CN112865583B - 单相离网逆变器的控制方法、***、电子设备及存储介质 - Google Patents

单相离网逆变器的控制方法、***、电子设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种单相离网逆变器的控制方法、***、电子设备及存储介质，通过辨识出来的交流负载的阻抗特性为至少两种逆变器控制方式分配权重因子，因此可以利用各个逆变器控制方式及其对应的权重因子计算占空比信息，利用所有占空比信息进行叠加得到的实际占空比信息得到控制单相离网逆变器中的各个功率开关管的占空比信号，本发明采用至少两种逆变器控制方式对单相离网逆变器进行多元混合控制，并且可在线调整三种逆变器控制方式的权重，以保证在不同交流负载情况下的输出电压的波形质量和输出电压的稳定性。

Description

单相离网逆变器的控制方法、***、电子设备及存储介质
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种单相离网逆变器的控制方法、***、电子设备及存储介质。
背景技术
车载充电机作为电动汽车的核心部件，承担了为电动汽车补充能量的重任，同时随着V2L(Vehicle to Load，车辆到电网)技术的兴起及迅猛发展，离网逆变功能已逐渐成为车载充电机的标配功能之一，该功能满足了电动汽车用户在户外使用家用电器的需求。对于离网逆变功能来说，目前通常通过单相离网逆变器来实现，但是对单相离网逆变器进行控制时主要存在以下问题：
(1)V2L应用中，家用电器等交流负载种类多变，交流负载特性复杂，使用工况众多，属于强非线性的复杂***，其数学模型无法建立，难以使用任一种逆变器控制方式保证在不同负载情况下的输出波形的质量。
(2)传统的PI控制可以无静差地跟踪阶跃信号，但对于单相离网逆变器来说，采样得到的电压采样信号及电流采样信号均是交流信号，如果单靠传统的PI控制器，无法跟踪电压采样信号及电流采样信号。
(3)整流***流负载往往在整流桥后带有大电容，当整流***流负载中的整流桥导通后，逆变输出的电压会瞬间被该电容电压钳位，导致逆变输出的电压畸变，传统的PI控制难以抑制周期性的电压畸变。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单相离网逆变器的控制方法、***、电子设备及存储介质，以解决背景技术中提到的问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种单相离网逆变器的混合控制方法，所述单相离网逆变器连接在动力电池与交流负载之间，用于将所述动力电池输出的直流电压转换为交流电压后为所述交流负载供电，包括：
根据所述交流负载的阻抗特性为至少两种逆变器控制方式分配权重因子；
利用各个逆变器控制方式及其对应的权重因子计算占空比信息，每个逆变器控制方式均计算出一个占空比信息；
将计算出的所有占空比信息进行叠加，以得到实际占空比信息；以及，
根据所述实际占空比信息得到控制所述单相离网逆变器中的各个功率开关管的占空比信号。
可选的，所述单相离网逆变器通过滤波器与所述交流负载连接，获取所述交流负载的阻抗特性的步骤包括：
对所述滤波器的输出的电压及电流进行采样得到电压采样信号及电流采样信号；以及，
根据所述电压采样信号及所述电流采样信号辨识出所述交流负载的阻抗特性。
可选的，根据所述电压采样信号及所述电流采样信号判定所述交流负载的阻抗特性的步骤包括：
分别获取所述电压采样信号及所述电流采样信号的幅值信息和相位信息；以及，
根据所述电压采样信号及所述电流采样信号的幅值信息和相位信息得到所述交流负载的阻抗信息，其中，所述阻抗信息包括阻抗类型、阻抗实部信息及阻抗虚部信息。。
可选的，分别获取所述电压采样信号及所述电流采样信号的幅值信息和相位信息的步骤包括：
分别获取所述电压采样信号及所述电流采样信号的不同频谱的正交信号；以及，
分别利用锁相环对所述电压采样信号及所述电流采样信号的不同频谱的正交信号进行锁相，以得到所述电压采样信号及所述电流采样信号的幅值信息和相位信息。
可选的，根据所述电压采样信号及所述电流采样信号的不同频谱的幅值信息和相位信息利用预设的辨识算法得到所述交流负载的阻抗信息；
或者，根据所述电压采样信号及所述电流采样信号的幅值信息和相位信息直接计算出所述交流负载的阻抗信息。
可选的，所述预设的辨识算法包括最小二乘法、阶跃响应法、脉冲响应法、频率响应法、相关分析法、谱分析法、卡尔曼滤波法或粒子群优化法。
可选的，所述逆变器控制方式包括电压/电流环控制方式、智能迭代控制方式或电压前馈控制方式。
可选的，所述电压/电流环控制方式包括电压电流双环控制方式、电压单环控制方式或电流环控制方式。
可选的，根据所述交流负载的阻抗特性为至少两种逆变器控制方式分配权重因子的步骤包括：
分别为所述电压/电流环控制方式、智能迭代控制方式及电压前馈控制方式的权重因子预置默认值；
根据所述交流负载的阻抗特性判定所述交流负载的类型；以及，
当所述交流负载为纯容性或纯感性负载时，减小所述电压/电流环控制方式及所述智能迭代控制方式的默认值，保持所述电压前馈控制方式的默认值；当所述交流负载为纯阻性负载时，保持所述电压/电流环控制方式、智能迭代控制方式及电压前馈控制方式的默认值；当所述交流负载为整流性负载时，减小所述电压/电流环控制方式的默认值，增大所述智能迭代控制方式的默认值，减小或保持所述电压前馈控制方式的默认值。
可选的，利用所述电压电流双环控制方式及其对应的权重因子计算占空比信息的步骤包括：
将所述电压采样信号与一参考电压信号作差得到电压误差信号；
对所述电压误差信号进行R控制，得到基础参考电流信号；
利用所述电压电流双环控制方式的权重因子以及第一预定幅值限值对所述基础参考电流信号进行幅值限制，以输出参考电流信号；
将所述参考电流信号与所述电流采样信号作差得到电流误差信号；
对所述电流误差信号进行R控制，得到第一基础占空比信息；以及，
利用第二预定幅值限值对所述第一基础占空比信息进行幅值限制，以得到第一占空比信息。
可选的，利用所述电压电流双环控制方式及其对应的权重因子计算占空比信息的步骤包括：
将所述电压采样信号与一参考电压信号作差得到电压误差信号；
对所述电压误差信号进行R控制，得到基础参考电流信号；
利用第一预定幅值限值对所述基础参考电流信号进行幅值限制，以输出参考电流信号；
将所述参考电流信号与所述电流采样信号作差得到电流误差信号；
对所述电流误差信号进行R控制，得到第一基础占空比信息；以及，
利用所述电压电流双环控制方式的权重因子以及第二预定幅值限值对所述第一基础占空比信息进行幅值限制，以得到第一占空比信息。
可选的，利用所述电压单环控制方式及其对应的权重因子计算占空比信息的步骤包括：
将所述电压采样信号与一参考电压信号作差得到电压误差信号；
对所述电压误差信号进行R控制，得到第一基础占空比信息；
利用所述电压单环控制方式的权重因子以及第三预定幅值限值对所述第一基础占空比信息进行幅值限制，以得到第一占空比信息。
可选的，对所述电压误差信号或对所述电流误差信号进行的R控制均包括：PR控制、PIR控制、PDR控制、PIDR控制、IR控制、IDR控制、DR控制或单独R控制。
可选的，利用所述智能迭代控制方式及其对应的权重因子计算占空比信息的步骤包括：
将所述电压采样信号与一参考电压信号作差得到电压误差信号；
对所述电压误差信号进行自适应学习律迭代控制以得到第二基础占空比信息；
利用所述智能迭代控制方式的权重因子以及第四预定幅值限值对所述第二基础占空比信息进行幅值限制，以得到第二占空比信息。
