CN102854404B - 变流器主电路中同步信号相序判断方法与控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了变流器主电路中同步信号相序判断方法，所述方法包括：对变流器主电路中的同步信号和当前变流器输入电流进行采样；在预设时间内，获取若干个相同采样时刻对应的同步信号采样值和当前变流器输入电流采样值；依据所述同步信号采样值和当前变流器输入电流采样值生成判断参数；根据所述判断参数判断所述同步信号相序是否正确。相应的，本发明还公开了一种控制器。以解决现有技术中没有同步信号相序判断的实现方案的技术问题，并能在同步信号相序错误的时候及时纠正，避免因变流器输入电流过大引起对变流器的损害。

Description

变流器主电路中同步信号相序判断方法与控制器

技术领域

本发明涉及变流器技术，特别是涉及变流器主电路中同步信号相序判断方法与控制器。

背景技术

目前大功率的PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）网侧变流器大都采用数字化控制，同步信号是实现对所述网侧变流器数字化控制用到的重要模拟输入量，在工业设计中，同步信号通过高压互感器、同步变压器等多级变换为低压控制信号，用于数字化控制。所述同步信号经过多级变换后，所述同步信号的相位很容易在多级变换中因某组接线错误而导致反相，此时启动网侧变流器则可能导致网侧变流器输入电流过流，甚至炸损变流器内部的电力电子器件，其中所述网侧变流器是实现电能变换和处理的装置，通常指交流/直流变换。

但是发明人在研究过程中发现，现有技术中并没有同步信号相序判断的实现方案，也就是说现有技术中还不能避免网侧变流器受损的发生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现同步信号相序的判断，提供变流器主电路中同步信号相序判断方法与控制器，以解决现有技术中没有同步信号相序判断实现方案的技术问题，从而可以保护变流器，避免变流器受损。

为了解决上述技术问题，本发明提供变流器主电路中同步信号相序判断方法与数字化控制器，本发明提供如下技术方案：

变流器主电路中同步信号相序判断方法，该方法包括：

对变流器主电路中的同步信号和当前变流器输入电流进行采样；

在预设时间内，获取若干个相同采样时刻对应的同步信号采样值和当前变流器输入电流采样值；

依据所述同步信号采样值和当前变流器输入电流采样值生成判断参数；

根据所述判断参数判断所述同步信号相序是否正确。

优选的，所述依据所述同步信号采样值和当前变流器输入电流采样值生成判断参数，具体包括：

将所述若干个相同采样时刻对应的同步信号采样值和当前变流器输入电流采样值分别进行相乘得到若干个相乘结果；

将所述若干个相乘结果进行累加得到累加结果；

将所述累加结果作为判断参数。

优选的，将所述若干个相乘结果进行累加得到累加结果之后，还包括：

将所述累加结果通过低通滤波器以获取去除毛刺信号的累加结果；

相应的，所述将所述累加结果作为判断参数，具体为：将所述去除毛刺信号的累加结果作为判断参数。

优选的，所述根据所述判断参数判断所述同步信号相序是否正确，包括：

根据所述判断参数检测所述同步信号和当前变流器输入电流是否同相，如果是，则判断所述同步信号相序是正确的，如果否，则判断所述同步信号相序是错误的。

优选的，当所述同步信号相序错误时，还包括：

对所述同步信号取反使所述同步信号与当前变流器输入电流同相。

一种控制器，包括：

采样单元，用于对变流器主电路中的同步信号和当前变流器输入电流进行采样；

获取单元，用于在预设时间内，获取若干个相同采样时刻对应的同步信号采样值和当前变流器采样值；

参数生成单元，用于依据所述同步信号采样值和当前变流器输入电流采样值生成判断参数；

判断单元，用于根据所述判断参数判断所述同步信号相序是否正确。

优选的，所述参数生成单元包括：

相乘单元，用于将所述若干个相同采样时刻对应的同步信号采样值和当前变流器输入电流采样值分别进行相乘得到若干个相乘结果；

累加单元，用于将所述若干个相乘结果进行累加得到累加结果。

优选的，所述参数生成单元还包括：低通滤波器，用于将所述累加结果通过低通滤波器以获取去除毛刺信号的累加结果。

优选的，所述判断单元包括：

检测单元，用于根据所述判断参数检测所述同步信号和当前变流器输入电流是否同相；

确定单元，用于在检测单元结果为是时，确定所述同步信号相序是正确的，在检测单元结果为否时，确定所述同步信号相序是错误的。

优选的，所述控制器还包括：

调整单元，用于检测单元结果为否时，对所述同步信号取反使所述同步信号与当前变流器输入电流同相。

本发明中，通过根据判断参数检测所述同步信号和当前变流器输入电流是否同相，如果是，则判断所述同步信号相序是正确的，如果否，则判断所述同步信号相序是错误的，实现了同步信号相序的判断，在同步信号相序错误的时候，通过对同步信号取反进行同步信号相序的纠正，使同步信号与当前变流器输入电流同相，避免因同步信号相序错误导致的当前变流器的损害的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明适用的典型变流器主电路结构示意图；

