CN113644826B - 逆变器以及逆变器控制方法 - Google Patents

逆变器以及逆变器控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种逆变器以及逆变器控制方法，通过微控制模块、初级升压模块以及次级交流输出模块形成的逆变器，将初级接入模块的直流电压转换成所需的交流输出电压。其中，微控制模块通过输出第一控制信号与第二控制信号分别控制初级升压模块与次级交流输出模块进行转换。同时，逆变器，可以监测初级直流输入电压与初级电流，并获得精确的反馈调节量对第二控制信号进行不断地调整。从而，根据第二控制信号驱动控制次级交流输出模块，以实现控制调节逆变输出电压、功率的目的，确保了恒压、限流、限功率的控制。

Description

逆变器以及逆变器控制方法
技术领域
本发明涉及电压变换控制技术领域，特别是涉及一种逆变器以及逆变器控制方法。
背景技术
随着全球范围能源危机的加剧和人们对周围环境保护意识的不断提高，锂离子电池具有能量密度高、环境友好、无记忆效应、循环寿命长、自放电少等突出的优点，并且近十几年来得到了飞速发展。进而，随着锂电池的发展逐渐成熟，使用电池的DC-AC逆变电源得到广泛应用。采用脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)控制作为逆变电源的控制核心。逆变器设计电路基本原理是先将电池提供的直流12V电压通过高频PWM开关电源技术转换成370V/50kHz的直流电压，再将370V的直流电压变换成220V/50Hz的交流电输出，供用电设备使用。
然而，传统逆变器采用多个芯片和多个驱动电路，且在直流-交流的转换过程中，需要多个额外的信息通讯电路进行信号传输，进而导致传统逆变器的转换效率偏低。
发明内容
基于此，本申请提供一种逆变器以及逆变器控制方法。
本申请提供一种逆变器。所述逆变器包括微控制模块、初级升压模块以及次级交流输出模块。
所述初级升压模块的信号控制端与所述微控制模块连接，用于控制所述初级升压模块将初级直流输入电压转换成次级高压。所述次级交流输出模块的输入端与所述初级升压模块的输出端连接。所述次级交流输出模块的信号控制端与所述微控制模块连接。所述微控制模块用于控制所述次级交流输出模块将所述次级高压转换成交流输出电压。所述微控制模块用于获取所述初级直流输入电压，根据所述初级直流输入电压获得电压调节量，并根据所述电压调节量调控所述次级交流输出模块。
在一个实施例中，所述初级升压模块的输入端与初级接入模块连接，用于将所述初级接入模块的所述初级直流输入电压转换成所述次级高压；
所述微控制模块用于获取所述初级接入模块的初级电流，根据所述初级直流输入电压与所述初级电流获得功率调节量，并根据所述功率调节量调控所述次级交流输出模块。
在一个实施例中，所述微控制模块输出第二控制信号控制所述次级交流输出模块将所述次级高压转换成交流输出电压。所述逆变器还包括第一隔离控制模块。所述第一隔离控制模块的输入端与所述微控制模块连接。所述第一隔离控制模块的输出端与所述次级交流输出模块的信号控制端连接。所述第一隔离控制模块用于对所述第二控制信号进行隔离。
在一个实施例中，所述微控制模块输出第一控制信号控制所述初级升压模块将所述初级直流输入电压转换成所述次级高压。所述逆变器还包括第二隔离控制模块。所述第二隔离控制模块的输入端与所述微控制模块连接。所述第二隔离控制模块的输出端与所述初级升压模块的信号控制端连接。所述第二隔离控制模块用于对所述第一控制信号进行隔离。
在一个实施例中，所述逆变器还包括初级电压反馈模块。所述初级电压反馈模块与所述初级接入模块并联连接。所述微控制模块与所述初级电压反馈模块的电压信号端连接，用于获取所述初级直流输入电压。
在一个实施例中，所述逆变器还包括初级电流反馈模块。所述初级电流反馈模块与所述初级接入模块串联连接。所述微控制模块与所述初级电流反馈模块的电流信号端连接，用于获取所述初级接入模块的电流。
在一个实施例中，所述逆变器还包括辅助电源模块。所述辅助电源模块包括第一变压器。所述第一变压器与所述初级接入模块连接，用于给所述次级交流输出模块提供辅助电压。
在一个实施例中，本申请提供一种逆变器控制方法，应用于上述实施例中的所述逆变器。所述初级升压模块包括第二变压器。所述第二变压器的次级线圈与初级线圈的匝数比Nbus＝Ns:Np。
所述逆变器控制方法包括：
提供基准电压Vref，并获取所述初级直流输入电压Vi；