可选的，所述自适应学习律包括开环/闭环P型迭代学习律、开环/闭环PI型迭代学习律、开环/闭环PD型迭代学习律、高阶迭代学习律或最优迭代学习律。
可选的，所述单相离网逆变器通过直流变换器与所述动力电池连接，利用所述电压前馈控制方式及其对应的权重因子计算占空比信息的步骤包括：
对所述直流变换器的输出的电压进行采样得到母线直流电压信号；
将所述母线直流电压信号与一参考电压信号相除得到第三基础占空比信息；
利用所述电压前馈控制方式的权重因子及第五预定幅值限值对所述第三基础占空比信息进行幅值限制，以得到第三占空比信息。
可选的，根据所述实际占空比信息得到控制所述单相离网逆变器中的各个功率开关管的占空比信号的步骤包括：
获取所述参考电压信号的过零点信息及正负半周的信息；
根据所述实际占空比信息及所述参考电压信号的过零点信息及正负半周的信息计算出控制所述功率开关管中的快速管的第一占空比信息以及控制所述功率开关管中的慢速管的第二占空比信息；
根据所述第一占空比信息生成控制所述快速管的第一占空比信号，根据所述第二占空比信息生成控制所述慢速管的第二占空比信号。
可选的，所述占空比信号为单极性的占空比信号或双极性的占空比信号。
本发明还提供了一种单相离网逆变器的控制***，所述单相离网逆变器连接在动力电池与交流负载之间，用于将所述动力电池输出的直流电压转换为交流电压后为所述交流负载供电，包括：
负载特性辨识模块，用于根据所述交流负载的阻抗特性为至少两种逆变器控制方式分配权重因子；
至少两个逆变器控制模块，分别用于利用逆变器控制方式及其对应的权重因子计算占空比信息，每个所述逆变器控制模块均计算出一个占空比信息；
叠加模块，用于将计算出的所有占空比信息进行叠加，以得到实际占空比信息；以及，
占空比输出模块，用于根据所述实际占空比信息得到控制所述单相离网逆变器中的各个功率开关管的占空比信号。
本发明还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
一个或多个执行器；以及，
存储器，用于存储一个或多个程序；以及，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个执行器执行，使得所述一个或多个执行器实现所述单相离网逆变器的控制方法。
本发明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内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述单相离网逆变器的控制方法。
本发明提供的单相离网逆变器的控制方法、***、电子设备及存储介质具有如下有益效果：
(1)通过交流负载的阻抗特性为至少两种逆变器控制方式分配权重因子，因此可以利用各个逆变器控制方式及其对应的权重因子计算占空比信息，利用所有占空比信息进行叠加得到的实际占空比信息得到控制单相离网逆变器中的各个功率开关管的占空比信号，本发明采用至少两种逆变器控制方式对单相离网逆变器进行多元混合控制，并且可在线调整三种逆变器控制方式的权重，以保证在不同交流负载情况下的输出电压的波形质量和输出电压的稳定性。
(2)通过R控制跟踪电压采样信号和电流采样信号，可以准确地反映交流信号的动力学特性，提升逆变输出电压的动态响应。
(3)增加智能迭代控制方式，基于自适应学习律对电压误差信号进行自适应学习律迭代控制，随着迭代次数的增加，逐渐增大逆变输出电压被电容钳位处的占空比，防止整流性的交流负载所包含大电容导致逆变输出电压被钳位，逐渐缓解甚至消除逆变输出电压畸变问题，提升所述单相离网逆变器在不同交流负载下的适应性能力。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的单相离网逆变器的混合控制方法的流程图；
图2为本发明实施例一提供的单相离网逆变器的混合控制***的结构框图；
图3为本发明实施例一提供的负载特性辨识模块的示意图；
图4为本发明实施例一提供的电压外环控制模块及电流内环控制模块的示意图；
图5为本发明实施例一提供的智能迭代控制模块的示意图；
图6为本发明实施例一提供的电压前馈控制模块的示意图；
图7为本发明实施例一提供的叠加模块及占空比输出模块的示意图；
图8为本发明实施例二提供的电压外环控制模块及电流内环控制模块的示意图；
图9为本发明实施例三提供的单相离网逆变器的混合控制***的结构框图；
图10为本发明实施例三提供的电压外环控制模块的示意图；
图11为本发明实施例四提供的电子设备的结构框图；
10-动力电池；20-直流变换器；30-单相离网逆变器；40-滤波器；50-EMI滤波器；60-交流负载；901-处理器；902-存储器；903-通信接口；904-通信总线；
71-电压电流采样模块；72-负载特性辨识模块；721-交流电压正交信号生成单元；722-交流电压锁相环单元；723-交流电流正交信号生成单元；724-交流电流锁相环单元；725-最小二乘参数辨识单元；726-权重因子分配单元；73-电压外环控制模块；731-第一交流电压参考信号生成单元；732-第一减法器；733-第一R控制单元；734-电流参考限幅单元；74-电流内环控制模块；741-第二减法器；742-第二R控制单元；743-第一占空比限幅单元；75-智能迭代控制模块；751-自适应学习律控制单元；752-控制变量存储单元；753-第二占空比限幅单元；76-电压前馈控制模块；761-母线电压计算单元；762-除法器；763-第三占空比限幅单元；77-叠加模块；771-加法器；78-占空比输出模块；781-正负半周判断单元；782-快速管占空比调制单元；783-慢速管占空比调制单元；784-快速管上管占空比输出单元；785-快速管下管占空比输出单元；786-慢速管上管占空比输出单元；787-慢速管下管占空比输出单元；79-电压单环控制模块；791-第二交流电压参考信号生成单元；792-第三减法器；793-第三R控制单元；794-第四占空比限幅单元；
Vout-电压采样信号；Iout-电流采样信号；ΔV-电压误差信号；ΔI-电流误差信号；Vref-参考电压信号；Iref’-基础参考电流信号；Iref-参考电流信号；Ua-母线直流电压信号；
W1-第一权重因子；W2-第二权重因子；W3-第三权重因子；PWM1’-第一基础占空比信息；PWM1-第一占空比信息；PWM2’-第二基础占空比信息；PWM2-第二占空比信息；PWM3’-第三基础占空比信息；PWM3-第三占空比信息；PWM-实际占空比信息；
Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6：功率开关管；
S1、S2、S3、S4、S5、S6：控制功率开关管Q1、功率开关管Q2、功率开关管Q3、功率开关管Q4、功率开关管Q5、功率开关管Q6的占空比信号。
具体实施方式
为了使得本实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实施例的附图，对本实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
为了保持本实施例的以下说明清楚且简明，本实施例省略了部分已知功能和已知部件的详细说明。
实施例一
图1为本发明提供的单相离网逆变器的混合控制方法的流程图，图2为本发明提供的单相离网逆变器的混合控制***的结构框图。如图1及图2所示，本实施例提供了一种单相离网逆变器的混合控制方法及***，需要说明的是，本实施例的单相离网逆变器的控制方法可应用于本实施例的单相离网逆变器的控制***，该单相离网逆变器的控制***可被配置于电子设备上。其中，该电子设备可以是个人计算机、移动终端等，该移动终端可以是手机、平板电脑等具有各种操作***的硬件设备。