图2为本发明变流器主电路中同步信号相序判断方法实施例1的流程图；

图3为本发明变流器主电路中同步信号相序判断方法实施例2的流程图；

图4a为本发明中冲击电流和同步信号相序相同时的波形示意图；

图4b为本发明冲击电流和同步信号相序相反时的波形示意图；

图5为本发明控制器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

参考图1所示，为本发明适用的典型变流器主电路结构示意图，其中变流器主电路主要由牵引变压器、牵引变流器和数字化控制器几部分组成，所述牵引变流器中包括网侧变流器。所述牵引变压器向所述牵引变流器提供合适的输入电压；所述牵引变流器对所述输入电压完成变压变频；数字化控制器完成对所述牵引变流器的低压控制，U为所述牵引变压器原边电压值。

所述变流器主电路的工作原理具体为：首先，闭合主断路器KS，然后闭合充电接触器KM；当闭合充电接触器KM使充电电压值达到设定值U1时闭合短接接触器KQ，同时断开充电接触器KM；当断开充电接触器KM使充电电压值达到设定值U2时，启动网侧变流器。

充电接触器KM和短接接触器KQ闭合时，牵引变压器次边绕组中都会有冲击电流，KQ闭合时牵引变压器次边绕组中产生的冲击电流通常比KM闭合时牵引变压器次边绕组中产生的冲击电流更大，因此选择KQ闭合时牵引变压器次边绕组中产生的冲击电流XIN和同步信号VS之间的相位关系作为所述同步信号相序判断依据，所述冲击电流XIN通过电流传感器进行采集，在实际应用中可以采用CPU进行同步信号相序判断的处理。

参考图2所示，为本发明变流器主电路中同步信号相序判断方法实施例1的流程图，本实施例具体可以包括：

步骤201：对同步信号和当前变流器输入电流进行采样。

参考图1所示，所述当前变流器即为图1中变流器主电路中的牵引变流器。

本实施例中，对同步信号和当前变流器输入电流进行的是同频采样，即采样间隔相同。

步骤202：在预设时间内，获取若干个相同采样时刻对应的同步信号采样值和当前变流器输入电流采样值。

实际应用中，对同步信号和当前变流器输入电流进行采样将对得到很对同步信号采样值和当前变流器输入电流采样值，本实施例中，对得到的采样后的信号即采样后的同步信号和采样后的当前变流器输入电流信号进行截取，截取的长度为所述预设时间的长度，获取截取的在预设时间内的在相同采样时刻对应的同步信号采样值和当前变流器输入电流采样值，举个例子，比如在0-T时间内有100个采样点，即可以获得100个同步信号采样值和当前变流器输入电流采样值，如果预设时间的长度为t，而在t内有3个采样点，则通过截取可以获得3个采样时刻对应的同步信号采样值和当前变流器输入电流采样值，假设3个采样时刻为T1、T2和T3，分别对应的同步信号采样值为C1、C2和C3，当前变流器输入电流采样值为D1、D2和D3。

本步骤中的预设时间可以由本领域技术人员自助设置，预设时间越长，则可以使后续根据判断参数判断同步信号相序的正确与否的结果更准确。

步骤203：依据所述同步信号采样值和当前变流器输入电流采样值生成判断参数。

在实际应用中，本步骤中的判断参数可以通过对同步信号采样值和当前变流器输入电流采样值进行数学运算而得到。在一个具体例子中，步骤203的具体实现可以为：

步骤A1：将所述若干个相同采样时刻对应的同步信号采样值和当前变流器输入电流采样值分别进行相乘得到若干个相乘结果；

在实际操作中，参考步骤202中的例子，则得到的3个相乘结果为：T1时刻的相乘结果C1*D1，T2时刻的相乘结果C2*D2和T3时刻的相乘结果C3*D3。

步骤A2：将所述若干个相乘结果进行累加得到累加结果；

参考步骤202中的例子和步骤A1，则本步骤中得到的累加结果为：C1*D1+C2*D2+C3*D3。

步骤A3：将所述累加结果作为判断参数。

步骤204：根据所述判断参数判断所述同步信号相序是否正确。

根据所述判断参数判断所述同步信号相序是否正确具体可以为：若所述判断参数表示所述同步信号和当前变流器输入电流同相，例如，若在步骤A2中的累加结果为正，则步骤203中生成的判断参数表示所述同步信号和当前变流器输入电流同相，则所述同步信号相序是正确的，若所述判断参数表示所述同步信号和当前变流器输入电流反相，例如，若在步骤A2中的累加结果为负，则步骤203中生成的判断参数表示所述同步信号和当前变流器输入电流反相，则所述同步信号相序是错误的。