获取所述第二控制信号的前一个周期的第一开通时间Ton[n-1]和第一关断时间Toff[n-1]，并在所述第一开通时间Ton[n-1]范围内计算第一电压
Figure BDA0003208438640000031
根据所述匝数比Nbus、所述第一电压
Figure BDA0003208438640000032
所述第一开通时间Ton[n-1]以及所述第一关断时间Toff[n-1]，计算第一交流输出电压Vo；
根据所述第一交流输出电压Vo与所述基准电压Vref，计算电压调节量△V；
根据反馈补偿模型与所述电压调节量△V，对所述第一开通时间Ton[n-1]进行调节补偿ΔTon，获得当前周期的第二开通时间Ton[n]；
根据所述第二开通时间Ton[n]调整所述第二控制信号，并根据调整后的所述第二控制信号控制所述次级交流输出模块输出所述交流输出电压。
在一个实施例中，根据所述匝数比Nbus、所述第一电压
Figure BDA0003208438640000041
所述第一开通时间Ton[n-1]以及所述第一关断时间Toff[n-1]，计算第一交流输出电压Vo，步骤中，
Figure BDA0003208438640000042
在一个实施例中，所述逆变器控制方法还包括：
提供基准功率Pref，并获取所述初级直流输入电压Vi和所述初级接入模块的初级电流Is；
根据所述初级直流输入电压Vi和所述初级电流Is，计算输入功率Pi＝Vi×Is；
获取所述第二控制信号的前一个周期的周期时间T，并在所述周期时间T内计算第一输入功率
Figure BDA0003208438640000043
根据所述第一输入功率
Figure BDA0003208438640000044
计算第一输出功率
Figure BDA0003208438640000045
其中η为初次级效率转化比；
根据所述第一输出功率与所述基准功率，计算功率调节量△P；
根据所述反馈补偿模型与所述功率调节量△P，对所述第一开通时间Ton[n-1]进行调节补偿ΔTon，获得当前周期的所述第二开通时间Ton[n]；
根据所述第二开通时间Ton[n]调整所述第二控制信号，并根据调整后的所述第二控制信号控制所述次级交流输出模块输出限定功率。
在一个实施例中，所述反馈补偿模型为：
当Vo>Vref或者Po>Pref时，Ton[n]＝Ton[n-1]-ΔTon；或者
当Vo＝Vref并且Po≤Pref时，Ton[n]＝Ton[n-1]；或者
当Vo<Vref并且Po≤Pref时，Ton[n]＝Ton[n-1]+ΔTon。
上述逆变器以及逆变器控制方法，通过所述微控制模块、所述初级升压模块以及所述次级交流输出模块形成的逆变器，将所述初级接入模块的直流电压(即所述初级直流输入电压)转换成所需的所述交流输出电压。其中，所述微控制模块通过输出所述第一控制信号与所述第二控制信号分别控制所述初级升压模块与所述次级交流输出模块进行转换。此时，通过所述微控制模块即可实现对不同模块的控制，不需要采用多个芯片、多个驱动电路，多个额外的信息通讯电路进行信号传输，降低了成本，集成度更高。进而，通过所述逆变器缩短了控制信号传输路程，提高了转换速度。
同时，所述微控制模块可以实时监测转换过程中所述初级直流输入电压，并基于所述初级直流输入电压获取对应输出的交流电压，进而获得所述电压调节量。所述微控制模块根据所述电压调节量对所述第二控制信号进行调整，从而调整对所述次级交流输出模块的控制，以输出稳定的所述交流输出电压。
因此，通过本申请提供的所述逆变器，可以监测所述初级直流输入电压，并获得精确的反馈调节量，对所述第二控制信号进行不断地调整。从而，根据所述第二控制信号驱动控制所述次级交流输出模块，以实现控制调节逆变输出电压的目的，确保了恒压的控制。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的逆变器的原理结构示意图。
图2为本申请提供的逆变器的电路结构示意图。
图3为本申请提供的反馈补偿模型的示意图。
附图标记说明：
逆变器100、微控制模块10、初级升压模块20、第二变压器210、第一开关管220、第二开关管230、次级交流输出模块30、第三开关管310、第四开关管320、第五开关管330、第六开关管340、第七开关管350、第八开关管360、整流元件370、第一电容380、第三电容390、第一隔离控制模块410、第一左隔离控制模块411、第一右隔离控制模块412、第二隔离控制模块420、第二左隔离控制模块421、第二右隔离控制模块422、初级电压反馈模块50、第二电阻510、第三电阻520、初级接入模块60、初级电流反馈模块70、第一电阻710、辅助电源模块80、第一变压器810、二极管820、第二电容830。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。