如图2所示，所述单相离网逆变器的混合控制***例如是应用在电动汽车的车载充电机中，所述充电电路车载充电机还包括动力电池10、直流变换器20、单相离网逆变器30、滤波器40及EMI滤波器50。其中，所述动力电池10的输出端与所述直流变换器20的输入端连接，所述直流变换器20的输出端与所述单相离网逆变器30的输入端连接，所述单相离网逆变器30的输出端与所述滤波器40的输入端连接，所述滤波器40的输出端与所述EMI滤波器50的输入端连接，所述EMI滤波器50的输出端与交流负载60连接。所述动力电池10向所述直流变换器20提供直流电压，所述直流变换器20对所述直流电压进行升压、斩波，从而将所述直流电压转换为母线直流电压，所述单相离网逆变器30将所述母线直流电压转换为交流电压(例如是220V的交流电压)，所述滤波器40用于滤除所述交流电压中的开关频率及其临近频带的谐波，所述EMI滤波器50用于抑制所述交流电压中电磁干扰，并为交流负载60供电，所述单相离网逆变器的混合控制***用于输出控制所述单相离网逆变器30中的各个功率开关管的占空比信号，从而控制各个功率开关管的通断。
具体的，请继续参阅图1，所述单相离网逆变器30包括三相，每相均具有两个功率开关管，共计6个功率开关管，每个功率开关管上均反向串联一二极管。6个功率开关管分别为功率开关管Q1、功率开关管Q2、功率开关管Q3、功率开关管Q4、功率开关管Q5及功率开关管Q6。所述功率开关管Q1的发射极与所述功率开关管Q2的集电极连接后作为第一相的输出端，所述功率开关管Q3的发射极与所述功率开关管Q4的集电极连接后作为第二相的输出端，所述功率开关管Q5的发射极与所述功率开关管Q6的集电极连接后作为第三相的输出端。第一相的输出端与第二相的输出端相连后与第三相的输出端共同构成所述单相离网逆变器30的输出端。所述功率开关管Q1的集电极、所述功率开关管Q3的集电极和所述功率开关管Q5的集电极连接后以及所述功率开关管Q2的发射极、所述功率开关管Q4的发射极和所述功率开关管Q6的发射极连接后作为所述单相离网逆变器30的输入端。如此，所述单相离网逆变器30构成两相交错并联的连接结构，其中，所述功率开关管Q1、功率开关管Q2、功率开关管Q3、功率开关管Q4为快速管，所述功率开关管Q5及功率开关管Q6为慢速管。
应理解，本发明不限于第一相的输出端与第二相的输出端相连后与第三相的输出端共同构成所述单相离网逆变器30的输出端，也可以第一相的输出端与第三相的输出端相连后与第二相的输出端共同构成所述单相离网逆变器30的输出端，或者也可以第二相的输出端与第三相的输出端相连后与第一相的输出端共同构成所述单相离网逆变器30的输出端；并且，并联的两相上的功率开关管均为快速管，另一相上的功率开关管均为慢速管，此处不再过多赘述。
请参阅图1，所述单相离网逆变器的混合控制方法包括：
执行步骤S100：根据所述交流负载60的阻抗特性为至少两种逆变器控制方式分配权重因子；
步骤S200：利用各个所述逆变器控制方式及其对应的权重因子计算占空比信息，每个所述逆变器控制方式均计算出一个占空比信息；
步骤S300：将计算出的所有所述占空比信息进行叠加，以得到实际占空比信息PWM；以及，
步骤S400：根据所述实际占空比信息PWM得到控制所述单相离网逆变器30中的各个功率开关管的占空比信号。
基于此，如图2所示，本实施例中的所述单相离网逆变器的混合控制***包括：
负载特性辨识模块72，用于根据所述交流负载60的阻抗特性为至少两种逆变器控制方式分配权重因子；
至少两个逆变器控制模块，分别用于利用所述逆变器控制方式及其对应的权重因子计算占空比信息，每个所述逆变器控制模块均计算出一个占空比信息；
叠加模块77，用于将计算出的所有所述占空比信息进行叠加，以得到实际占空比信息PWM；以及，
占空比输出模块78，用于根据所述实际占空比信息PWM得到控制所述单相离网逆变器30中的各个功率开关管的占空比信号。
本实施例中，所述逆变器控制方式包括电压/电流环控制方式、智能迭代控制方式或电压前馈控制方式三种，本实施例中，所述电压/电流环控制方式为电压电流双环控制方式。基于此，如图2所示，本实施例中的逆变器控制模块包括电压外环控制模块73、电流内环控制模块74、智能迭代控制模块75及电压前馈控制模块76，其中，所述电压外环控制模块73及所述电流内环控制模块74用于执行电压/电流环控制方式，所述智能迭代控制模块75用于执行智能迭代控制方式，所述电压前馈控制模块76用于执行电压前馈控制方式。
作为可选实施例，所述逆变器控制方式也可以是2种、3种或5种等，所述电压/电流环控制方式也可以为电压单环控制方式，此处不再一一举例说明。
应理解，本发明通过交流负载60的阻抗特性为至少两种逆变器控制方式分配权重因子，因此可以利用各个所述逆变器控制方式及其对应的权重因子计算占空比信息，利用所有占空比信息进行叠加得到的实际占空比信息PWM得到控制所述单相离网逆变器30中的各个功率开关管的占空比信号。本发明采用至少两种逆变器控制方式对单相离网逆变器30进行多元混合控制，并且可在线调整各个所述逆变器控制方式的权重，以保证在不同交流负载60情况下的输出电压的波形质量和输出电压的稳定性。
请继续参阅图2，本实施例中，所述单相离网逆变器的混合控制***还包括电压电流采样模块71，用于对所述滤波器40的输出的电压及电流进行采样得到电压采样信号Vout及电流采样信号Iout。
具体而言，所述电压电流采样模块71的输入端与所述滤波器40的输出端连接，所述电压电流采样模块71的输出端与所述负载特性辨识模块72、电压外环控制模块73及所述电流内环控制模块74的输入端连接；所述负载特性辨识模块72的输出端与所述电压外环控制模块73、智能迭代控制模块75及电压前馈控制模块76的输入端连接；所述电压外环控制模块73的输出端与所述电流内环控制模块74及所述智能迭代控制模块75的输入端连接；所述电流内环控制模块74的输出端与所述占空比输出模块78的输入端连接；所述智能迭代控制模块75的输出端与所述占空比输出模块78的输入端连接；所述电压前馈控制模块76的输出端与所述占空比输出模块78的输入端连接；所述占空比输出模块78的输出端与所述单相离网逆变器30中的6个功率开关管的栅极对应连接。
首先，执行步骤S100，对所述滤波器40的输出的电压及电流进行采样得到电压采样信号Vout及电流采样信号Iout。本实施例中，所述滤波器40为LC滤波器40，所述LC滤波器40包括并联的电感和电容，所述电压电流采样模块71对电容电压和以及电感电流进行采样并进行模数转换，得到所述电压采样信号Vout和所述电流采样信号Iout。同时，所述电压电流采样模块71为所述负载特性辨识模块72提供所述电压采样信号Vout和电流采样信号Iout、为所述电压外环控制模块73提供所述电压采样信号Vout以及为所述电流内环控制模块74提供所述电流采样信号Iout。
所述负载特性辨识模块72根据所述电压采样信号Vout和所述电流采样信号Iout对所述交流负载60的阻抗特性进行辨识，并基于所述交流负载60的阻抗特性向所述电压外环控制模块73输出第一权重因子W1、向所述智能迭代控制模块75输出第二权重因子W2以及向所述电压前馈控制模块76输出第三权重因子W3。
