本發(fā)明涉及變流器技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，涉及一種變流器多重化的載波移相方法。

背景技術(shù)：

在電力電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，電力電子整流裝置得以廣泛應(yīng)用于大功率電力電子變換場合，如軌道交通、風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電和冶金等重工業(yè)領(lǐng)域。隨著控制技術(shù)不斷提升，電力電子整流裝置由之前的不控制整流逐漸發(fā)展成為采用SPWM調(diào)制的全控方式。同時，由于不斷增大的功率等級和日益苛刻的諧波指標(biāo)，往往需要對PWM整流器進(jìn)行多重化并聯(lián)以實現(xiàn)大功率運行的同時降低系統(tǒng)諧波的目的。多重化技術(shù)通常采用載波相移SPWM調(diào)制的方式，對不同變流器載波調(diào)制中的三角載波進(jìn)行載波移相，達(dá)到對特定次諧波的消除的目的。

載波相移SPWM調(diào)制技術(shù)的提出，解決了功率器件開關(guān)頻率與容量之間的矛盾，它通過較低次諧波的互相抵消得到較高的等效開關(guān)頻率，使得SPWM調(diào)制技術(shù)在大功率場合得到了廣泛的應(yīng)用，隨之而來的多重化技術(shù)也日漸普及，但隨著系統(tǒng)工況的日益復(fù)雜，多重化技術(shù)的關(guān)鍵點載波移相方面仍存在著不足之處。一般情況下，系統(tǒng)中運行的變流器重數(shù)固定，系統(tǒng)會按照一定的錯相角給每重變流器分配固定的相位，但是隨著系統(tǒng)工況日益復(fù)雜，系統(tǒng)運行過程中會遇到一個或多個變流器單元動態(tài)的投入或退出情況，而目前并沒有一種成熟的載波移相調(diào)制方法可以在不同的工況下實時對運行的變流器重數(shù)動態(tài)地錯相以達(dá)到最佳的諧波抑制效果，并且如果沒有及時地根據(jù)運行的四象限變流器重數(shù)進(jìn)行錯相，會引起諧波含量的突增。

因此，亟需一種能夠?qū)崿F(xiàn)在不同的工況下實時對運行的變流器重數(shù)動態(tài)地錯相以達(dá)到最佳的諧波抑制效果的變流器多重化的載波移相方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種變流器多重化的載波移相方法，以解決的傳統(tǒng)的載波移相方法無法實現(xiàn)在不同的工況下實時對運行的變流器重數(shù)動態(tài)地錯相的技術(shù)問題。

本發(fā)明提供一種變流器多重化的載波移相方法，該方法包括：

獲取多重變流器的啟停狀態(tài)信息；

基于多重變流器的啟停狀態(tài)信息對多重變流器進(jìn)行實時地排序，形成各變流器的動態(tài)序號；

根據(jù)各變流器的動態(tài)序號計算各變流器的載波初相角；

根據(jù)載波初相角對各變流器進(jìn)行載波移相。

在對多重變流器進(jìn)行實時地排序的步驟中包括：

對多重變流器進(jìn)行編號；

根據(jù)所述多重變流器的編號構(gòu)建序號數(shù)組，所述序號數(shù)組為多重變流器的初始序號按照編號排列的集合；

基于多重變流器的啟停狀態(tài)實時地移動所述序號數(shù)組元素，形成各變流器的編號所對應(yīng)的動態(tài)序號。

在形成各變流器的編號所對應(yīng)的動態(tài)序號的步驟中包括：

所述多重變流器的初始序號與其編號相同，若所述多重變流器中編號為k的變流器停止工作，則序號數(shù)組元素從k位開始向高位循環(huán)移動一位，若所述多重變流器中編號為k的變流器開始工作，則序號數(shù)組元素從k位開始向低位循環(huán)移動一位，序號數(shù)組移動后k位元素為編號為k的變流器的動態(tài)序號。

在對多重變流器進(jìn)行編號的步驟中包括：

根據(jù)所述多重變流器的啟停狀態(tài)信息和編號生成命令字信息，所述命令字信息包括按照所述編號排序的二進(jìn)制多重變流器的啟停信息，其中1表示變流器處于開啟狀態(tài)，0表示變流器處于關(guān)閉狀態(tài)。

