本發(fā)明涉及變流器技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)，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(chǎng)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(shí)，由于不斷增大的功率等級(jí)和日益苛刻的諧波指標(biāo)，往往需要對(duì)PWM整流器進(jìn)行多重化并聯(lián)以實(shí)現(xiàn)大功率運(yùn)行的同時(shí)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(duì)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(duì)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(kāi)關(guān)頻率與容量之間的矛盾，它通過(guò)較低次諧波的互相抵消得到較高的等效開(kāi)關(guān)頻率，使得SPWM調(diào)制技術(shù)在大功率場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用，隨之而來(lái)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(diǎn)載波移相方面仍存在著不足之處。一般情況下，系統(tǒng)中運(yùn)行的變流器重?cái)?shù)固定，系統(tǒng)會(huì)按照一定的錯(cuò)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(yùn)行過(guò)程中會(huì)遇到一個(gè)或多個(gè)變流器單元?jiǎng)討B(tài)的投入或退出情況，而目前并沒(méi)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(shí)時(shí)對(duì)運(yùn)行的變流器重?cái)?shù)動(dòng)態(tài)地錯(cuò)相以達(dá)到最佳的諧波抑制效果，并且如果沒(méi)有及時(shí)地根據(jù)運(yùn)行的四象限變流器重?cái)?shù)進(jìn)行錯(cuò)相，會(huì)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(shí)時(shí)對(duì)運(yùn)行的變流器重?cái)?shù)動(dòng)態(tài)地錯(cuò)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(shí)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(wú)法實(shí)現(xiàn)在不同的工況下實(shí)時(shí)對(duì)運(yùn)行的變流器重?cái)?shù)動(dòng)態(tài)地錯(cuò)相的技術(shù)問(wèn)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(duì)多重變流器進(jìn)行實(shí)時(shí)地排序，形成各變流器的動(dòng)態(tài)序號(hào)；

根據(jù)各變流器的動(dòng)態(tài)序號(hào)計(jì)算各變流器的載波初相角；

根據(jù)載波初相角對(duì)各變流器進(jìn)行載波移相。

在對(duì)多重變流器進(jìn)行實(shí)時(shí)地排序的步驟中包括：

對(duì)多重變流器進(jìn)行編號(hào)；

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

基于多重變流器的啟停狀態(tài)實(shí)時(shí)地移動(dòng)所述序號(hào)數(shù)組元素，形成各變流器的編號(hào)所對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)序號(hào)。

在形成各變流器的編號(hào)所對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)序號(hào)的步驟中包括：

所述多重變流器的初始序號(hào)與其編號(hào)相同，若所述多重變流器中編號(hào)為k的變流器停止工作，則序號(hào)數(shù)組元素從k位開(kāi)始向高位循環(huán)移動(dòng)一位，若所述多重變流器中編號(hào)為k的變流器開(kāi)始工作，則序號(hào)數(shù)組元素從k位開(kāi)始向低位循環(huán)移動(dòng)一位，序號(hào)數(shù)組移動(dòng)后k位元素為編號(hào)為k的變流器的動(dòng)態(tài)序號(hào)。

在對(duì)多重變流器進(jìn)行編號(hào)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(hào)生成命令字信息，所述命令字信息包括按照所述編號(hào)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(kāi)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(hào)所對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)序號(hào)的步驟中包括：

逐一判斷命令字信息中各編號(hào)位是否為0；

當(dāng)命令字信息中k位為0時(shí)，序號(hào)數(shù)組元素從k位開(kāi)始向高位循環(huán)移動(dòng)一位；

在對(duì)命令字信息所有編號(hào)位判斷完成后，取出所述序號(hào)數(shù)組中u位元素作為編號(hào)為u的變流器的動(dòng)態(tài)序號(hào)。

在對(duì)多重變流器進(jìn)行編號(hào)的步驟中包括：

所述多重變流器的編號(hào)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(tái)變壓器供電的變流器重?cái)?shù)，i為變壓器的序號(hào)，j為由一臺(tái)變壓器供電的變流器的序號(hào)。

在根據(jù)各變流器的動(dòng)態(tài)序號(hào)計(jì)算各變流器的載波初相角的步驟中包括：

計(jì)算變流器的載波初相角為該變流器的所述動(dòng)態(tài)序號(hào)與變流器的動(dòng)態(tài)總數(shù)的商與180°的乘積，變流器的動(dòng)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(duì)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(guò)零點(diǎn)時(shí)，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(shí)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(hào)相結(jié)合的控制邏輯，根據(jù)需求設(shè)定編號(hào)規(guī)則、序號(hào)數(shù)組構(gòu)建和移動(dòng)規(guī)則，實(shí)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(shí)現(xiàn)任意組合的載波初相角分配。

