，获得第一外环输出量；
将所述d轴电压与第一预设值进行对比，获得第二电压差值；
若所述第二电压差值不等于所述预设电压差值，则将所述第二电压差值作为外环控制的第二输入值，进行PID控制，获得第二外环输出量；
根据所述第一外环输出量、所述第二外环输出量、所述d轴电流以及所述q轴电流，获得控制输出量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一外环输出量和所述第二外环输出量、所述d轴电流以及所述q轴电流，获得控制输出量，包括：
将所述第一外环输出量作为所述q轴电流的第一参考电流值；
将所述第一参考电流值与所述q轴电流进行对比，获得第一电流差值；
若所述第一电流差值不等于预设电流差值，则将所述第一电流差值作为内环控制的第一输入值，进行PID控制，获得第一内环输出量；
将所述第二外环输出量作为所述d轴电流的第二参考电流值；
将所述d轴电流与第二参考电流值进行对比，获得第二电流差值；
若所述d轴电流差值不等于所述预设电流差值，则将所述第二电流差值作为内环控制的第二输入值，进行PID控制，获得第二内环输出量；
根据所述第一内环输出量和所述第二内环输出量获得控制输出量。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述控制输出量进行反PARK变换，获得控制指令，根据所述控制指令进行SVPWM调节，获得输出控制信号，输出所述控制信号至所述单相逆变器，包括：
通过控制输出量与第二预设值建立反PARK变换进入静止坐标系，获得正弦调制前信号以及正交信号；
通过空间矢量调制对所述正弦调制前信号和正交信号建立矢量调制，得到全桥逆变的驱动门极电平信号；
将所述驱动门极电平信号设置为控制指令，根据所述控制指令进行SVPWM调节，获得输出控制信号，输出所述控制信号至所述单相逆变器。
7.一种单相逆变器的控制装置，应用于单相逆变器，其特征在于，包括：
采集模块，用于采集所述单相逆变器的输出电流与输出电压；
分解模块，用于对所述输出电流进行二阶广义积分锁相环分解，得到两路正交电流，以及对所述输出电压进行二阶广义积分锁相环分解，得到两路正交电压；
第一变换模块，用于将所述两路正交电流进行旋转坐标变换，得到d轴电流与q轴电流，以及对所述两路正交电压进行旋转坐标变换，得到d轴电压与q轴电压；
处理模块，用于对所述d轴电流进行下垂处理，获得目标电压参考值；
控制模块，用于根据所述目标电压参考值和第一预设值对所述d轴电压与q轴电压，以及对所述d轴电流与q轴电流进行控制，获得控制输出量；
第二变换模块，用于对所述控制输出量进行反PARK变换，获得控制指令，根据所述控制指令进行SVPWM调节，获得输出控制信号，输出所述控制信号至所述单相逆变器。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述处理模块包括：
等效子模块，用于将所述d轴电流等效为所述输出电流的无功电流；
运算子模块，用于基于下垂控制对所述无功电流进行运算，获取电压参考幅值，并将所述电压参考幅值作为目标电压参考值。
9.一种单相逆变器，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-6任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行权利要求1-6任一项所述的方法。
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