在形成各變流器的編號所對應(yīng)的動態(tài)序號的步驟中包括：

逐一判斷命令字信息中各編號位是否為0；

當(dāng)命令字信息中k位為0時，序號數(shù)組元素從k位開始向高位循環(huán)移動一位；

在對命令字信息所有編號位判斷完成后，取出所述序號數(shù)組中u位元素作為編號為u的變流器的動態(tài)序號。

在對多重變流器進(jìn)行編號的步驟中包括：

所述多重變流器的編號為i+j*N(1≤i≤N)(0≤j<M)，其中，N為變流器多重化系統(tǒng)中變壓器的數(shù)量，M為由一臺變壓器供電的變流器重數(shù)，i為變壓器的序號，j為由一臺變壓器供電的變流器的序號。

在根據(jù)各變流器的動態(tài)序號計算各變流器的載波初相角的步驟中包括：

計算變流器的載波初相角為該變流器的所述動態(tài)序號與變流器的動態(tài)總數(shù)的商與180°的乘積，變流器的動態(tài)總數(shù)是根據(jù)所述多重變流器的啟停狀態(tài)信息獲得的。

在根據(jù)載波初相角對各變流器進(jìn)行載波移相的步驟中包括：

在變流器輸入電壓過零點時，將所述載波初相角應(yīng)用于變流器的載波生成。

本發(fā)明實施例提供的變流器多重化的載波移相方法，采用命令字信息與變流器編號相結(jié)合的控制邏輯，根據(jù)需求設(shè)定編號規(guī)則、序號數(shù)組構(gòu)建和移動規(guī)則，實現(xiàn)N重變流器模塊的系統(tǒng)載波初相角全部的2^N種分配方式，能實現(xiàn)任意組合的載波初相角分配。

通過命令字信息解析系統(tǒng)中運行變流器模塊重數(shù)，實時自適應(yīng)地生成對應(yīng)重變流器的載波初相角。單臺或多臺變流器會隨著系統(tǒng)運行工況的變化頻繁地加入或退出系統(tǒng)，造成系統(tǒng)運行過程中變流器運行重數(shù)改變，本發(fā)明提供的控制策略能根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前運行的變流器重數(shù)實時地進(jìn)行載波初相角的自適應(yīng)分配，不需要系統(tǒng)斷電重啟，提高了系統(tǒng)的連續(xù)有效運行時間。

各重變流器載波分配時間選擇在輸入電壓過零點，因此動態(tài)分配載波初相角的過程中不會引起變流器的電流突變，系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性得到提高。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

附圖說明

為了更清楚的說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要的附圖做簡單的介紹：

圖1是本發(fā)明實施例提供的變流器多重化的載波移相方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明實施例提供的變流器多重化的載波移相系統(tǒng)的示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例提供的變流器控制單元的載波移相流程圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖及實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式，借此對本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

本發(fā)明實施例提供的變流器多重化的載波移相方法，如圖1所示，該方法包括：步驟101、步驟102、步驟103和步驟104。其中，在步驟101中，獲取多重變流器的啟停狀態(tài)信息，啟停狀態(tài)信息即關(guān)于多重變流器系統(tǒng)中各個變流器的開啟或者關(guān)閉狀態(tài)的信息。在步驟102中，基于多重變流器的啟停狀態(tài)信息對多重變流器進(jìn)行實時地排序，在多重變流器系統(tǒng)中有變流器從系統(tǒng)中切出或投入到系統(tǒng)中時，對系統(tǒng)中的多重變流器進(jìn)行重新排序，在排序后中形成各變流器的動態(tài)序號。在步驟103中，在進(jìn)行過重新排序后，根據(jù)各變流器的動態(tài)序號計算各變流器的載波初相角。在步驟104中，根據(jù)計算得到的各個變流器的載波初相角對各變流器進(jìn)行載波移相，實現(xiàn)系統(tǒng)自動的完成動態(tài)的載波移相，使系統(tǒng)中的多重變流器的載波以一定的角度錯相，達(dá)到抑制諧波的效果。

