CN106972771A

CN106972771A - 一种电平逼近方法、电平逼近装置及控制装置

Info

Publication number: CN106972771A
Application number: CN201710367493.6A
Authority: CN
Inventors: 唐瑭
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-05-23
Filing date: 2017-05-23
Publication date: 2017-07-21

Abstract

本发明提供的一种电平逼近方法、电平逼近装置及控制装置，涉及电平控制技术领域。其中，电平逼近方法应用于级联H桥变流器。所述级联H桥变流器包括多个串联的子模块，所述方法包括：获取各所述子模块中电容的第一电压值以及各所述子模块的最大功率点对应的第二电压值；针对每一个所述子模块，根据所述第一电压值和第二电压值按照预设规则生成控制信息；根据所述控制信息控制对应的子模块的工作状态。通过上述方法，可以对各子模块单独进行控制，以解决现有技术中因对各子模块进行统一的电压调控而导致各子模块之间存在难以适配的问题。

Description

一种电平逼近方法、电平逼近装置及控制装置

技术领域

本发明涉及电平控制技术领域，具体而言，涉及一种电平逼近方法、电平逼近装置及控制装置。

背景技术

在电网的并网运行以及并网之后的运行中，由于级联H桥变流器中的各子模块的输出电压、输出电流一般会因受外部因素的影响而存在波动的问题，若直接将串联后的各子模块并入电网中，容易导致并网失败或者存在并网运行的维持不便的问题。

经发明人研究发现，现有技术是通过对各子模块进行统一的电压调控，以使整体的输出电压和输出电流满足并网的要求。但是，当各子模块之间需要保持一定的差异时，各子模块之间存在的输出电压、输出电流的差异，会导致各子模块之间存在难以适配的问题，进而导致并网失败。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电平逼近方法、电平逼近装置及控制装置，以解决现有技术中因对各子模块进行统一的电压调控而导致各子模块之间存在难以适配的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

一种电平逼近方法，应用于级联H桥变流器。所述级联H桥变流器包括多个串联的子模块，所述方法包括：

获取各所述子模块中电容的第一电压值以及各所述子模块的最大功率点对应的第二电压值；

针对每一个所述子模块，根据所述第一电压值和第二电压值按照预设规则生成控制信息；

根据所述控制信息控制对应的子模块的工作状态。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述电平逼近方法中，所述针对每一个所述子模块，根据所述第一电压值和第二电压值按照预设规则生成控制信息的步骤包括：

针对每一个所述子模块，计算所述第一电压值和所述第二电压值的差值；

将各所述差值进行叠加处理得到差值和；

针对每一个所述子模块，根据所述差值与所述差值和按照预设规则生成控制信息。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述电平逼近方法中，所述针对每一个所述子模块，根据所述差值与所述差值和按照预设规则生成控制信息的步骤包括：

针对每一个所述子模块，根据所述差值的大小按照预设规则得到阶梯电压值；

根据所述级联H桥变流器的并网电流值与所述差值和按照预设规则进行整定处理得到参考电压值；

针对每一个所述子模块，根据所述阶梯电压值和所述参考电压值按照预设规则生成控制信息。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述电平逼近方法中，所述阶梯电压值可以通过以下步骤得到：

将各所述第一电压值按照对应的差值的大小进行排序处理；

根据排序处理的结果按照预设规则进行计算得到阶梯电压值。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述电平逼近方法中，所述根据所述级联H桥变流器的并网电流值与所述差值和按照预设规则进行整定处理得到参考电压值的步骤包括：

通过PI调节器对所述差值和进行整定处理得到电流参考值；

通过PR调节器对所述电流参考值与所述并网电流值的差值进行整定处理得到参考电压值。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述电平逼近方法中，所述根据所述阶梯电压值和所述参考电压值按照预设规则生成控制信息的步骤包括：

根据所述阶梯电压值和所述参考电压值按照预设规则进行计算得到占空比值；

根据所述占空比值对三角波进行处理得到控制信息，所述控制信息为PWM波。

在上述基础上，本发明实施例还提供了一种电平逼近装置，应用于级联H桥变流器。所述级联H桥变流器包括多个串联的子模块，所述电平逼近装置包括：

电压获取模块，用于获取各所述子模块中电容的第一电压值以及各所述子模块的最大功率点对应的第二电压值；

信息生成模块，用于针对每一个所述子模块，根据所述第一电压值和第二电压值按照预设规则生成控制信息；

状态控制模块，用于根据所述控制信息控制对应的子模块的工作状态。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述电平逼近装置中，所述信息生成模块包括：