本实施例提供的技术方案，通过生成判断参数，在所述判断参数表示所述同步信号和当前变流器输入电流同相时，判断所述同步信号相序是正确的，在所述判断参数表示所述同步信号和当前变流器输入电流反相时，判断所述同步信号相序是错误的，实现了同步信号相序的判断。

参考图3所示，图3为本发明变流器主电路中同步信号相序判断方法实施例2的流程图，本实施例参考图1所示的变流器主电路进行说明，其中所述的网侧变压流即为当前变流器，所述冲击电流XIN即为当前变流器输入电流，本实施例具体包括：

步骤301：对同步信号和冲击电流进行采样。

所述同步信号和冲击电流进入数字化控制器后首先进行A/D（模/数）转换，所述对同步信号和冲击电流进行A/D转换的过程，即为对同步信号和冲击电流进行采样的过程。

步骤302：在预设时间内，获取若干个相同采样时刻对应的同步信号采样值和冲击电流采样值。

步骤303：将所述若干个相同采样时刻对应的同步信号采样值和冲击电流采样值分别进行相乘得到若干个相乘结果。

步骤304：将所述若干个相乘结果进行累加得到累加结果。

步骤301~304的执行方式可以与实施例1类似，在此不再赘述。

步骤305：将所述累加结果通过低通滤波器以获取去除毛刺信号的累加结果。

本步骤中通过低通滤波器来去除累加结果中的毛刺信号，防止因为毛刺信号造成对同步信号相序的误判。

步骤306：将所述去除毛刺信号的累加结果作为判断参数。

步骤307：根据所述判断参数检测所述同步信号和冲击电流是否同相，若是进入步骤308，若否进入步骤309。

所述同步信号和冲击电流是否同相具体可以为若所述去除毛刺信号的累加结果为正，则判断为所述同步信号和冲击电流同相，若为负，则判断为所述同步信号和冲击电流反相。

步骤308：确定所述同步信号相序是正确的。

步骤309：确定所述同步信号相序是错误的。

步骤310：对所述同步信号进行取反使所述同步信号与当前变流器输入电流同相。

为了方便本领域技术人员更清楚的了解本发明实施例中的同步信号相序的判断结果，下面通过示意图来示意性的说明同步信号相序的正确和错误。参考图4a所示，图4a为冲击电流XIN和同步信号VS相序相同时的波形示意图,即同步信号相序是正确的；参考图4b所示，图4b是冲击电流XIN和同步信号VS相序相反时的波形示意图，即同步信号相序是错误的；图4a和图4b仅仅是冲击电流XIN和同步信号VS相序关系的一个示意图，并不能看作对本发明的限制。

本实施例提供的技术方案，不仅最终可以实现同步信号相序的判断，同时在判断出同步信号相序是错误的时候，还可以对同步信号相序进行纠正，避免因同步信号相序错误导致变流器输入电流超过额定电流炸损变流器内部的电力电子器件，并且，本实施例中，还可以将累加结果通过低通滤波器对所述累加结果进行滤波，以去除毛刺信号对累加结果的影响，进一步避免因毛刺信号产生误判，使同步信号相序的判断结果更准确。

本发明对同步信号相序的判断方法，不管所述同步信号在多级传导中的哪一级发生误传，本发明均可以判断所述同步信号相序是否正确，如果发生错误则可以及时对同步信号相序进行纠正，所以可以在网侧变流器正常发出脉冲前及时调整同步信号相序，避免对网侧变流器或者牵引变压器产生损害，另外，牵引变压器和网侧变流器都是三相系统时，本发明同样适用。