可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
请参阅图1，本申请提供一种逆变器100。所述逆变器100包括微控制模块10、初级升压模块20以及次级交流输出模块30。所述初级升压模块20的信号控制端与所述微控制模块10连接，用于控制所述初级升压模块20将初级直流输入电压转换成次级高压。所述次级交流输出模块30的输入端与所述初级升压模块20的输出端连接。所述次级交流输出模块30的信号控制端与所述微控制模块10连接。所述微控制模块10用于控制所述次级交流输出模块30将所述次级高压转换成交流输出电压。所述微控制模块10用于获取所述初级直流输入电压，根据所述初级直流输入电压获得电压调节量，并根据所述电压调节量调控所述次级交流输出模块30。
本实施例中，通过所述微控制模块10、所述初级升压模块20以及所述次级交流输出模块30形成的逆变器100，将所述初级直流输入电压转换成所需的所述交流输出电压。其中，所述微控制模块10通过输出所述第一控制信号与所述第二控制信号分别控制所述初级升压模块20与所述次级交流输出模块30进行转换。此时，通过所述微控制模块10即可实现对所述逆变器100中不同模块的控制，不需要采用多个芯片、多个驱动电路，多个额外的信息通讯电路进行信号传输，降低了成本，集成度更高。进而，通过所述逆变器100缩短了信号传输路程，提高了转换速度。
同时，所述微控制模块10可以实时监测转换过程中所述初级直流输入电压，并基于所述初级直流输入电压获取对应输出的交流电压，进而获得所述电压调节量。所述微控制模块10根据所述电压调节量对所述第二控制信号进行调整，从而调整对所述次级交流输出模块30的控制，以输出稳定的所述交流输出电压。因此，通过本申请提供的所述逆变器100，可以监测所述初级直流输入电压，并获得精确的反馈调节量，对所述第二控制信号进行不断地调整。从而，根据所述第二控制信号驱动控制所述次级交流输出模块30，以实现控制调节逆变输出电压的目的，确保了恒压的控制。
在一个实施例中，所述初级升压模块20的输入端与初级接入模块60连接，用于将所述初级接入模块60的所述初级直流输入电压转换成所述次级高压。所述微控制模块10用于获取所述初级接入模块60的初级电流，根据所述初级直流输入电压与所述初级电流获得功率调节量，并根据所述功率调节量调控所述次级交流输出模块30。
本实施例中，所述初级接入模块60可以为直流电池或电源，也可以为其他电路转换过来的直流电压，如太阳能板转换的直流电压。通过所述微控制模块10可以实时监测转换过程中所述初级电流，并基于所述初级电流获取对应输出的功率，进而获得所述功率调节量。所述微控制模块10根据所述功率调节量对所述第二控制信号进行调整，从而调整对所述次级交流输出模块30的控制，以输出限定功率。
因此，通过本申请提供的所述逆变器100，可以监测所述初级直流输入电压，并获得精确的反馈调节量，对所述第二控制信号进行不断地调整。从而，根据所述第二控制信号驱动控制所述次级交流输出模块30，以实现控制调节逆变输出功率的目的，确保了限流、限功率的控制。
请参阅图2，在一个实施例中，所述初级升压模块20包括所述第二变压器210、所述第一开关管220(Q1)以及所述第二开关管230(Q2)。所述第一开关管220(Q1)与所述第二开关管230(Q2)为MOS管(场效应管)。所述第一开关管220(Q1)的栅极与所述微控制模块10连接。所述第一开关管220(Q1)的漏极与所述第二变压器210的第一端连接。所述第一开关管220(Q1)的源极与所述初级接入模块60的负极端连接。所述第二开关管230(Q2)的栅极与所述微控制模块10连接。所述第二开关管230(Q2)的漏极与所述第二变压器210的第三端连接。所述第二开关管230(Q2)的源极与所述初级接入模块60的负极端连接。所述初级接入模块60的正极端与所述第二变压器210的第二端连接。
本实施例中，通过所述初级升压模块20通过MOS管和变压器，形成了升压电路。并通过所述第一控制信号PWM1控制将所述初级直流输入电压转换成次级高压Vbus，用以供给次级输出。