在本發(fā)明實施例中，在對多重變流器進(jìn)行實時地排序的過程具體為：首先，對多重變流器中每個變流器進(jìn)行編號，編號依據(jù)預(yù)先設(shè)定的規(guī)則進(jìn)行，編號規(guī)則的設(shè)定根據(jù)需求分析制定。在進(jìn)行完編號后，根據(jù)多重變流器的編號構(gòu)建序號數(shù)組，序號數(shù)組為多重變流器的初始序號按照編號排列的集合，序號數(shù)組的元素為初始序號，序號數(shù)組的具體構(gòu)建形式，如相應(yīng)編號所對應(yīng)的初始序號，通過需求分析制定相應(yīng)的協(xié)議來確定。在序號數(shù)組構(gòu)建好后，基于多重變流器的啟停狀態(tài)實時地移動序號數(shù)組元素，元素的移動方法可以配合序號數(shù)組的結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，在根據(jù)啟停狀態(tài)完成序號數(shù)組的移動后，形成各變流器的編號所對應(yīng)的動態(tài)序號，即變流器的動態(tài)序號為序號數(shù)組中該變流器的編號所對應(yīng)的序號。

進(jìn)一步的，在本發(fā)明提供的一種實施方式中，多重變流器的初始序號與其編號相同，在初始狀態(tài)下判定所有變流器都處于開啟狀態(tài)下。序號數(shù)組依據(jù)變流器的啟停信息的移動方式為：若多重變流器中編號為k的變流器停止工作，則序號數(shù)組元素從k位開始向高位循環(huán)移動一位，也就是說，移動前序號數(shù)組中k位元素為k，在移動后k位元素為0，k+1位元素為k，依次類推。若多重變流器中編 號為k的變流器由停止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)為進(jìn)入工作狀態(tài)，則序號數(shù)組元素從k位開始向低位循環(huán)移動一位，原k位為0，k+1位為k，移動后k位為k，k+1位為k+1。序號數(shù)組移動后k位元素即為編號為k的變流器的動態(tài)序號。

更具體的，在步驟103中，根據(jù)動態(tài)序號計算變流器的載波初相角的過程中包括：計算變流器的載波初相角為該變流器的動態(tài)序號與變流器的動態(tài)總數(shù)的商與180°的乘積。采用180°/N的錯相調(diào)制方法諧波含量較低，比較適合工程的實際應(yīng)用。多重變流器中處于開啟狀態(tài)的變流器的動態(tài)總數(shù)是根據(jù)多重變流器的啟停狀態(tài)信息獲得的。

進(jìn)一步的，進(jìn)行載波移相的過程中，在變流器輸入電壓過零點時將計算生成載波初相角應(yīng)用于變流器的載波生成。從而保證各變流器的初相角分配在同一時刻進(jìn)行。

本發(fā)明實施例還提供一種變流器多重化的載波移相系統(tǒng)，如圖2所示，該系統(tǒng)中包括系統(tǒng)控制單元和多個變流器控制單元。下面結(jié)合傳統(tǒng)的車載四象限變流器系統(tǒng)對本發(fā)明實施例提供的變流器多重化的載波移相方法和系統(tǒng)做進(jìn)一步的說明，在車載四象限變流器系統(tǒng)中有N臺變壓器，每臺變壓器為M個四象限模塊供電，每個四象限變流器都配置有變流器控制單元，系統(tǒng)總共有M*N個四象限變流器。系統(tǒng)的需求為每個變壓器下四象限模塊按M重錯相，同時整車按M*N重錯相，以達(dá)到系統(tǒng)諧波含量最小的目的。

在初始狀態(tài)下系統(tǒng)控制單元對所有的四象限變流器進(jìn)行編號，四象限變流器的編號為i+j*N(1≤i≤N)(0≤j<M)，其中，N為變流器多重化系統(tǒng)中變壓器的數(shù)量，M為由每臺變壓器供電的變流器重數(shù)，i為變壓器的序號(由1至N)，j為由一臺變壓器供電的變流器的序號(由0至M-1)。

每重四象限變流器控制單元向系統(tǒng)控制單元反應(yīng)自己的四象限變流器啟停狀態(tài)信息，根據(jù)各個變流器的啟停狀態(tài)信息和編號生成命令字信息，命令字信息包括按照編號排序的二進(jìn)制多重變流器的啟停信息，其中1表示變流器處于開啟狀態(tài)，0表示變流器處于關(guān)閉狀態(tài)。命令字的第i+j*N位即代表第i臺變壓器下的第j個四象限模塊的啟停狀態(tài)。