本实施例中，所述负载特性辨识模块72可以获取所述电压采样信号Vout及所述电流采样信号Iout的幅值信息和相位信息，并根据所述电压采样信号Vout及所述电流采样信号Iout的幅值信息和相位信息得到所述交流负载60的阻抗信息。进一步地，为了获取所述电压采样信号Vout及所述电流采样信号Iout的幅值信息和相位信息，本实施例通过获取所述电压采样信号Vout及所述电流采样信号Iout的不同频谱的正交信号，并分别利用锁相环对所述电压采样信号Vout及所述电流采样信号Iout的不同频谱的正交信号进行锁相，以得到所述电压采样信号Vout及所述电流采样信号Iout的幅值信息和相位信息。接下来，根据所述电压采样信号Vout及所述电流采样信号Iout的幅值信息和相位信息利用预设的辨识算法得到所述交流负载60的阻抗信息。其中，所述阻抗信息包括阻抗类型、阻抗实部信息及阻抗虚部信息。
图3为本实施例提供的负载特性辨识模块72的示意图。如图3所示，所述负载特性辨识模块72包括交流电压正交信号生成单元721、交流电压锁相环单元722、交流电流正交信号生成单元723、交流电流锁相环单元724、最小二乘参数辨识单元725及权重因子分配单元726。
具体而言，所述交流电压正交信号生成单元721的输入端作为所述负载特性辨识模块72的一个输入端与所述电压电流采样模块71的输出端连接，用于输入所述电压采样信号Vout，所述交流电压正交信号生成单元721的输出端与所述交流电压锁相环单元722的输入端连接，所述交流电压锁相环单元722的输出端与所述最小二乘参数辨识单元725的输入端连接。所述交流电压正交信号生成单元721用于对所述电压采样信号Vout进行处理，并生成所述电压采样信号Vout的不同频谱的正交信号；所述交流电压锁相环单元722根据所述电压采样信号Vout的不同频谱的正交信号得到所述电压采样信号Vout的幅值信息和相位信息，并将所述电压采样信号Vout的幅值信息和相位信息输入所述最小二乘参数辨识单元725中。
类似的，所述交流电流正交信号生成单元723的输入端作为所述负载特性辨识模块72的另一个输入端与所述电压电流采样模块71的输出端连接，用于接收所述电流采样信号Iout，所述交流电流正交信号生成单元723的输出端与所述交流电流锁相环单元724的输入端连接，所述交流电流锁相环单元724的输出端与所述最小二乘参数辨识单元725的输入端连接。所述交流电流正交信号生成单元723用于对所述电流采样信号Iout进行处理，并生成所述电流采样信号Iout的不同频谱的正交信号；所述交流电流锁相环单元724根据所述电流采样信号Iout的不同频谱的正交信号得到所述电流采样信号Iout的幅值信息和相位信息，并将所述电流采样信号Iout的幅值信息和相位信息输入所述最小二乘参数辨识单元725中。
进一步地，所述最小二乘参数辨识单元725的输出端与所述权重因子分配单元726的输入端连接，所述权重因子分配单元726的输出端作为所述负载特性辨识模块72的输出端，与所述电压外环控制模块73、智能迭代控制模块75及电压前馈控制模块76的输入端连接。所述最小二乘参数辨识单元725根据所述电压采样信号Vout的幅值信息和相位信息以及所述电流采样信号Iout的幅值信息和相位信息辨识出所述交流负载60的阻抗信息，并将所述交流负载60的阻抗信息输入所述权重因子分配单元726中；所述权重因子分配单元726根据所述交流负载60的阻抗信息即可分配出所述第一权重因子W1、第二权重因子W2及所述第三权重因子W3，并将所述第一权重因子W1、第二权重因子W2及所述第三权重因子W3分别输入所述电压外环控制模块73、智能迭代控制模块75及电压前馈控制模块76中。
具体而言，所述最小二乘参数辨识单元725中预置负载阻抗模型，所述负载阻抗模型例如可以用公式A+Bi表示，其中A为实部，B为虚部。所述最小二乘参数辨识单元725可以辨识出所述电压采样信号Vout及所述电流采样信号Iout的A和B参数，并输入所述权重因子分配单元726中。所述权重因子分配单元726可以根据所述电压采样信号Vout及所述电流采样信号Iout的A和B参数辨识出所述交流负载60的负载类型(纯容性负载、纯感性负载、纯阻性负载或整流性负载)，并根据所述交流负载60的负载类型分配权重因子。
具体而言，所述权重因子分配单元726内分别为所述电压/电流环控制方式、智能迭代控制方式及电压前馈控制方式的权重因子预置了默认值，当所述交流负载为纯容性或纯感性负载时，减小所述电压/电流环控制方式及所述智能迭代控制方式的默认值，保持所述电压前馈控制方式的默认值；当所述交流负载为纯阻性负载时，保持所述电压/电流环控制方式、智能迭代控制方式及电压前馈控制方式的默认值；当所述交流负载为整流性负载时，减小所述电压/电流环控制方式的默认值，增大所述智能迭代控制方式的默认值，减小或保持所述电压前馈控制方式的默认值。最后权重因子分配单元726输出所述电压/电流环控制方式、智能迭代控制方式及电压前馈控制方式的权重因子。
可以理解的是，本实施例中，预设的辨识算法为最小二乘法，也即，采用最小二乘法辨识出所述交流负载60的阻抗信息，作为可选实施例，也可以采用其他辨识算法得到所述交流负载60的阻抗信息，例如阶跃响应法、脉冲响应法、频率响应法、相关分析法、谱分析法、卡尔曼滤波法或粒子群优化法等；当然，还可以根据所述电压采样信号Vout及所述电流采样信号Iout的幅值信息和相位信息直接计算出所述交流负载60的阻抗信息，此处不再过多赘述。
接下来，执行步骤S200，利用所述电压/电流环控制方式及所述第一权重因子W1计算出第一占空比信息PWM1，利用所述智能迭代控制方式及所述第二权重因子W2计算出第二占空比信息PWM2，利用所述电压前馈控制方式及所述第三权重因子W3计算出第三占空比信息PWM3。
本实施例中，在利用所述电压/电流环控制方式及所述第一权重因子W1计算出第一占空比信息PWM1时，将所述电压采样信号Vout与一参考电压信号Vref作差得到电压误差信号ΔV，再对所述电压误差信号ΔV进行R控制，得到基础参考电流信号Iref’，然后利用所述第一权重因子W1以及第一预定幅值限值对所述基础参考电流信号Iref’进行幅值限制，以输出参考电流信号Iref；将所述参考电流信号Iref与所述电流采样信号Iout作差得到电流误差信号ΔI；接着对所述电流误差信号ΔI进行R控制，得到第一基础占空比信息；再利用第二预定幅值限值对所述基础占空比信息进行幅值限制，以得到所述第一占空比信息PWM1。
基于此，请继续参阅图2，所述电压外环控制模块73将所述电压采样信号Vout与所述参考电压信号Vref进行作差得到所述电压误差信号ΔV，并将所述电压误差信号ΔV输入所述智能迭代控制模块75中，以及根据所述电压误差信号ΔV及所述第一权重因子W1生成所述参考电流信号Iref，并将所述参考电流信号Iref输入所述电流内环控制模块74中。
图4为本实施例提供的电压外环控制模块73及电流内环控制模块74的示意图。结合图2及图4所示，所述电压外环控制模块73包括第一交流电压参考信号生成单元731、第一减法器732、第一R控制单元733及电流参考限幅单元734。
具体而言，所述第一交流电压参考信号生成单元731的输出端与所述第一减法器732的一个输入端连接，所述第一减法器732的另一个输入端作为所述电压外环控制模块73的一个输入端，与所述电压电流采样模块71的输出端连接，用于接收所述电压采样信号Vout。所述第一减法器732的输出端与所述第一R控制单元733的输入端连接，同时，所述第一减法器732的输出端也作为所述电压外环控制模块73一个输出端，与所述智能迭代控制模块75的一个输入端连接；所述第一R控制单元733的输出端与所述电流参考限幅单元734的一个输入端连接，所述电流参考限幅单元734的另一个输入端作为所述电压外环控制模块73的另一个输入端，与所述负载特性辨识模块72的输出端连接，用于接收所述第一权重因子W1。所述电流参考限幅单元734的输出端作为所述电压外环控制模块73的输出端。