在一个实施例中，所述次级交流输出模块30包括第三开关管310(Q3)、第四开关管320(Q4)、第五开关管330(Q5)、第六开关管340(Q6)、第七开关管350(Q7)、第八开关管360(Q8)、整流元件370、第一电容380(C1)以及第三电容390(C3)。所述第二变压器210的第四端与所述整流元件370的第一端连接。所述第二变压器210的第五端与所述第三电容390(C3)的一端连接。所述第三电容390(C3)的另一端与所述整流元件370的第三端连接。所述第五开关管330(Q5)的栅极与所述微控制模块10连接。所述第五开关管330(Q5)的漏极与所述第三开关管310(Q3)的源极连接。所述第五开关管330(Q5)的源极接地。所述整流元件370的第四端接地。所述第七开关管350(Q7)的栅极与所述微控制模块10连接。所述第七开关管350(Q7)的源极接地。所述第七开关管350(Q7)的漏极与辅助电源Va连接。所述第三开关管310(Q3)的栅极与辅助电源Va连接。所述第三开关管310(Q3)的漏极与所述整流元件370的第二端连接。此时，所述第三开关管310(Q3)、所述第五开关管330(Q5)与所述第七开关管350(Q7)形成H桥电路的左臂桥电路。
所述第六开关管340(Q6)的栅极与所述微控制模块10连接。所述第六开关管340(Q6)的源极接地。所述第六开关管340(Q6)的漏极与所述第四开关管320(Q4)的源极连接。所述第八开关管360(Q8)的栅极与所述微控制模块10连接。所述第八开关管360(Q8)的源极接地。所述第八开关管360(Q8)的漏极与辅助电源Va连接。所述第四开关管320(Q4)的栅极与辅助电源Va连接。所述第四开关管320(Q4)的漏极与所述整流元件370的第二端连接。此时，所述第四开关管320(Q4)、所述第八开关管360(Q8)与所述第六开关管340(Q6)形成H桥电路的右臂桥电路。并且，从所述第五开关管330(Q5)的漏极和所述第六开关管340(Q6)的漏极引出作为所述次级交流输出模块30的输出端，即输出所述交流输出电压Vo。
本实施例中，所述次级交流输出模块30通过多个MOS管组成的H桥电路。并通过所述第二控制信号控制将所述次级高压Vbus(初级升压后的电压)转换成交流输出电压。
在一个实施例中，所述逆变器100还包括辅助电源模块80。所述辅助电源模块80包括第一变压器810。所述第一变压器810与所述初级接入模块60连接，用于给所述次级交流输出模块30提供辅助电压。
本实施例中，所述辅助电源模块80用于给所述次级交流输出模块30中的所述第三开关管310(Q3)、所述第四开关管320(Q4)、所述第七开关管350(Q7)与所述第八开关管360(Q8)提供辅助电源，用以辅助MOS管形成偏置电压，进而实现MOS管的通断。
同时，所述第一变压器810与所述初级接入模块60连接，且所述第二变压器210与所述初级接入模块60连接。此时，通过所述初级接入模块60既可以进行直流交流的转换，并且也可以为多个MOS管提供辅助电源，进而减少了整个逆变器100的元件，降低了成本。
在一个实施例中，所述辅助电源模块80还包括二极管820、第二电容830。所述二极管820的正极端与所述第一变压器810的第四端连接，所述二极管820的负极端为辅助电源模块输出端，用以输出电压Va。所述第二电容830的一端与所述二极管820的负极端连接，所述第二电容830的另一端与所述第一变压器810的第五端连接，并接地，用以进行能量储存。
在一个实施例中，所述微控制模块10输出第二控制信号控制所述次级交流输出模块30将所述次级高压转换成交流输出电压。所述逆变器100还包括第一隔离控制模块410。所述第一隔离控制模块410的输入端与所述微控制模块10连接。所述第一隔离控制模块410的输出端与所述次级交流输出模块30的信号控制端连接。所述第一隔离控制模块410用于对所述第二控制信号进行隔离。
本实施例中，所述第一隔离控制模块410用以将所述第二控制信号进行隔离。此时，通过所述第一隔离控制模块410使得所述微控制模块10与所述次级交流输出模块30之间没有电的连接，进而防止电连接引起的干扰，起到良好的隔离作用。
在一个实施例中，所述第一隔离控制模块410包括第一左隔离控制模块411、第一右隔离控制模块412。所述第一左隔离控制模块411的输入端与所述微控制模块10连接，所述第一左隔离控制模块411的输出端与所述第五开关管330(Q5)的栅极和所述第七开关管350(Q7)的栅极进行连接。所述第一右隔离控制模块412的输入端与所述微控制模块10连接，所述第一右隔离控制模块412的输出端与所述第六开关管340(Q6)的栅极和所述第八开关管360(Q8)的栅极进行连接。所述第一左隔离控制模块411与第一右隔离控制模块412，可以包括隔离光耦或继电器等组成，用以控制所述次级交流输出模块30。