通過(guò)命令字信息解析系統(tǒng)中運(yùn)行變流器模塊重?cái)?shù)，實(shí)時(shí)自適應(yīng)地生成對(duì)應(yīng)重變流器的載波初相角。單臺(tái)或多臺(tái)變流器會(huì)隨著系統(tǒng)運(yùn)行工況的變化頻繁地加入或退出系統(tǒng)，造成系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中變流器運(yùn)行重?cái)?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(yùn)行的變流器重?cái)?shù)實(shí)時(shí)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(yùn)行時(shí)間。

各重變流器載波分配時(shí)間選擇在輸入電壓過(guò)零點(diǎn)，因此動(dòng)態(tài)分配載波初相角的過(guò)程中不會(huì)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(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分的從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說(shuō)明

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

圖1是本發(fā)明實(shí)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(shí)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(shí)施例提供的變流器控制單元的載波移相流程圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來(lái)解決技術(shù)問(wèn)題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過(guò)程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說(shuō)明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)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(shí)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(gè)變流器的開(kāi)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(duì)多重變流器進(jìn)行實(shí)時(shí)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(shí)，對(duì)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(dòng)態(tài)序號(hào)。在步驟103中，在進(jìn)行過(guò)重新排序后，根據(jù)各變流器的動(dòng)態(tài)序號(hào)計(jì)算各變流器的載波初相角。在步驟104中，根據(jù)計(jì)算得到的各個(gè)變流器的載波初相角對(duì)各變流器進(jìn)行載波移相，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)的完成動(dòng)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(cuò)相，達(dá)到抑制諧波的效果。

在本發(fā)明實(shí)施例中，在對(duì)多重變流器進(jìn)行實(shí)時(shí)地排序的過(guò)程具體為：首先，對(duì)多重變流器中每個(gè)變流器進(jìn)行編號(hào)，編號(hào)依據(jù)預(yù)先設(shè)定的規(guī)則進(jìn)行，編號(hào)規(guī)則的設(shè)定根據(jù)需求分析制定。在進(jìn)行完編號(hào)后，根據(jù)多重變流器的編號(hào)構(gòu)建序號(hào)數(shù)組，序號(hào)數(shù)組為多重變流器的初始序號(hào)按照編號(hào)排列的集合，序號(hào)數(shù)組的元素為初始序號(hào)，序號(hào)數(shù)組的具體構(gòu)建形式，如相應(yīng)編號(hào)所對(duì)應(yīng)的初始序號(hào)，通過(guò)需求分析制定相應(yīng)的協(xié)議來(lái)確定。在序號(hào)數(shù)組構(gòu)建好后，基于多重變流器的啟停狀態(tài)實(shí)時(shí)地移動(dòng)序號(hào)數(shù)組元素，元素的移動(dòng)方法可以配合序號(hào)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(hào)數(shù)組的移動(dòng)后，形成各變流器的編號(hào)所對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)序號(hào)，即變流器的動(dòng)態(tài)序號(hào)為序號(hào)數(shù)組中該變流器的編號(hào)所對(duì)應(yīng)的序號(hào)。

進(jìn)一步的，在本發(fā)明提供的一種實(shí)施方式中，多重變流器的初始序號(hào)與其編號(hào)相同，在初始狀態(tài)下判定所有變流器都處于開(kāi)啟狀態(tài)下。序號(hào)數(shù)組依據(jù)變流器的啟停信息的移動(dòng)方式為：若多重變流器中編號(hào)為k的變流器停止工作，則序號(hào)數(shù)組元素從k位開(kāi)始向高位循環(huán)移動(dòng)一位，也就是說(shuō)，移動(dòng)前序號(hào)數(shù)組中k位元素為k，在移動(dòng)后k位元素為0，k+1位元素為k，依次類(lèi)推。若多重變流器中編 號(hào)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(hào)數(shù)組元素從k位開(kāi)始向低位循環(huán)移動(dòng)一位，原k位為0，k+1位為k，移動(dòng)后k位為k，k+1位為k+1。序號(hào)數(shù)組移動(dòng)后k位元素即為編號(hào)為k的變流器的動(dòng)態(tài)序號(hào)。