参考图5所示，本发明控制器的结构示意图，所述控制器包括：

采样单元500，用于对变流器主电路中的同步信号和当前变流器输入电流进行采样；

获取单元510，用于在预设时间内，获取若干个相同采样时刻对应的同步信号采样值和当前变流器采样值；

参数生成单元520，用于依据所述同步信号采样值和当前变流器输入电流采样值生成判断参数；

判断单元530，用于根据所述判断参数判断所述同步信号相序是否正确。

所述参数生成单元520包括：

相乘单元，用于将所述若干个相同采样时刻对应的同步信号采样值和当前变流器输入电流采样值分别进行相乘得到若干个相乘结果；

累加单元，用于将所述若干个相乘结果进行累加得到累加结果。

进一步的，所述参数生成单元520还包括：

低通滤波器，用于将所述累加结果通过低通滤波器以获取去除毛刺信号的累加结果。

所述判断单元530包括：

检测单元，用于根据所述判断参数检测所述同步信号和当前变流器输入电流是否同相；

确定单元，用于在检测单元结果为是时，确定所述同步信号相序是正确的，在检测单元结果为否时，确定所述同步信号相序是错误的。

进一步的，所述控制器还包括：

调整单元，用于检测单元的检测结果为否时，对所述同步信号取反使所述同步信号与当前变流器输入电流同相。

本实施例提供的技术方案，通过根据所述判断参数检测所述同步信号和当前变流器输入电流是否同相，若是，确定所述同步信号相序是正确的，若否，确定所述同步信号相序是错误的，实现了对变流器主电路中同步信号相序的判断，并且在所述同步信号相序是错误的时候，对所述同步信号进行取反使同步信号与当前变流器输入电流同相，避免因同步信号相序错误导致变流器输入电流超过额定电流炸损变流器内部的电力电子器件，本实施例中，还通过低通滤波器对所述累加结果进行滤波，以去除毛刺信号对累加结果的影响，可以避免因毛刺信号产生误判，使同步信号相序的判断结果更准确。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对于系统实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.变流器主电路中同步信号相序判断方法，其特征在于，包括：

对变流器主电路中的同步信号和当前变流器输入电流进行采样；

在预设时间内，获取若干个相同采样时刻对应的同步信号采样值和当前变流器输入电流采样值，具体为：对得到的采样后的信号即采样后的同步信号和采样后的当前变流器输入电流信号进行截取，截取的长度为所述预设时间的长度，获取截取的在预设时间内的在相同采样时刻对应的同步信号采样值和当前变流器输入电流采样值；

依据所述同步信号采样值和当前变流器输入电流采样值生成判断参数，具体包括：

将所述若干个相同采样时刻对应的同步信号采样值和当前变流器输入电流采样值分别进行相乘得到若干个相乘结果；

将所述若干个相乘结果进行累加得到累加结果；

将所述累加结果作为判断参数；

根据所述判断参数判断所述同步信号相序是否正确，包括：

根据所述判断参数检测所述同步信号和当前变流器输入电流是否同相，如果是，则判断所述同步信号相序是正确的，如果否，则判断所述同步信号相序是错误的。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述若干个相乘结果进行累加得到累加结果之后，还包括：

将所述累加结果通过低通滤波器以获取去除毛刺信号的累加结果；

相应的，所述将所述累加结果作为判断参数，具体为：将所述去除毛刺信号的累加结果作为判断参数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述同步信号相序错误时，还包括：

对所述同步信号取反使所述同步信号与当前变流器输入电流同相。

4.一种控制器，其特征在于，包括：

采样单元，用于对变流器主电路中的同步信号和当前变流器输入电流进行采样；

获取单元，用于在预设时间内，获取若干个相同采样时刻对应的同步信号采样值和当前变流器采样值，具体为：对得到的采样后的信号即采样后的同步信号和采样后的当前变流器输入电流信号进行截取，截取的长度为所述预设时间的长度，获取截取的在预设时间内的在相同采样时刻对应的同步信号采样值和当前变流器输入电流采样值；

参数生成单元，用于依据所述同步信号采样值和当前变流器输入电流采样值生成判断参数，包括：相乘单元和累加单元，

所述相乘单元用于将所述若干个相同采样时刻对应的同步信号采样值和当前变流器输入电流采样值分别进行相乘得到若干个相乘结果；

所述累加单元用于将所述若干个相乘结果进行累加得到累加结果；

判断单元，用于根据所述判断参数判断所述同步信号相序是否正确，包括：检测单元和确定单元，

所述检测单元用于根据所述判断参数检测所述同步信号和当前变流器输入电流是否同相；

所述确定单元用于在检测单元结果为是时，确定所述同步信号相序是正确的，在检测单元结果为否时，确定所述同步信号相序是错误的。

5.根据权利要求4所述的控制器，其特征在于，所述参数生成单元还包括：低通滤波器，用于将所述累加结果通过低通滤波器以获取去除毛刺信号的累加结果。

6.根据权利要求4所述的控制器，其特征在于，还包括：

调整单元，用于检测单元结果为否时，对所述同步信号取反使所述同步信号与当前变流器输入电流同相。