在一个实施例中，所述微控制模块10输出第一控制信号控制所述初级升压模块20将所述初级直流输入电压转换成所述次级高压。所述逆变器100还包括第二隔离控制模块420。所述第二隔离控制模块420的输入端与所述微控制模块10连接。所述第二隔离控制模块420的输出端与所述初级升压模块20的信号控制端连接。所述第二隔离控制模块420用于对所述第一控制信号进行隔离。
本实施例中，所述第二隔离控制模块420用以将所述第一控制信号进行隔离。此时，通过所述第二隔离控制模块420使得所述微控制模块10与所述初级升压模块20之间没有电的连接，进而防止电连接引起的干扰，起到良好的隔离作用。
在一个实施例中，所述第二隔离控制模块420包括第二左隔离控制模块421、第二右隔离控制模块422。所述第二左隔离控制模块421的输入端与所述微控制模块10连接，所述第二左隔离控制模块421的输出端与所述第一开关管220(Q1)的栅极连接。所述第二右隔离控制模块422的输入端与所述微控制模块10连接，所述第二右隔离控制模块422的输出端与所述第二开关管230(Q2)的栅极连接。所述第二左隔离控制模块421与所述第二右隔离控制模块422可以包括隔离光耦或继电器等组成，用以控制所述次级交流输出模块30。
在一个实施例中，所述逆变器100还包括初级电压反馈模块50。所述初级电压反馈模块50与所述初级接入模块60并联连接。所述微控制模块10与所述初级电压反馈模块50的电压信号端连接，用于获取所述初级直流输入电压。
本实施例中，所述初级电压反馈模块50可以包括电阻分压或放大器等组成。所述微控制模块10与所述初级电压反馈模块50的电压信号端连接，采集所述初级直流输入电压信号，并经过高速模数转换模块转成电压数字信号，用于进行分析计算，获得电压调节量与功率调节量，对所述第二控制信号进行调整，数字补偿后控制输出电压。在一个实施例中，所述初级电压反馈模块50包括第二电阻510、第三电阻520。所述第二电阻510与所述第三电阻520串联连接，并与所述初级接入模块60并联连接。所述微控制模块10与所述第二电阻510和所述第三电阻520的连接端进行连接，通过电阻分压的方式采集所述初级直流输入电压。
在一个实施例中，所述逆变器还包括初级电流反馈模块70。所述初级电流反馈模块70与所述初级接入模块60串联连接。所述微控制模块10与所述初级电流反馈模块70的电流信号端连接，用于获取所述初级接入模块60的电流。
本实施例中，所述初级电流反馈模块70可以包括电流采样电阻、互感器或放大器等。所述微控制模块10与所述初级电流反馈模块70的电流信号端连接，采集所述初级电流，并经过高速模数转换模块转成电流数字信号，用于进行分析计算，获得电压调节量与功率调节量，对所述第二控制信号进行调整，数字补偿后控制输出电流和输出功率。
在一个实施例中，所述初级电流反馈模块70包括第一电阻710。所述第一电阻710串联于所述初级接入模块60所在电路。具体地，所述第一电阻710的一端与所述初级接入模块60的负极端连接，并接地。所述第一电阻710的另一端与所述第一开关管220的源极和所述第二开关管230的源极连接。所述微控制模块10与所述第一电阻710的另一端连接，采集所述初级电流。
在一个实施例中，本申请提供一种逆变器控制方法，应用于上述实施例中的所述逆变器100。所述初级升压模块20包括第二变压器210。所述第二变压器210的次级线圈与初级线圈的匝数比Nbus＝Ns:Np。
所述逆变器控制方法包括：
提供基准电压Vref，并获取所述初级直流输入电压Vi；
获取所述第二控制信号的前一个周期的第一开通时间Ton[n-1]和第一关断时间Toff[n-1]，并在所述第一开通时间Ton[n-1]范围内计算第一电压
Figure BDA0003208438640000141
根据所述匝数比Nbus、所述第一电压
Figure BDA0003208438640000142
所述第一开通时间Ton[n-1]以及所述第一关断时间Toff[n-1]，计算第一交流输出电压Vo；
根据所述第一交流输出电压Vo与所述基准电压Vref，计算电压调节量△V；
根据反馈补偿模型与所述电压调节量△V，对所述第一开通时间Ton[n-1]进行调节补偿ΔTon，获得当前周期的第二开通时间Ton[n]；
根据所述第二开通时间Ton[n]调整所述第二控制信号，并根据调整后的所述第二控制信号控制所述次级交流输出模块30输出所述交流输出电压。