差值计算子模块，用于针对每一个所述子模块，计算所述第一电压值和所述第二电压值的差值；

差值和计算子模块，用于将各所述差值进行叠加处理得到差值和；

信息生成子模块，用于针对每一个所述子模块，根据所述差值与所述差值和按照预设规则生成控制信息。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述电平逼近装置中，所述信息生成子模块包括：

阶梯电压值生成单元，用于针对每一个所述子模块，根据所述差值的大小按照预设规则得到阶梯电压值；

参考电压值生成单元，用于根据所述级联H桥变流器的并网电流值与所述差值和按照预设规则进行整定处理得到参考电压值；

控制信息生成单元，用于针对每一个所述子模块，根据所述阶梯电压值和所述参考电压值按照预设规则生成控制信息。

在上述基础上，本发明实施例还提供了一种控制装置，应用于级联H桥变流器。所述级联H桥变流器包括多个串联的子模块，所述控制装置包括处理器和存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

根据所述控制信息控制对应的子模块的工作状态。

本发明提供一种电平逼近方法、电平逼近装置及控制装置，通过获取各子模块中电容的第一电压值以及各子模块的最大功率点对应的第二电压值，并根据各第一电压值和各第二电压值生成控制信息以对各子模块单独进行控制，以解决现有技术中因对各子模块进行统一的电压调控而导致各子模块之间存在难以适配的问题，有效提高了电平逼近方法、电平逼近装置及控制装置的可靠性和实用性，保证了并网的可靠、安全的运行。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明实施例提供的控制装置的结构框图。

图2为本发明实施例提供的电平逼近方法的流程示意图。

图3为图2中步骤S130的流程示意图。

图4为图3中步骤S135的流程示意图。

图5为本发明实施例提供的电平逼近装置的结构框图。

图6为本发明实施例提供的信息生成模块的结构框图。

图7为本发明实施例提供的信息生成子模块的结构框图。

图标：10-控制装置；12-处理器；14-存储器；100-电平逼近装置；110-电压获取模块；130-信息生成模块；131-差值计算子模块；133-差值和计算子模块；135-信息生成子模块；135a-阶梯电压值生成单元；135b-参考电压值生成单元；135c-控制信息生成单元；150-状态控制模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。

如图1所示，本发明实施例提供了一种控制装置10，应用于级联H桥变流器。所述级联H桥变流器包括多个串联的子模块，所述控制装置10包括处理器12和存储器14及存储在存储器14上并可在处理器12上运行的计算机程序。

所述处理器12执行所述程序时实现以下步骤：获取各所述子模块中电容的第一电压值以及各所述子模块的最大功率点对应的第二电压值；针对每一个所述子模块，根据所述第一电压值和第二电压值按照预设规则生成控制信息；根据所述控制信息控制对应的子模块的工作状态。

可选地，所述子模块的具体电路结构不受限制，既可以包括供电装置、电容以及电子开关即可，还可以包括其它辅助电气元件，例如整流滤波器件等。在本实施例中，所述子模块由供电装置、电容以及电子开关组成。

可选地，所述供电装置的具体类型不受限制，例如，可以是太阳能光伏板、风力发电机、潮汐发电机、地热发电机、纳米发电机以及其它类型的发电设备，在本实施例中不做具体的限定，可以根据实际的应用环境进行选择。

进一步地，在本实施例中，所述存储器14和处理器12相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器14中存储有以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器14中的软件功能模块，所述处理器12通过运行存储在存储器14内的软件程序以及模块，如本发明实施例中的电平逼近装置100，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现本发明实施例中的电平逼近方法。

其中，所述存储器14可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，存储器14用于存储程序，处理器12在接收到执行指令后，执行所述程序。进一步地，上述存储器14内的软件程序以及模块还可包括操作系统。其可包括各种用于管理系统任务(例如内存管理、存储设备控制、电源管理等)的软件组件和/或驱动，并可与各种硬件或软件组件相互通讯，从而提供其他软件组件的运行环境。

所述处理器12可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器12可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，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。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。

可以理解，图1所示的结构仅为示意，控制装置10还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

结合图2，本发明实施例还提供一种电平控制方法，应用于所述级联H桥变流器。通过所述方法可以根据实际需求控制所述级联H桥变流器的输出电压和输出电流，以确保并网的安全、可靠和稳定性。下面将对图2所示的具体流程进行详细阐述。

步骤S110，获取各所述子模块中电容的第一电压值以及各所述子模块的最大功率点对应的第二电压值。

可选地，在本实施例中，获取所述第一电压值和第二电压值的具体方法步骤不受限制，例如，可以是通过电压测试装置等部件进行获取。在本实施例中，通过在各模块中设置电压传感器以获取所述第一电压值，所述第二电压值可以通过最大功率点跟随器进行获取。

