CN111371320A - 载波移相并联电路的均流控制方法及均流控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种载波移相并联电路的均流控制方法及载波移相并联电路的均流控制装置，所述均流控制方法包括：采集每相桥臂的电流；根据每相桥臂的PWM信号计算每相桥臂的电流变化斜率；根据所述电流变化斜率调节所述桥臂输出的PWM信号的占空比，以使每相桥臂的电流保持一致；本发明实施例根据各相桥臂的电流变化斜率来微调各相桥臂的电流输出状态，以使载波移相并联电路中每相输出电流都能够保持完全一致，以实现均流控制的效果，保障了载波移相并联电路中多相电流的控制精度，所述载波移相并联电路输出的电能具有更高的稳定性。

Description

载波移相并联电路的均流控制方法及均流控制装置
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及一种载波移相并联电路的均流控制方法及载波移相并联电路的均流控制装置。
背景技术
由于高压变频、电压调制等成为影响电力系统中安全性和稳定性的关键技术，因此载波移相调制方法得到了快速的发展，并且所述载波移相调制方法得到了极为广泛的应用，其主要的原理是利用多个H桥单元来事先级联多电平控制，每一个H桥单元都采用开关频率的SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation，正弦脉宽调制)调制方法；通过该载波移相调制方法能够使每一个H桥都能够输出相应的控制信号，进一步地，对于该控制信号进行DC-DC转换后输出稳定的直流电能，以驱动电子元器件处于稳定的工作状态；本领域中载波移相并联调制电路对于保障驱动电路的电源稳定性发挥着极为重要的作用。
然而在实际应用过程中，由于载波移相调制方法中存在静、动态电感的差异，导致流过每相电感的电流不一致，因此传统技术对于载波移相调制方法中每相电流的采样结果存在一定的误差，并且对于每相电流的采样时间存在较大的延迟，无法实现对于载波调制中多相输出电流的均流控制；通常的，传统技术中移相载波多相并联的均流控制中主要采用以下两种方法：
1、在载波移相交错并联的基础上，利用各相载波的零点或者顶点触发A/D采样，以准确地得到各相电流的平均值，然而利用各相电流的平均值来调节输出载波移相中每相控制信号的幅值和频率，以减少各相输出电流之间的差异；其中这种方法的缺点在于：由于各相载波的零点或者顶点只能采样各自对应的电流平均值，因此在对于多相输出电流进行均衡采样过程中，需要依次切换A/D采样器，才能够准确地采样得到各相电流的平均值，当载波移相控制中存在多相输出电流时，每相输出电流的采样延迟时间会根据采样的顺序依次叠加；若载波移相中的输出电流的相数越多，则各相输出电流的采样时间越长，严重降低了电流环的带宽。
2、对于载波移相中的多相输出电流进行周期性的电流采样，电流采样的周期与载波移相控制中的载波周期存在关联关系，通过计算各相电流采样的平均值，以调节载波移相控制中每相控制信号的相位，进而载波移相电路能够输出多相一致的电流；然而这种方法的缺点在于：需要较高的采样频率来对每相输出电流进行电流采样，否者对于多相输出电流进行采样后的结果与每相电流的实际值相差较大，对于载波移相电路中每相电流存在较大的控制误差，无法达到载波移相中多相输出的均流控制效果。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种载波移相并联电路的均流控制方法及载波移相并联电路的均流控制装置，旨在解决传统的技术方案对于载波移相电路中每相输出电流的采样误差较大，载波移相电路无法实现均流控制的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种载波移相并联电路的均流控制方法，所述载波移相并联电路包括多相交错并联的桥臂，每一相桥臂与一PWM调节器连接；所述均流控制方法包括：
采集每相桥臂的电流；