本实施例中，所述第一控制信号与所述第二控制信号为脉冲宽度调制信号。根据所述初级直流输入电压Vi，可以获得次级高压Vbus(母线电压)Vbus＝Vi×Nbus。
根据所述匝数比Nbus、所述第一电压
Figure BDA0003208438640000143
所述第一开通时间Ton[n-1]以及所述第一关断时间Toff[n-1]，计算第一交流输出电压Vo为
Figure BDA0003208438640000151
将所述第一交流输出电压Vo与所述基准电压Vref进行比较。从而，根据所述第一交流输出电压Vo与所述基准电压Vref的变化情况，并依据所述反馈补偿模型对所述第二控制信号(PWM2)的开通时间进行调节补偿ΔTon。并且，根据调节补偿ΔTon获得所述第二开通时间Ton[n]。
此时，根据当前周期的所述第二开通时间Ton[n]，对第二控制信号(PWM2)信号进行调整，并通过所述第一隔离控制模块410控制H全桥开关管的通断，进而实现输出恒压。通过监测所述初级直流输入电压Vi，并通过所述电压调节量△V进行高精度调控，调整第二控制信号(PWM2)以驱动开关管(Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8)，实现控制调节逆变输出电压的目的。
在一个实施例中，所述逆变器控制方法还包括：
提供基准功率Pref，并获取所述初级直流输入电压Vi和所述初级接入模块60的初级电流Is；
根据所述初级直流输入电压Vi和所述初级电流Is，计算输入功率Pi＝Vi×Is；
获取所述第二控制信号的前一个周期的周期时间T，并在所述周期时间T内计算第一输入功率
Figure BDA0003208438640000152
根据所述第一输入功率
Figure BDA0003208438640000153
计算第一输出功率
Figure BDA0003208438640000154
其中η为初次级效率转化比；
根据所述第一输出功率与所述基准功率，计算功率调节量△P；
根据所述反馈补偿模型与所述功率调节量△P，对所述第一开通时间Ton[n-1]进行调节补偿ΔTon，获得当前周期的所述第二开通时间Ton[n]；
根据所述第二开通时间Ton[n]调整所述第二控制信号，并根据调整后的所述第二控制信号控制所述次级交流输出模块30输出限定功率。
本实施例中，输出功率Po＝Pi×η。当在所述周期时间T内的所述第一输入功率为
Figure BDA0003208438640000161
时，第一输出功率
Figure BDA0003208438640000162
其中，当η为所述第二变压器210的初次级效率转化比。
将所述第一输出功率Po与所述基准功率Pref进行比较。从而，根据所述第一输出功率Po与所述基准功率Pref的变化情况，并依据所述反馈补偿模型对所述第二控制信号(PWM2)的开通时间进行调节补偿ΔTon。并且，根据调节补偿ΔTon获得所述第二开通时间Ton[n]。
此时，根据当前周期的所述第二开通时间Ton[n]，对第二控制信号(PWM2)信号进行调整，并通过所述第一隔离控制模块410控制H全桥开关管的通断，进而实现限定输出功率。通过监测所述初级直流输入电压Vi和所述初级电流Is，并通过所述功率调节量△P进行高精度调控，调整第二控制信号(PWM2)以驱动开关管(Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8)，实现控制调节逆变输出功率的目的。
通过所述逆变器控制方法，根据所述初级直流输入电压Vi和所述初级电流Is获得当前周期的电压和电流的数字反馈量。从而，在实时PWM波形开通时间范围内的所述第一交流输出电压Vo和第一输出功率Po，并与所述基准电压Vref和所述基准功率Pref进行比较。此时，根据差值通过所述反馈补偿模型确定调节量ΔTon，进而计算出Ton[n]，调整PWM信号以控制开关管的通断，实现恒压、限流、限功率控制。
因此，通过所述逆变器控制方法，采集所述初级直流输入电压Vi和所述初级电流Is的处理速率和公式计算可以获得精确地反馈量ΔTon，进而保证调整后的所述第二控制信号(PWM2)精确控制所述次级交流输出模块30输出所述交流输出电压。
请参阅图3，在一个实施例中，所述反馈补偿模型为：
当Vo>Vref或者Po>Pref时，Ton[n]＝Ton[n-1]-ΔTon；或者
当Vo＝Vref并且Po≤Pref时，Ton[n]＝Ton[n-1]；或者
当Vo<Vref并且Po≤Pref时，Ton[n]＝Ton[n-1]+ΔTon。