更具體的，在步驟103中，根據(jù)動(dòng)態(tài)序號(hào)計(jì)算變流器的載波初相角的過(guò)程中包括：計(jì)算變流器的載波初相角為該變流器的動(dòng)態(tài)序號(hào)與變流器的動(dòng)態(tài)總數(shù)的商與180°的乘積。采用180°/N的錯(cuò)相調(diào)制方法諧波含量較低，比較適合工程的實(shí)際應(yīng)用。多重變流器中處于開(kāi)啟狀態(tài)的變流器的動(dòng)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(guò)程中，在變流器輸入電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)將計(jì)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(shí)刻進(jìn)行。

本發(fā)明實(shí)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(gè)變流器控制單元。下面結(jié)合傳統(tǒng)的車(chē)載四象限變流器系統(tǒng)對(duì)本發(fā)明實(shí)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(shuō)明，在車(chē)載四象限變流器系統(tǒng)中有N臺(tái)變壓器，每臺(tái)變壓器為M個(gè)四象限模塊供電，每個(gè)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(gè)四象限變流器。系統(tǒng)的需求為每個(gè)變壓器下四象限模塊按M重錯(cuò)相，同時(shí)整車(chē)按M*N重錯(cuò)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(duì)所有的四象限變流器進(jìn)行編號(hào)，四象限變流器的編號(hào)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(tái)變壓器供電的變流器重?cái)?shù)，i為變壓器的序號(hào)(由1至N)，j為由一臺(tái)變壓器供電的變流器的序號(hào)(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(gè)變流器的啟停狀態(tài)信息和編號(hào)生成命令字信息，命令字信息包括按照編號(hào)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(kāi)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(tái)變壓器下的第j個(gè)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(hào)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(hào)，對(duì)接收到的命令字信息進(jìn)行解析獲得系統(tǒng)中運(yùn)行的四象限變流器總數(shù)并生成序號(hào)數(shù)組NUM[M*N]。序號(hào)數(shù)組 NUM[M*N]中初始序號(hào)和編號(hào)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(hào)Number生成動(dòng)態(tài)序號(hào)對(duì)四象限變流器進(jìn)行動(dòng)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(shuō)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(kāi)始到最后一個(gè)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(hào)數(shù)組元素NUM[M*N]從i位開(kāi)始向高位循環(huán)移動(dòng)一位，數(shù)組第i位為0，NUM[i]＝0，移動(dòng)后的數(shù)組NUM[M*N]＝{(M*N-1，M*N)、……(i，i+1)，(0，i)……(2，2)、(1，1)}，同時(shí)，四象限變流器動(dòng)態(tài)總數(shù)m減1，然后執(zhí)行步驟204。

在步驟204中，對(duì)i值加1，判斷是否i≤M*N，若是，則返回步驟202中繼續(xù)對(duì)i+1位進(jìn)行判斷，直至i＞M*N，即對(duì)命令字信息所有位都判斷完畢后，獲得更新后的序號(hào)數(shù)組和變流器動(dòng)態(tài)總數(shù)，然后執(zhí)行步驟205。也可以對(duì)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(hào)為u的四象限變流器控制單元從進(jìn)行完移動(dòng)后的序號(hào)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(dòng)態(tài)序號(hào)，計(jì)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(yùn)行的四象限變流器動(dòng)態(tài)總數(shù)。

在步驟206中，在變流器輸入電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)將計(jì)算生成載波初相角應(yīng)用于變流器的載波生成。由于各臺(tái)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(guò)零點(diǎn)也相同，因此在過(guò)零點(diǎn)時(shí)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(shí)刻進(jìn)行。

本發(fā)明實(shí)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(hào)相結(jié)合的控制邏輯，根據(jù)需求設(shè)定編號(hào)規(guī)則、序號(hào)數(shù)組構(gòu)建和移動(dòng)規(guī)則，實(shí)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(shí)現(xiàn)任意組合的載波初相角分配。

通過(guò)命令字信息解析系統(tǒng)中運(yùn)行變流器模塊重?cái)?shù)，實(shí)時(shí)自適應(yīng)地生成對(duì)應(yīng)重 變流器的載波初相角。單臺(tái)或多臺(tái)變流器會(huì)隨著系統(tǒng)運(yùn)行工況的變化頻繁地加入或退出系統(tǒng)，造成系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中變流器運(yùn)行重?cái)?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(yùn)行的變流器重?cái)?shù)實(shí)時(shí)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(yùn)行時(shí)間。

各重變流器載波分配時(shí)間選擇在輸入電壓過(guò)零點(diǎn)，因此動(dòng)態(tài)分配載波初相角的過(guò)程中不會(huì)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(kāi)的實(shí)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(shí)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(kāi)的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)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(zhuān)利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書(shū)所界定的范圍為準(zhǔn)。