请继续参阅图2及图4，所述第一交流电压参考信号生成单元731用于生成所述参考电压信号Vref，所述第一减法器732将所述电压采样信号Vout与所述参考电压信号Vref作差得到所述电压误差信号ΔV，所述第一减法器732将所述电压误差信号ΔV分别输入所述第一R控制单元733及所述智能迭代控制模块75中。所述第一R控制单元733对所述电压误差信号ΔV进行谐振控制，生成基础参考电流信号Iref’并输出至所述电流参考限幅单元734中。所述电流参考限幅单元734内部预设第一预定幅值限值，利用所述第一权重因子W1与所述第一预定幅值限值对所述基础参考电流信号Iref’进行幅值限制，以生成所述参考电流信号Iref。
所述电流内环控制模块74将所述电流采样信号Iout与所述电流参考信号作差得到电流误差信号ΔI，并根据所述电流误差信号ΔI生成所述第一占空比信息PWM1，并将所述第一占空比信息PWM1输入所述占空比输出模块78中。
结合图2及图4，所述电流内环控制模块74包括第二减法器741、第二R控制单元742及第一占空比限幅单元743。
具体而言，所述第二减法器741的输入端作为所述电流内环控制模块74的输入端，与所述电流参考限幅单元734的输出端及所述电压电流采样模块71的输出端连接，用于接收所述参考电流信号Iref及所述电流采样信号Iout，所述第二减法器741的输出端与所述第二R控制单元742的输入端连接，所述第二R控制单元742的输出端与所述第一占空比限幅单元743的输入端连接，所述第一占空比限幅单元743的输出端作为所述电流内环控制模块74的输出端，与所述占空比输出模块78连接。
所述第二减法器741将所述电流采样信号Iout与所述参考电流信号Iref作差后生成电流误差信号ΔI。所述第二R控制单元742对所述电流误差信号ΔI进行谐振调节，生成第一基础占空比信息PWM1’。所述第一占空比限幅单元743内部预设第二预定幅值限值，利用所述第二预定幅值限值对所述第一基础占空比信息PWM1’进行幅值限制，以生成所述第一占空比信息PWM1。
本实施例中，通过R控制跟踪电压采样信号Vout和电流采样信号Iout，可以准确地反映交流信号的动力学特性，提升逆变输出电压的动态响应。
本实施例中，对所述电压误差信号ΔV或对所述电流误差信号ΔI进行的R控制均是单独R控制，作为可选实施例，对所述电压误差信号ΔV或对所述电流误差信号ΔI进行的R控制还可以是PR控制、PIR控制、PDR控制、PIDR控制、IR控制、IDR控制或DR控制等，此处不再一一举例说明。
在利用所述智能迭代控制方式及所述第二权重因子W2计算出第二占空比信息PWM2时，将所述电压采样信号Vout与所述参考电压信号Vref作差得到电压误差信号ΔV，再对所述电压误差信号ΔV进行自适应学习律迭代控制以得到第二基础占空比信息PWM2’，利用所述智能迭代控制方式的权重因子以及第四预定幅值限值对所述第二基础占空比信息PWM2’进行幅值限制，以得到第二占空比信息PWM2。
图5为本实施例提供的智能迭代控制模块75的示意图。结合图2及图5所示，所述智能迭代控制模块75包括自适应学习律控制单元751、控制变量存储单元752及第二占空比限幅单元753。
具体而言，所述自适应学习律控制单元751的输入端作为所述智能迭代控制模块75的一个输入端，与所述第一减法器732的输出端连接，用于接收所述电压误差信号ΔV，所述自适应学习律控制单元751的输出端与所述控制变量存储单元752的输入端连接，所述控制变量存储单元752的输出端与所述第二占空比限幅单元753的一个输入端以及所述自适应学习律控制单元751的反馈端连接。所述第二占空比限幅单元753的另一输入端作为所述智能迭代控制模块75的另一个输入端，与所述权重因子分配单元726的输出端连接，用于接收所述第二权重因子W2，所述第二占空比限幅单元753的输出端作为所述智能迭代控制模块75的输出端。
请继续参阅图2及图5，所述自适应学习律控制单元751用于根据所述电压误差信号ΔV以及所述控制变量存储单元752输出的第k时刻控制量uk(t)进行内部自适应学习律迭代控制，并输出第k+1时刻控制量uk+1(t)，第k+1时刻控制量uk+1(t)再反馈至所述自适应学习律控制单元751中进行内部自适应学习律迭代控制，并输出第k+2时刻控制量uk+2(t)…，所述控制变量存储单元752实时输出第k时刻控制量uk(t)作为第二基础占空比信息PWM2’。所述第二占空比限幅单元753内部预设第四预定幅值限值，利用所述第二权重因子W2与所述第四预定幅值限值对所述第二基础占空比信息PWM2’进行幅值限制，以生成所述第二占空比信息PWM2。
应理解，增加智能迭代控制方式，基于自适应学习律对所述电压误差信号ΔV进行自适应学习律迭代控制，随着迭代次数的增加，逐渐增大逆变输出电压被电容钳位处的占空比，防止整流性的交流负载60所包含大电容导致逆变输出电压被钳位，逐渐缓解甚至消除逆变输出电压畸变问题。
可选的，所述自适应学习律包括开环/闭环P型迭代学习律、开环/闭环PI型迭代学习律、开环/闭环PD型迭代学习律、高阶迭代学习律或最优迭代学习律。
在利用所述电压前馈控制方式及所述第三权重因子W3计算出第三占空比信息PWM3时，对所述直流变换器20的输出的电压进行采样得到母线直流电压信号Ua，然后将所述母线直流电压信号Ua与所述参考电压信号Vref相除得到第三基础占空比信息PWM3’；接着利用所述电压前馈控制方式的权重因子及第四预定幅值限值对所述第三基础占空比信息PWM3’进行幅值限制，以得到第三占空比信息PWM3。
图6为本实施例提供的电压前馈控制模块76的示意图。结合图2及图6所示，所述电压前馈控制模块76包括除法器762、母线电压计算单元761及第三占空比限幅单元763。
具体而言，所述除法器762的输入端作为所述电压前馈控制模块76的一个输入端，与所述第一交流电压参考信号生成单元731的输出端连接，用于接收所述参考电压信号Vref；所述母线电压计算单元761的输入端与所述直流变换器20的输出端连接，用于获取所述母线直流电压信号Ua，所述母线电压计算单元761的输出端与所述除法器762的输入端连接；所述除法器762的输出端与所述第三占空比限幅单元763的一个输入端连接，所述第三占空比限幅单元763的另一输入端作为所述电压前馈控制模块76的另一个输入端，与所述权重因子分配单元的输出端连接，用于接收所述第三权重因子W3，所述第三占空比限幅单元763的输出端作为所述电压前馈控制模块76的输出端。
请继续参阅图2及图6，所述母线电压计算单元761对所述直流变换器20的输出的电压进行采样得到所述母线直流电压信号Ua，所述除法器762将所述参考电压信号Vref与所述母线直流电压信号Ua相除得到所述第三基础占空比信息PWM3’。所述第三占空比限幅单元763内部预设第五预定幅值限值，利用所述第三权重因子W3与所述第五预定幅值限值对所述第三基础占空比信息PWM3’进行幅值限制，以生成所述第三占空比信息PWM3。
接着执行步骤S300，所述第一占空比信息PWM1、第二占空比信息PWM2及第三占空比信息PWM3进行叠加，以得到实际占空比信息PWM。
图7为本实施例提供的叠加模块77及占空比输出模块78的示意图。结合图2及图7所示，所述叠加模块77包括加法器771，所述加法器771的输入端作为所述叠加模块77的输入端，与所述第一占空比限幅单元743、第二占空比限幅单元753及第三占空比限幅单元763的输出端连接，所述加法器771的输出端作为所述叠加模块77的输出端。
请继续参阅图2及图7，所述加法器771将所述第一占空比信息PWM1、第二占空比信息PWM2及第三占空比信息PWM3叠加后得到所述实际占空比信息PWM并输出。