本实施例中，所述基准电压Vref和所述基准功率Pref是预设的基准值。当所述第一交流输出电压Vo与所述基准电压Vref差值越大时，ΔTon也越大。其中，上述实施例中，所述电压调节量△V也可以理解为Vo>Vref或者Vo＝Vref或者Vo<Vref的不同变化情况。所述功率调节量△P也可以理解为Po>Pref或者Po≤Pref或者Po≤Pref的不同变化情况。
因此，通过所述逆变器控制方法，可以实时快速获得高精度的反馈量，进而决定输出电压和功率的精度。并且，所述逆变器100采用了所述微控制模块10即可实现逆变器的所有控制功能，降低了成本和节省了空间，更利于高度集成。同时，通过所述逆变器100加快了反应速度，简化了电路结构更容易设计电路，提高了转换效率。
在一个实施例中，所述逆变器100还包括多路数模转换器和多路比较器模块。根据不同的参数规格要求和不同的初级输入电压，可以灵活设定不同的限定电流电压，通过高灵敏度比较器，瞬间实现短路刹车保护和过载保护。
本实施例中，所述微控制模块10可以通过数字信号处理(DSP)编程实现。DSP编程具有较强的灵活性，计算和处理速度快，方便对于精度的控制和调节。
在一个实施例中，数模转换器可以通过高速ADC和DMA实现。高速ADC可以读取大量实时数据，并通过DMA快速传输到DSP处理，具有较强的实时性，并且不占用DSP计算处理时间，可以并行处理数据。在一个实施例中，多路数模转换器和多路比较器模块均通过数字信号处理(DSP)内部实现，进而可以省去通讯和传输时间，更好的实时处理外部信息。
在一个实施例中，所述微控制模块10包括但不限于微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、中央处理器(Center Processor Unit，CPU)、嵌入式微控制器(Micro Controller Unit，MCU)、嵌入式微处理器(Micro Processor Unit，MPU)、嵌入式片上系统(System on Chip，SOC)等。
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种逆变器，其特征在于，包括：
微控制模块(10)；
初级升压模块(20)，所述初级升压模块(20)的信号控制端与所述微控制模块(10)连接，用于控制所述初级升压模块(20)将初级直流输入电压转换成次级高压；所述初级升压模块(20)包括第二变压器(210)，所述第二变压器(210)的次级线圈与初级线圈的匝数比Nbus＝Ns:Np；
次级交流输出模块(30)，所述次级交流输出模块(30)的输入端与所述初级升压模块(20)的输出端连接，所述次级交流输出模块(30)的信号控制端与所述微控制模块(10)连接，所述微控制模块(10)用于控制所述次级交流输出模块(30)将所述次级高压转换成交流输出电压；
所述微控制模块(10)用于提供基准电压Vref，并获取所述初级直流输入电压Vi；获取第二控制信号的前一个周期的第一开通时间Ton[n-1]和第一关断时间Toff[n-1]，并在所述第一开通时间Ton[n-1]范围内计算第一电压
Figure FDA0004053600190000011
根据所述匝数比Nbus、所述第一电压
Figure FDA0004053600190000012
所述第一开通时间Ton[n-1]以及所述第一关断时间Toff[n-1]，计算第一交流输出电压Vo；根据所述第一交流输出电压Vo与所述基准电压Vref，计算电压调节量△V；根据反馈补偿模型与所述电压调节量△V，对所述第一开通时间Ton[n-1]进行调节补偿ΔTon，获得当前周期的第二开通时间Ton[n]；根据所述第二开通时间Ton[n]调整所述第二控制信号，并根据调整后的所述第二控制信号控制所述次级交流输出模块(30)输出所述交流输出电压。
2.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述初级升压模块(20)的输入端与初级接入模块(60)连接，用于将所述初级接入模块(60)的所述初级直流输入电压转换成所述次级高压；
所述微控制模块(10)用于获取所述初级接入模块(60)的初级电流，根据所述初级直流输入电压与所述初级电流获得功率调节量，并根据所述功率调节量调控所述次级交流输出模块(30)。
3.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述微控制模块(10)输出第二控制信号控制所述次级交流输出模块(30)将所述次级高压转换成交流输出电压；所述逆变器还包括：