步骤S130，针对每一个所述子模块，根据所述第一电压值和第二电压值按照预设规则生成控制信息。

步骤S150，根据所述控制信息控制对应的子模块的工作状态。

进一步地，在本实施例中，各所述子模块中还包括多个电子开关，处理器12根据所述控制信息控制对应的电子开关的开闭状态以实现对各子模块工作状态的控制，从而实现对所述电容的工作状态的控制。

可选地，所述工作状态的具体内容不受限制，例如可以包括充电状态、放电状态、不工作以及其它状态。在本实施例中，所述工作状态包括充电状态和放电状态。

可选地，所述电子开关的具体类型不受限制，例如，可以是三极管、场效应管、晶体管以及其它可以实现电路的开闭状态切换的电子器件或集成电路。在本实施例中，所述电子开关为具有高输入阻抗和低导通压降特性的绝缘型晶体管。

结合图3，步骤S130可以包括步骤S131、步骤S133以及步骤S135。

步骤S131，针对每一个所述子模块，计算所述第一电压值和所述第二电压值的差值。

在本实施例中，所述第一电压值为所述电容的实际工作电压值，所述第二电压值为所述子模块在最大功率下的一个标准电压值，通过计算所述第一电压值和所述第二电压值之间的差值，即可获取对应的子模块的实际工作电压与标准工作电压之间的差距。

步骤S133，将各所述差值进行叠加处理得到差值和。

在本实施例中，通过获取所述差值和，即可获取所有的子模块的总的实际输出电压与总的标准电压之间的差距。

步骤S135，针对每一个所述子模块，根据所述差值与所述差值和按照预设规则生成控制信息。

结合图4，在本实施例中，步骤S135可以包括步骤S135a、步骤S135b以及步骤S135c。

步骤S135a，针对每一个所述子模块，根据所述差值的大小按照预设规则得到阶梯电压值。

可选地，得到所述阶梯电压值的方法、步骤不受限制。在本实施例中，所述阶梯电压值可以通过以下步骤得到：将各所述第一电压值按照对应的差值的大小进行排序处理；根据排序处理的结果按照预设规则进行计算得到阶梯电压值。

可选地，前述的预设规则的具体内容不受限制。在本实施例中，可以通过以下计算得到所述阶梯电压值。其中，U_stepn表示对应的各阶梯电压值；U_cN-son表示经过排序得到的各第一电压值；参数K的取值范围为[-1，1]。

U_step1＝KU_{c1_sort}-U_{c2_sort}-U_{c3_sort}-…-U_{cN_sort}；

U_step2＝U_{c1_sort}+KU_{c2_sort}-U_{c3_sort}-…-U_{cN_sort}；

U_step3＝U_{c1_sort}+U_{c2_sort}+KU_{c3_sort}-…-U_{cN_sort}；

U_stepn＝U_{c1_sort}+U_{c2_sort}+U_{c3_sort}+…+KU_{cN_sort}。

进一步地，在本实施例中，根据所述子模块的输出电流的方向不同，所述阶梯电压值的获取方式还可以通过以下计算公式进行计算：

U_step1＝-KU_{c1_sort}+U_{c2_sort}+U_{c3_sort}+...+U_{cN_sort}；

U_step2＝-U_{c1_sort}-KU_{c2_sort}+U_{c3_sort}+...+U_{cN_sort}；

U_step3＝-U_{c1_sort}-U_{c2_sort}-KU_{c3_sort}+…+U_{cN_sort}；

U_stepn＝-U_{c1_sort}-U_{c2_sort}-U_{c3_sort}-…-KU_{cN_sort}。

步骤S135b，根据所述级联H桥变流器的并网电流值与所述差值和按照预设规则进行整定处理得到参考电压值。

可选地，得到所述参考电压值的方法、步骤不受限制。在本实施例中，所述参考电压值可以通过以下步骤得到：通过PI调节器对所述差值和进行整定处理得到电流参考值；通过PR调节器对所述电流参考值与所述并网电流值的差值进行整定处理得到参考电压值。

步骤S135c，针对每一个所述子模块，根据所述阶梯电压值和所述参考电压值按照预设规则生成控制信息。

可选地，生成所述控制信息的方法、步骤不受限制。在本实施例中，所述控制信息可以通过以下步骤生成：根据所述阶梯电压值和所述参考电压值按照预设规则进行计算得到占空比值；根据所述占空比值对三角波进行处理得到控制信息，所述控制信息为PWM波。

可选地，按照预设规则进行计算得到占空比值的方式不受限制。在本实施例中，令所述阶梯电压值等于所述参考电压值，求取得到参数K的值即为所述占空比值。

结合图5，本发明实施例还提供一种电平逼近装置100，应用于所述级联H桥变流器。所述电平逼近装置100包括电压获取模块110、信息生成模块130以及状态控制模块150。