接着执行步骤S400，根据所述实际占空比信息PWM得到占空比信号S1、S2、S3、S4、S5、S6，将所述占空比信号S1、S2、S3、S4、S5、S6对应输入所述单相离网逆变器30中的功率开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的栅极，以控制所述功率开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的导通与关断。
结合图2及图7所示，所述占空比输出模块78包括正负半周判断单元781、快速管占空比调制单元782、慢速管占空比调制单元783、快速管上管占空比输出单元784、快速管下管占空比输出单元785、慢速管上管占空比输出单元786及慢速管下管占空比输出单元787。所述正负半周判断单元781的输入端作为所述占空比输出模块78的一个输入端，与所述第一交流电压参考信号生成单元731的输出端连接，用于接收所述参考电压信号Vref，所述正负半周判断单元781的输出端与所述快速管占空比调制单元782及所述慢速管占空比调制单元783的一个输入端连接；所述快速管占空比调制单元782及所述慢速管占空比调制单元783的另一个输入端作为所述占空比输出模块78的另一输入端，与所述加法器771的输出端连接，用于接收所述实际占空比信息PWM。
请继续参阅图2及图7，所述正负半周判断单元781对所述参考电压信号Vref进行处理，输出所述参考电压信号Vref的过零点信息及当前正负半周的信息。所述快速管占空比调制单元782根据所述实际占空比信息PWM以及所述参考电压信号Vref的过零点信息和当前正负半周的信息输出控制所述快速管上管(功率开关管Q1、Q3)的占空比信息以及控制所述快速管下管(功率开关管Q2、Q4)的占空比信息。所述慢速管占空比调制单元783根据所述实际占空比信息PWM以及所述参考电压信号Vref的过零点信息和当前正负半周的信息输出控制所述慢速管上管(功率开关管Q5)的第一占空比信息以及控制所述慢速管下管(功率开关管Q6)的第二占空比信息。
所述快速管上管占空比输出单元784根据所述控制所述快速管上管(功率开关管Q1、Q3)的第一占空比信息输出分别控制所述功率开关管Q1、Q3的第一占空比信号S1、S3，所述快速管下管占空比输出单元785根据所述控制所述快速管下管(功率开关管Q2、Q4)的第二占空比信息输出分别控制所述功率开关管Q2、Q4的第一占空比信号S2、S4。所述慢速管上管占空比输出单元786根据所述控制所述慢速管上管(功率开关管Q5)的占空比信息输出控制所述功率开关管Q5的第二占空比信号S5，所述慢速管下管占空比输出单元787根据所述控制所述慢速管下管(功率开关管Q6)的占空比信息输出控制所述功率开关管Q6的第二占空比信号S6。所述第一占空比信号S1、S2、S3、S4以及所述第二占空比信号S5、S6共同构成所述占空比信号。
本实施例中，所述占空比信号是单极性的占空比信号，所述功率开关管Q1、Q2、Q3、Q4的每个控制周期均动作，所述功率开关管Q5、Q6每半个工频周期才动作一次；作为可选实施例，所述占空比信号也可以是双极性的占空比信号。
应理解，本实施例中，由于所述单向离网逆变器中，所述功率开关管Q1、Q2所在的相与所述功率开关管Q3、Q4所在的相是并联的，所述功率开关管Q1、Q2、Q3、Q4是快速管，所述功率开关管Q5、Q6是慢速管，当并联的相改变时，所述快速管和慢速管的位置也会发生变化，此处不再过多赘述。
基于此，本实施例还提供了一种车载充电机，所述车载充电机应用于电动汽车中，用于通过动力电池为所述电动汽车上的交流负载供电。应理解，本实施例所指的交流负载可以是家用型的交流负载，例如烧水壶、电吹风、饮水机、台灯、手机充电器等，此处不再一一解释说明。
实施例二
图8为本实施例提供的电压外环控制模块73及电流内环控制模块74的示意图。结合图2及图8，与实施例一的区别在于，本实施例中，所述电流参考限幅单元734可以仅利用所述第一预定幅值限值对所述基础参考电流信号Iref’进行幅值限制，以生成所述参考电流信号Iref。所述第二减法器741将所述电流采样信号Iout与所述参考电流信号Iref作差后生成电流误差信号ΔI，所述第二R控制单元742对所述电流误差信号ΔI进行谐振调节，生成所述第一基础占空比信息PWM1’。所述第一占空比限幅单元743可利用所述第一权重因子W1及所述第二预定幅值限值对所述第一占空比信息PWM1进行幅值限制，以生成所述第一占空比信息PWM1。
实施例三
图9为本实施例提供的单相离网逆变器的控制***的示意图。如图9所示，与实施例一及实施二的区别在于，本实施例中，所述电压/电流环控制方式为电压单环控制方式。所述单相离网逆变器的控制***中的逆变器控制模块包括电压单环控制模块79、智能迭代控制模块75及电压前馈控制模块76。
在利用所述电压单环控制方式及所述第一权重因子W1计算出第一占空比信息PWM1时，将所述电压采样信号Vout与所述参考电压信号Vref作差得到电压误差信号ΔV，再对所述电压误差信号ΔV进行R控制，得到第一基础占空比信息PWM1’，然后利用所述第一权重因子W1以及第三预定幅值限值对所述第一基础占空比信息PWM1’进行幅值限制，以得到所述第一占空比信息PWM1。
基于此，请继续参阅图9，所述电压单环控制模块79将所述电压采样信号Vout与所述参考电压信号Vref进行作差得到所述电压误差信号ΔV，并将所述电压误差信号ΔV输入所述智能迭代控制模块75中，以及根据所述电压误差信号ΔV及所述第一权重因子W1得到所述第一占空比信息PWM1。
图10为本实施例提供的电压单环控制模块79的示意图。结合图9及图10所示，所述电压单环控制模块79包括第二交流电压参考信号生成单元791、第三减法器792、第三R控制单元793及第四占空比限幅单元794。
具体而言，所述第二交流电压参考信号生成单元791的输出端与所述第三减法器792的一个输入端连接，所述第三减法器792的另一个输入端作为所述电压单环控制模块79的一个输入端，与所述电压电流采样模块71的输出端连接，用于接收所述电压采样信号Vout。所述第三减法器792的输出端与所述第三R控制单元793的输入端连接，同时，所述第三减法器792的输出端也作为所述电压单环控制模块79一个输出端，与所述智能迭代控制模块75的一个输入端连接；所述第三R控制单元793的输出端与所述第四占空比限幅单元794的一个输入端连接，所述第四占空比限幅单元794的另一个输入端作为所述电压单环控制模块79的另一个输入端，与所述负载特性辨识模块72的输出端连接，用于接收所述第一权重因子W1。所述第四占空比限幅单元794的输出端作为所述电压单环控制模块79的输出端。
请继续参阅图9及图10，所述第二交流电压参考信号生成单元791用于生成所述参考电压信号Vref，所述第三减法器792将所述电压采样信号Vout与所述参考电压信号Vref作差得到所述电压误差信号ΔV，所述第三减法器792将所述电压误差信号ΔV分别输入所述第三R控制单元793及所述智能迭代控制模块75中。所述第三R控制单元793对所述电压误差信号ΔV进行谐振控制，生成所述第一基础占空比信息PWM1’并输出至所述第四占空比限幅单元794中。所述第四占空比限幅单元794内部预设第三预定幅值限值，利用所述第一权重因子W1与所述第三预定幅值限值对所述第一基础占空比信息PWM1’进行幅值限制，以生成所述第一占空比信息PWM1。
相较于实施例一和实施例二来说，本实施例采用电压单环控制方式，所述单相离网逆变器的控制***的结构更加简单，同时也简化了控制方式；但应理解，相较于采用电压电流双环控制方式来说，采用电压单环控制方式对在不同交流负载情况下的输出电压的波形质量的提高有限，在对输出电压的波形质量要求较高的场合中，可以采用实施例一和实施例二中的方案。
