[发明专利]一种单相单级式升压逆变器的控制方法

说明书

本发明涉及一种单相单级式升压逆变器的控制方法，包括：获取直流母线电压，通过直流母线电压PI控制器调节单极性三角载波信号频率，实现直流母线电压调节；获取输出电压，通过输出电压PI控制器实现输出波形与幅值控制。与现有方法相比，本发明提供的方法通过改变系统的控制自由度，有效避免了传统PWM+SPWM调制方式下单相单级式升压逆变器在轻载时大范围调节升压占空比而产生的输出波形畸变问题，实用性更强。

技术领域

本发明属于逆变器技术领域，具体涉及一种单相单级式升压逆变器的控制方法。

背景技术

由于光伏电池、燃料电池、蓄电池等直流电源的输出电压较低且变化范围较宽，因而可再生能源分布式发电系统普遍采用Boost变换器级联电压源型逆变器(VSI)的两级式结构。该方案的控制较为简单，但是功率器件数量较多，系统成本较高且效率难以进一步提升。近年来，有学者提出将输入电感L_in经过两个二极管，分别连接到单相VSI各桥臂的中点，从而实现单级升压逆变。该单相单级式升压逆变器通常采用PWM+SPWM调制策略，即一个桥臂工作在PWM方式下，实现直流升压控制；另一桥臂工作在SPWM方式下，实现逆变控制。每经过半个工频周期，桥臂轮换工作方式。上述调制策略存在一个固有的约束条件：升压桥臂的下管占空比D(后统称为升压占空比D)必须大于逆变桥臂的调制比M，否则会产生过调制(调制信号波形与三角载波信号无法完全交截)。当该逆变器轻载运行时，输入电感L_in将进入电流断续模式(DCM)，使得升压能力急剧上升。因此，升压占空比D将大幅度减小，进而不再满足DM的约束条件，导致输出波形因过调制而畸变。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种单相单级式升压逆变器的控制方法，有效解决了传统调制方式下该单相单级式升压逆变器在轻载时的波形畸变问题，具有更强的实用性。

为实现上述目的，现提出的方案如下：

一种单相单级式升压逆变器的控制方法，所述单相单级式升压逆变器工作在输入电感电流断续模式，其特征在于，包括以下步骤：

S1.通过直流母线电压控制器G_udc(s)对直流母线电压u_dc进行调节，产生第一控制信号u_c1；

S2.通过输出电压控制器G_uo(s)对输出电压u_o进行调节，输出第二控制信号u_c2；

S3.将所述第一控制信号u_c1经单极性三角载波发生器V_tri产生单极性三角载波信号u_cr；所述单极性三角载波信号u_cr的频率f_s可变，且频率f_s在数值上等于第一控制信号u_c1；

S4.将所述第二控制信号u_c2的正弦正半波作为第一正弦半波信号u_a，将所述第二控制信号u_c2的正弦负半波信号取绝对值，得到第二正弦半波信号u_b；

具体的，将所述第二控制信号u_c2经过极性判断后，拆解成正弦正、负半波的两路信号，正弦正半波作为第一正弦半波信号u_a，正弦负半波信号取绝对值，得到第二正弦半波信号u_b；其中，所述第一正弦半波信号u_a和第二正弦半波信号u_b相位上互差180°；

S5.将所述第一正弦半波信号u_a和第二正弦半波信号u_b均叠加直流偏置U_rdc，分别得到第一调制信号u_ra和第二调制信号u_rb；