系統(tǒng)控制單元將命令字信息Command和編號Number發(fā)給每重四象限變流器控制單元，變流器控制單元獲得自身的編號，對接收到的命令字信息進(jìn)行解析獲得系統(tǒng)中運行的四象限變流器總數(shù)并生成序號數(shù)組NUM[M*N]。序號數(shù)組 NUM[M*N]中初始序號和編號一致，NUM[M*N]＝{(M*N，M*N)、……(2，2)、(1，1)}。

如圖3所示，四象限變流器控制單元根據(jù)命令字信息Command和編號Number生成動態(tài)序號對四象限變流器進(jìn)行動態(tài)載波移相的步驟如下：

在步驟201中，四象限變流器控制單元判斷命令字信息Command是否改變，若改變則說明有四象限變流器從系統(tǒng)切出或投入系統(tǒng)，則進(jìn)行步驟202至步驟204，從命令字信息的第1位開始到最后一個位逐一進(jìn)行判斷是否為0。

在步驟202中，若第i位為0，則進(jìn)行步驟203；若第i位不為0，則進(jìn)行步驟204。i的初始值為1。

在步驟203中，將序號數(shù)組元素NUM[M*N]從i位開始向高位循環(huán)移動一位，數(shù)組第i位為0，NUM[i]＝0，移動后的數(shù)組NUM[M*N]＝{(M*N-1，M*N)、……(i，i+1)，(0，i)……(2，2)、(1，1)}，同時，四象限變流器動態(tài)總數(shù)m減1，然后執(zhí)行步驟204。

在步驟204中，對i值加1，判斷是否i≤M*N，若是，則返回步驟202中繼續(xù)對i+1位進(jìn)行判斷，直至i＞M*N，即對命令字信息所有位都判斷完畢后，獲得更新后的序號數(shù)組和變流器動態(tài)總數(shù)，然后執(zhí)行步驟205。也可以對應(yīng)命令字信息的第1位將i的初始值設(shè)為0，那么在本步驟中判斷是否i＜M*N。

在步驟205中，編號為u的四象限變流器控制單元從進(jìn)行完移動后的序號數(shù)組NUM[M*N]中取出u位元素NUM[u]作為該四象限變流器的動態(tài)序號，計算該四象限變流器的載波初相角為(NUM[u]*180°)/m，m為系統(tǒng)中運行的四象限變流器動態(tài)總數(shù)。

在步驟206中，在變流器輸入電壓過零點時將計算生成載波初相角應(yīng)用于變流器的載波生成。由于各臺變壓器都是并聯(lián)從供電網(wǎng)取電，因此，每重四象限變流器接收到的網(wǎng)壓波形是一致的，過零點也相同，因此在過零點時分配載波初相角能保證各四象限變流器初相角分配在同一時刻進(jìn)行。

本發(fā)明實施例提供的變流器多重化的載波移相方法，采用命令字信息與變流器編號相結(jié)合的控制邏輯，根據(jù)需求設(shè)定編號規(guī)則、序號數(shù)組構(gòu)建和移動規(guī)則，實現(xiàn)N重變流器模塊的系統(tǒng)載波初相角全部的2^N種分配方式，能實現(xiàn)任意組合的載波初相角分配。

通過命令字信息解析系統(tǒng)中運行變流器模塊重數(shù)，實時自適應(yīng)地生成對應(yīng)重 變流器的載波初相角。單臺或多臺變流器會隨著系統(tǒng)運行工況的變化頻繁地加入或退出系統(tǒng)，造成系統(tǒng)運行過程中變流器運行重數(shù)改變，本發(fā)明提供的控制策略能根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前運行的變流器重數(shù)實時地進(jìn)行載波初相角的自適應(yīng)分配，不需要系統(tǒng)斷電重啟，提高了系統(tǒng)的連續(xù)有效運行時間。

各重變流器載波分配時間選擇在輸入電壓過零點，因此動態(tài)分配載波初相角的過程中不會引起變流器的電流突變，系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性得到提高。

雖然本發(fā)明所公開的實施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所公開的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。