实施例四
相应于上述单相离网逆变器的控制方法及***的实施例，本实施例提供了一种电子设备，可以用于单相离网逆变器的控制。图11为本实施例提供的电子设备的结构框图，如图11所示，所述电子设备包括：
一个或多个处理器901；
存储器902，用于存储一个或多个程序；
当一个或多个程序被一个或多个所述处理器901执行，使得一个或多个所述处理器901实现如上述实施例提出的单相离网逆变器的控制方法。
本实施例中，所述处理器901及所述存储器902均为一个，所述电子设备还包括通信接口903，所述处理器901、所述存储器902及所述通信接口903通过通信总线904完成相互间的通信。
所述处理器901可以控制所述电子设备中的其它组件以执行期望的功能。所述处理器901可以是中央处理器(CPU)、网络处理器(NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。中央处理元(CPU)可以为X86或ARM架构等。
上述电子设备提到的通信总线904可以是外设部件互连标准(PeripheralComponent Interconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(ExtendedIndustryStandard Architecture，EISA)总线等。该通信总线904可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。本发明对网络的类型和功能在此不作限制。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
所述存储器902作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的单相离网逆变器的控制方法对应的程序指令/模块。所述处理器901通过运行存储在所述存储器902中的软件程序、指令以及模块，从而执行电子设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的单相离网逆变器的控制方法。
关于所述单相离网逆变器的控制方法的各个步骤的具体实现以及相关解释内容可以参见上述实施例，在此不作赘述。例如，所述处理器901执行所述存储器902上所存储的程序而实现所述单相离网逆变器的控制方法的实现方式，与前述实施例部分所提及的实现方式相同，这里也不再赘述。
所述存储器902可主要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***、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据电子设备的使用所创建的数据等。此外，所述存储器902可以包括易失性存储器和/或非易失性存储器，易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等；非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、便携式紧致盘只读存储器(CD-ROM)、USB存储器、闪存或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，所述存储器902可进一步包括相对于所述处理器901远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至所述电子设备。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。
本实施例提出的电子设备与上述实施例提出的单相离网逆变器的控制方法属于同一发明构思，未在本实施例中详尽描述的技术细节可参见上述实施例，并且本实施例与上述实施例具有相同的有益效果。
本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被所述处理器901执行时实现如上述实施例提出的单相离网逆变器的控制方法。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例的方法。
基于此，本实施例的提供的电子设备还可以应用在互联网***。利用所述互联网***可以实现本发明中涉及的电子设备的功能。这类互联网***可以包括个人电脑、笔记本电脑、平板电脑、手机、个人数码助理、智能眼镜、智能手表、智能指环、智能头盔及任何智能便携设备或可穿戴设备。本实施例中的互联网***可以是一个通用目的的计算机设备，或一个有特定目的的计算机设备。两种计算机设备都可以被用于实现本实施例中的电子设备。互联网***可以包括实施当前描述的实现控制所需要的信息的任何组件。例如，互联网***能够被计算机设备通过其硬件设备、软件程序、固件以及它们的组合所实现。为了方便起见，互联网***可以具有一台计算机设备，但是本实施例所描述的实现控制所需要的信息的相关计算机功能是可以以分布的方式、由一组相似的平台所实施的，分散互联网***的处理负荷。
综上，在本实施例提供的单相离网逆变器的控制方法、***、电子设备及存储介质中，通过交流负载的阻抗特性为至少两种逆变器控制方式分配权重因子，因此可以利用各个逆变器控制方式及其对应的权重因子计算占空比信息，利用所有占空比信息进行叠加得到的实际占空比信息得到控制单相离网逆变器中的各个功率开关管的占空比信号，本发明采用至少两种逆变器控制方式对单相离网逆变器进行多元混合控制，并且可在线调整三种逆变器控制方式的权重，以保证在不同交流负载情况下的输出电压的波形质量和输出电压的稳定性。进一步地，通过R控制跟踪电压采样信号和电流采样信号，可以准确地反映交流信号的动力学特性，提升逆变输出电压的动态响应。进一步地，增加智能迭代控制方式，基于自适应学习律对电压误差信号进行自适应学习律迭代控制，随着迭代次数的增加，逐渐增大逆变输出电压被电容钳位处的占空比，防止整流性的交流负载所包含大电容导致逆变输出电压被钳位，逐渐缓解甚至消除逆变输出电压畸变问题，提升所述单相离网逆变器在不同交流负载下的适应性能力。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、电子设备、计算机可读存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种单相离网逆变器的控制方法，所述单相离网逆变器连接在动力电池与交流负载之间，用于将所述动力电池输出的直流电压转换为交流电压后为所述交流负载供电，其特征在于，包括：
根据所述交流负载的阻抗特性为至少两种逆变器控制方式分配权重因子；
利用各个所述逆变器控制方式及其对应的权重因子计算占空比信息，每个所述逆变器控制方式均计算出一个占空比信息；
将计算出的所有所述占空比信息进行叠加，以得到实际占空比信息；以及，
根据所述实际占空比信息得到控制所述单相离网逆变器中的各个功率开关管的占空比信号。
2.如权利要求1所述的单相离网逆变器的控制方法，其特征在于，所述单相离网逆变器通过滤波器与所述交流负载连接，获取所述交流负载的阻抗特性的步骤包括：
对所述滤波器的输出的电压及电流进行采样得到电压采样信号及电流采样信号；以及，
根据所述电压采样信号及所述电流采样信号辨识出所述交流负载的阻抗特性。
3.如权利要求2所述的单相离网逆变器的控制方法，其特征在于，根据所述电压采样信号及所述电流采样信号判定所述交流负载的阻抗特性的步骤包括：
分别获取所述电压采样信号及所述电流采样信号的幅值信息和相位信息；以及，