第一隔离控制模块(410)，所述第一隔离控制模块(410)的输入端与所述微控制模块(10)连接，所述第一隔离控制模块(410)的输出端与所述次级交流输出模块(30)的信号控制端连接；
所述第一隔离控制模块(410)用于对所述第二控制信号进行隔离。
4.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述微控制模块(10)输出第一控制信号控制所述初级升压模块(20)将所述初级直流输入电压转换成所述次级高压；所述逆变器还包括：
第二隔离控制模块(420)，所述第二隔离控制模块(420)的输入端与所述微控制模块(10)连接，所述第二隔离控制模块(420)的输出端与所述初级升压模块(20)的信号控制端连接；
所述第二隔离控制模块(420)用于对所述第一控制信号进行隔离。
5.根据权利要求2所述的逆变器，其特征在于，所述逆变器还包括：
初级电压反馈模块(50)，与所述初级接入模块(60)并联连接；
所述微控制模块(10)与所述初级电压反馈模块(50)的电压信号端连接，用于获取所述初级直流输入电压；
初级电流反馈模块(70)，与所述初级接入模块(60)串联连接；
所述微控制模块(10)与所述初级电流反馈模块(70)的电流信号端连接，用于获取所述初级接入模块(60)的电流。
6.根据权利要求2所述的逆变器，其特征在于，所述逆变器还包括：
辅助电源模块(80)，包括第一变压器(810)，所述第一变压器(810)与所述初级接入模块(60)连接，用于给所述次级交流输出模块(30)提供辅助电压。
7.一种逆变器控制方法，其特征在于，应用于权利要求6所述的逆变器，所述逆变器控制方法包括：
提供基准电压Vref，并获取所述初级直流输入电压Vi；
获取第二控制信号的前一个周期的第一开通时间Ton[n-1]和第一关断时间Toff[n-1]，并在所述第一开通时间Ton[n-1]范围内计算第一电压
Figure FDA0004053600190000031
根据所述匝数比Nbus、所述第一电压
Figure FDA0004053600190000032
所述第一开通时间Ton[n-1]以及所述第一关断时间Toff[n-1]，计算第一交流输出电压Vo；
根据所述第一交流输出电压Vo与所述基准电压Vref，计算电压调节量△V；
根据反馈补偿模型与所述电压调节量△V，对所述第一开通时间Ton[n-1]进行调节补偿ΔTon，获得当前周期的第二开通时间Ton[n]；
根据所述第二开通时间Ton[n]调整所述第二控制信号，并根据调整后的所述第二控制信号控制所述次级交流输出模块(30)输出所述交流输出电压。
8.根据权利要求7所述的逆变器控制方法，其特征在于，根据所述匝数比Nbus、所述第一电压
Figure FDA0004053600190000033
所述第一开通时间Ton[n-1]以及所述第一关断时间Toff[n-1]，计算第一交流输出电压Vo，步骤中，
Figure FDA0004053600190000034
9.根据权利要求7所述的逆变器控制方法，其特征在于，所述逆变器控制方法还包括：
提供基准功率Pref，并获取所述初级直流输入电压Vi和所述初级电流Is；
根据所述初级直流输入电压Vi和所述初级电流Is，计算输入功率Pi＝Vi×Is；
获取所述第二控制信号的前一个周期的周期时间T，并在所述周期时间T内计算第一输入功率
Figure FDA0004053600190000041
根据所述第一输入功率
Figure FDA0004053600190000042
计算第一输出功率
Figure FDA0004053600190000043
其中η为初次级效率转化比；
根据所述第一输出功率与所述基准功率，计算功率调节量△P；
根据所述反馈补偿模型与所述功率调节量△P，对所述第一开通时间Ton[n-1]进行调节补偿ΔTon，获得当前周期的所述第二开通时间Ton[n]；
根据所述第二开通时间Ton[n]调整所述第二控制信号，并根据调整后的所述第二控制信号控制所述次级交流输出模块(30)输出限定功率。
10.根据权利要求9所述的逆变器控制方法，其特征在于，所述反馈补偿模型为：
当Vo>Vref或者Po>Pref时，Ton[n]＝Ton[n-1]-ΔTon；或者
当Vo＝Vref并且Po≤Pref时，Ton[n]＝Ton[n-1]；或者
当Vo<Vref并且Po≤Pref时，Ton[n]＝Ton[n-1]+ΔTon。
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