[发明专利]变频开关序列控制方法、系统、存储介质、装置及应用

说明书

本发明属于变频开关序列控制技术领域，公开了一种变频开关序列控制方法、系统、存储介质、装置及应用，建立一阶连续开关系统模型；设计输入变量u；得到功率元件开关切换序列；得到跟踪误差并分析。系统包括：单相L型逆变器模型，用于建立一阶连续开关系统模型；可控直流电源，用于控制输入变量u的幅值大小；控制板，编写DSP程序使得逆变器中的功率开关元件按所设计的高频开关序列进行导通和关断；带数字滤波功能的示波器，用于观测电流信号和跟踪给定信号，并进行误差分析。本发明跟踪给定信号的动态响应快，在跟定信号发生改变时，有着精确的稳态误差。

技术领域

本发明属于变频开关序列控制技术领域，尤其涉及一种变频开关序列控制方法、系统、存储介质、装置及应用。

背景技术

近几十年，电力电子设备得到了快速的发展，特别在新能源并网系统中有着广泛的应用，在电网系统中使用了MOS管，绝缘栅双极型晶体管等大量功率开关元件。并网逆变器中功率元件的高频开关，使得并网系统成为了开关控制系统，功率元件的开关对并网系统的性能有着很大的影响，并影响着整个并网系统的稳定性。应基于高频开关控制理论充分讨论整个电力系统的稳定性。但是，从理论上讲，没有系统的理论来解决功率元件对整个并网系统稳定性的影响。在设计开关调制方法对电源开关系统稳定性影响时，功率元件的开关损耗也是需要考虑的问题。引起开关损耗的因素有很多，如：电压不平衡、开关元件的高频开关量等；开关损耗主要发生在高频下，实际功率转换器中工作频率范围的不断增加会引起开关损耗，并且往往是电子电力设备效率降低的主要原因，损耗增加会导致器件温度升高，这意味着半导体特性发生变化，并且损坏的风险很高，从而极大地决定了设计的最终性能。而针对电压不平衡，已经提出的减轻静态和动态电压不平衡的大多数方法都会增加晶体管的损耗。目前提出的串联无损耗串联高压开关(LHVS)是减轻电压不平衡从而减少开关损耗。在电网中，将双路有源桥(DAB)拓扑用于中压和高压功率转换以减少开关损耗。

传统的开关调制方法是所谓的脉冲宽度调制(PWM)是通过比较固定频率载波和设计的连续控制器的输出来实现开关控制。为了提高电源开关系统的精度，提出了许多先进的调制方法，例如SPWM和SVPWM等。但是，目前在设计开关控制系统时，业内调制方法只在于设计使得电力系统稳定，并没有理论依据去分析系统的稳定性以及误差分析，没有考虑调制方法对电力系统稳定性的影响。理论上也没有系统的去讨论上述开关调制方法的稳定性和稳态精度。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前在设计开关控制系统时，没有考虑调制方法对电力系统稳定性的影响；理论上也没有系统的去讨论上述开关调制方法的稳定性和稳态精度。

解决以上问题及缺陷的难度为：现有PWM方法是基于面积等效原理，但忽略了给定信号或扰动在调制层面带来的误差影响，从而使得误差不可控制，限制了跟踪精度。

解决以上问题及缺陷的意义为：本发明属于一种新的电力系统调制方法，能够有效分析电力系统稳定性，在存在扰动或者给定信号为时变信号时，不仅能时跟踪误差控制在理想范围，而且为电力系统的调制提供借鉴意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种变频开关序列控制方法、系统、存储介质、装置及应用。

本发明是这样实现的，一种变频开关序列控制方法，所述变频开关序列控制方法包括：

第一步，建立一阶连续开关系统模型；

第二步，设计输入变量u；

第三步，得到功率元件开关切换序列；

当i为偶数时：

当i为奇数时：

其中，0≤k_i≤1，λ为一阶连续系统特征值，λ＞0，U和b为常数，U＞0，T为时间周期，x^*为跟踪给定信号；U为可控直流电源幅值，b由L逆变器参数和逆变器两端等效负载决定，为常数；