根据所述电压采样信号及所述电流采样信号的幅值信息和相位信息得到所述交流负载的阻抗信息，其中，所述阻抗信息包括阻抗类型、阻抗实部信息及阻抗虚部信息。
4.如权利要求3所述的单相离网逆变器的控制方法，其特征在于，分别获取所述电压采样信号及所述电流采样信号的幅值信息和相位信息的步骤包括：
分别获取所述电压采样信号及所述电流采样信号的不同频谱的正交信号；以及，
分别利用锁相环对所述电压采样信号及所述电流采样信号的不同频谱的正交信号进行锁相，以得到所述电压采样信号及所述电流采样信号的幅值信息和相位信息。
5.如权利要求3所述的单相离网逆变器的控制方法，其特征在于，根据所述电压采样信号及所述电流采样信号的幅值信息和相位信息利用预设的辨识算法得到所述交流负载的阻抗信息；
或者，根据所述电压采样信号及所述电流采样信号的幅值信息和相位信息直接计算出所述交流负载的阻抗信息。
6.如权利要求5所述的单相离网逆变器的控制方法，其特征在于，所述预设的辨识算法包括最小二乘法、阶跃响应法、脉冲响应法、频率响应法、相关分析法、谱分析法、卡尔曼滤波法或粒子群优化法。
7.如权利要求2所述的单相离网逆变器的控制方法，其特征在于，所述逆变器控制方式包括电压/电流环控制方式、智能迭代控制方式或电压前馈控制方式。
8.如权利要求7所述的单相离网逆变器的控制方法，其特征在于，所述电压/电流环控制方式包括电压电流双环控制方式或电压单环控制方式。
9.如权利要求7或8所述的单相离网逆变器的控制方法，其特征在于，根据所述交流负载的阻抗特性为至少两种逆变器控制方式分配权重因子的步骤包括：
分别为所述电压/电流环控制方式、智能迭代控制方式及电压前馈控制方式的权重因子预置默认值；
根据所述交流负载的阻抗特性判定所述交流负载的类型；以及，
当所述交流负载为纯容性或纯感性负载时，减小所述电压/电流环控制方式及所述智能迭代控制方式的默认值，保持所述电压前馈控制方式的默认值；当所述交流负载为纯阻性负载时，保持所述电压/电流环控制方式、智能迭代控制方式及电压前馈控制方式的默认值；当所述交流负载为整流性负载时，减小所述电压/电流环控制方式的默认值，增大所述智能迭代控制方式的默认值，减小或保持所述电压前馈控制方式的默认值。
10.如权利要求8所述的单相离网逆变器的控制方法，其特征在于，利用所述电压电流双环控制方式及其对应的权重因子计算占空比信息的步骤包括：
将所述电压采样信号与一参考电压信号作差得到电压误差信号；
对所述电压误差信号进行R控制，得到基础参考电流信号；
利用所述电压电流双环控制方式的权重因子以及第一预定幅值限值对所述基础参考电流信号进行幅值限制，以输出参考电流信号；
将所述参考电流信号与所述电流采样信号作差得到电流误差信号；
对所述电流误差信号进行R控制，得到第一基础占空比信息；以及，
利用第二预定幅值限值对所述第一基础占空比信息进行幅值限制，以得到第一占空比信息。
11.如权利要求8所述的单相离网逆变器的控制方法，其特征在于，利用所述电压电流双环控制方式及其对应的权重因子计算占空比信息的步骤包括：
将所述电压采样信号与一参考电压信号作差得到电压误差信号；
对所述电压误差信号进行R控制，得到基础参考电流信号；
利用第一预定幅值限值对所述基础参考电流信号进行幅值限制，以输出参考电流信号；
将所述参考电流信号与所述电流采样信号作差得到电流误差信号；
对所述电流误差信号进行R控制，得到第一基础占空比信息；以及，
利用所述电压电流双环控制方式的权重因子以及第二预定幅值限值对所述第一基础占空比信息进行幅值限制，以得到第一占空比信息。
12.如权利要求8所述的单相离网逆变器的控制方法，其特征在于，利用所述电压单环控制方式及其对应的权重因子计算占空比信息的步骤包括：
将所述电压采样信号与一参考电压信号作差得到电压误差信号；
对所述电压误差信号进行R控制，得到第一基础占空比信息；
利用所述电压单环控制方式的权重因子以及第三预定幅值限值对所述第一基础占空比信息进行幅值限制，以得到第一占空比信息。
13.如权利要求10或11所述的单相离网逆变器的控制方法，其特征在于，对所述电压误差信号或对所述电流误差信号进行的R控制均包括：PR控制、PIR控制、PDR控制、PIDR控制、IR控制、IDR控制、DR控制或单独R控制。
14.如权利要求7所述的单相离网逆变器的控制方法，其特征在于，利用所述智能迭代控制方式及其对应的权重因子计算占空比信息的步骤包括：
将所述电压采样信号与一参考电压信号作差得到电压误差信号；
对所述电压误差信号进行自适应学习律迭代控制以得到第二基础占空比信息；
利用所述智能迭代控制方式的权重因子以及第四预定幅值限值对所述第二基础占空比信息进行幅值限制，以得到第二占空比信息。
15.如权利要求14所述的单相离网逆变器的控制方法，其特征在于，所述自适应学习律包括开环/闭环P型迭代学习律、开环/闭环PI型迭代学习律、开环/闭环PD型迭代学习律、高阶迭代学习律或最优迭代学习律。
16.如权利要求7所述的单相离网逆变器的控制方法，其特征在于，所述单相离网逆变器通过直流变换器与所述动力电池连接，利用所述电压前馈控制方式及其对应的权重因子计算占空比信息的步骤包括：
对所述直流变换器的输出的电压进行采样得到母线直流电压信号；
将所述母线直流电压信号与一参考电压信号相除得到第三基础占空比信息；
利用所述电压前馈控制方式的权重因子及第五预定幅值限值对所述第三基础占空比信息进行幅值限制，以得到第三占空比信息。
17.如权利要求10、11、12、14或16中任一项所述的单相离网逆变器的控制方法，其特征在于，根据所述实际占空比信息得到控制所述单相离网逆变器中的各个功率开关管的占空比信号的步骤包括：
获取所述参考电压信号的过零点信息及正负半周的信息；
根据所述实际占空比信息及所述参考电压信号的过零点信息及正负半周的信息计算出控制所述功率开关管中的快速管的第一占空比信息以及控制所述功率开关管中的慢速管的第二占空比信息；
根据所述第一占空比信息生成控制所述快速管的第一占空比信号，根据所述第二占空比信息生成控制所述慢速管的第二占空比信号。
18.如权利要求17所述的单相离网逆变器的控制方法，其特征在于，所述占空比信号为单极性的占空比信号或双极性的占空比信号。
19.一种单相离网逆变器的控制***，其特征在于，所述单相离网逆变器连接在动力电池与交流负载之间，用于将所述动力电池输出的直流电压转换为交流电压后为所述交流负载供电，包括：
负载特性辨识模块，用于根据所述交流负载的阻抗特性为至少两种逆变器控制方式分配权重因子；
至少两个逆变器控制模块，分别用于利用所述逆变器控制方式及其对应的权重因子计算占空比信息，每个所述逆变器控制模块均计算出一个占空比信息；
叠加模块，用于将计算出的所有所述占空比信息进行叠加，以得到实际占空比信息；以及，
占空比输出模块，用于根据所述实际占空比信息得到控制所述单相离网逆变器中的各个功率开关管的占空比信号。
20.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
一个或多个执行器；以及，
存储器，用于存储一个或多个程序；以及，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个执行器执行，使得所述一个或多个执行器实现如权利要求1-19中任一所述的单相离网逆变器的控制方法。
21.一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内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-19任一项所述的单相离网逆变器的控制方法。
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