所述电压获取模块110，用于获取各所述子模块中电容的第一电压值以及各所述子模块的最大功率点对应的第二电压值。

本实施例中，图2的步骤S110可以由所述电压获取模块110执行。

所述信息生成模块130，用于针对每一个所述子模块，根据所述第一电压值和第二电压值按照预设规则生成控制信息。

本实施例中，图2的步骤S130可以由所述信息生成模块130执行。

所述状态控制模块150，用于根据所述控制信息控制对应的子模块的工作状态。

本实施例中，图2的步骤S150可以由所述状态控制模块150执行。

结合图6，在本实施例中，所述信息生成模块130可以包括差值计算子模块131、差值和计算子模块133以及信息生成子模块135。

所述差值计算子模块131，用于针对每一个所述子模块，计算所述第一电压值和所述第二电压值的差值。

本实施例中，图3的步骤S131可以由所述差值计算子模块131执行。

所述差值和计算子模块133，用于将各所述差值进行叠加处理得到差值和。

本实施例中，图3的步骤S133可以由所述差值和计算子模块133执行。

所述信息生成子模块135，用于针对每一个所述子模块，根据所述差值与所述差值和按照预设规则生成控制信息。

本实施例中，图3的步骤S135可以由所述信息生成子模块135执行。

结合图7，在本实施例中，所述信息生成子模块135可以包括阶梯电压值生成单元135a、参考电压值生成单元135b以及控制信息生成单元135c。

所述阶梯电压值生成单元135a，用于针对每一个所述子模块，根据所述差值的大小按照预设规则得到阶梯电压值。

本实施例中，图4的步骤S135a可以由所述阶梯电压值生成单元135a执行。

所述参考电压值生成单元135b，用于根据所述级联H桥变流器的并网电流值与所述差值和按照预设规则进行整定处理得到参考电压值。

本实施例中，图3的步骤S135b可以由所述参考电压值生成单元135b执行。

所述控制信息生成单元135c，用于针对每一个所述子模块，根据所述阶梯电压值和所述参考电压值按照预设规则生成控制信息。

本实施例中，图3的步骤S135c可以由所述控制信息生成单元135c执行。

综上所述，本发明提供的一种电平逼近方法、电平逼近装置100及控制装置10，通过获取各子模块中电容的第一电压值以及各子模块的最大功率点对应的第二电压值，并根据各第一电压值和各第二电压值生成控制信息以对各子模块单独进行控制，以解决现有技术中因对各子模块进行统一的电压调控而导致各子模块之间存在难以适配的问题，有效提高了电平逼近方法、电平逼近装置100及控制装置10的可靠性和实用性，保证了并网的可靠、安全的运行。

在本发明实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置和方法实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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，电子设备，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，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。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种电平逼近方法，应用于级联H桥变流器，其特征在于，所述级联H桥变流器包括多个串联的子模块，所述方法包括：

根据所述控制信息控制对应的子模块的工作状态。

2.根据权利要求1所述的电平逼近方法，其特征在于，所述针对每一个所述子模块，根据所述第一电压值和第二电压值按照预设规则生成控制信息的步骤包括：

将各所述差值进行叠加处理得到差值和；

3.根据权利要求2所述的电平逼近方法，其特征在于，所述针对每一个所述子模块，根据所述差值与所述差值和按照预设规则生成控制信息的步骤包括：

4.根据权利要求3所述的电平逼近方法，其特征在于，所述阶梯电压值可以通过以下步骤得到：

将各所述第一电压值按照对应的差值的大小进行排序处理；

5.根据权利要求3所述的电平逼近方法，其特征在于，所述根据所述级联H桥变流器的并网电流值与所述差值和按照预设规则进行整定处理得到参考电压值的步骤包括：

通过PI调节器对所述差值和进行整定处理得到电流参考值；

6.根据权利要求3所述的电平逼近方法，其特征在于，所述根据所述阶梯电压值和所述参考电压值按照预设规则生成控制信息的步骤包括：

7.一种电平逼近装置，应用于级联H桥变流器，其特征在于，所述级联H桥变流器包括多个串联的子模块，所述电平逼近装置包括：

8.根据权利要求7所述的电平逼近装置，其特征在于，所述信息生成模块包括：

9.根据权利要求8所述的电平逼近装置，其特征在于，所述信息生成子模块包括：

10.一种控制装置，应用于级联H桥变流器，其特征在于，所述级联H桥变流器包括多个串联的子模块，所述控制装置包括处理器和存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

根据所述控制信息控制对应的子模块的工作状态。