根据每相桥臂的PWM信号计算每相桥臂的电流变化斜率；
根据所述电流变化斜率调节所述桥臂输出的PWM信号的占空比，以使每相桥臂的电流保持一致。
在其中的一个实施例中，所述采集每相桥臂的电流，具体为：
设定每相桥臂的载波周期；
在一个所述载波周期内对每相所述桥臂的电流连续进行Q次采样；其中所述Q为大于或者等于2的正整数。
在其中的一个实施例中，所述Q等于5。
在其中的一个实施例中，所述根据所述每相桥臂的PWM信号计算每相桥臂的电流变化斜率，具体为：
若所述桥臂的PWM信号的占空比大于预设比值，则计算所述桥臂在一个载波周期内的电流上升斜率；
若所述桥臂的PWM信号的占空比小于或者等于所述预设比值，则计算所述桥臂在一个载波周期内的电流下降斜率；
在连续M个所述载波周期内，根据所述桥臂的电流上升斜率和电流下降斜率得到所述桥臂的电流变化斜率；所述M为大于或者等于1的正整数。
在其中的一个实施例中，所述预设比值为50％。
在其中的一个实施例中，所述计算所述桥臂在一个载波周期内的电流上升斜率，具体为：
在一个载波周期内，在对于所述桥臂的电流进行采样后得到电流采样值，并根据所述电流采样值得到每次采样后的电流变化量；
在一个载波周期内，在对于所述桥臂的电流连续P次采样后，将所述连续P次采样过程中最大的电流变化量作为所述桥臂在载波周期内的电流上升斜率；
其中所述连续P次采样过程中，所述桥臂的每一次采样后的电流变化量大于或者等于0；所述P为大于或者等于1的正整数，并且P≤Q。
在其中的一个实施例中，所述计算所述桥臂在一个载波周期内的电流下降斜率，具体为：
在一个载波周期内，在对于所述桥臂的电流进行采样后得到电流采样值，并根据所述电流采样值得到每次采样后的电流变化量；
在一个载波周期内，在对于所述桥臂的电流连续H次采样后，将所述连续H次采样过程中幅值最小的电流变化量作为所述桥臂在载波周期内的电流下降斜率；
其中所述连续H次采样过程中，所述桥臂的每一次采样后的电流变化量小于或者等于0；所述H为大于或者等于1的正整数，并且H≤Q。
在其中的一个实施例中，所述在连续M个所述载波周期内，根据所述桥臂的电流上升斜率和电流下降斜率得到所述桥臂的电流变化斜率，具体为：
计算所述桥臂的电流上升斜率和所述电流下降斜率在连续M个载波周期内的平均值，得到所述桥臂的电流变化斜率。
在其中的一个实施例中，所述根据所述电流变化斜率调节所述桥臂输出的PWM信号的占空比，具体为：
计算多相桥臂的电流变化斜率的平均值；
若所述桥臂的电流变化斜率大于所述平均值，则降低所述桥臂输出的PWM信号的占空比，以使所述桥臂的电流变化斜率等于所述平均值；
若所述桥臂的电流变化斜率小于所述平均值，则增大所述桥臂输出的PWM信号的占空比，以使所述桥臂的电流变化斜率等于所述平均值。
本发明实施例的第二方面提供了一种载波移相并联电路的均流控制装置，所述载波移相并联电路包括多相交错并联的桥臂，每一相桥臂与一PWM调节器连接；所述均流控制装置包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述均流控制装置还包括多个霍尔传感器；每一所述霍尔传感器连接在所述桥臂中，用于采集所述桥臂的运行电压；
所述处理器执行所述计算机程序时实现如下步骤：
根据每相桥臂的运行电压得到每相桥臂的电流；
根据每相桥臂的PWM信号计算每相桥臂的电流变化斜率；
根据所述电流变化斜率调节所述桥臂输出的PWM信号的占空比，以使每相桥臂的电流保持一致。
上述载波移相并联电路的均流控制方法针对每相桥臂中输出电流的波动性，当对于每相桥臂的电流进行采样后，计算得到每相桥臂的电流变化斜率，通过该电流变化斜率能够得到每相桥臂中的电流变化趋势以及每相桥臂中的电流波动情况，进而根据每相桥臂的电流变化斜率来实时调节桥臂的PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号的占空比，当每相桥臂的PWM信号的占空比发生改变时，则桥臂的电流输出状态也会发生变化；从而本发明实施例利用每相桥臂的电流变化斜率对于每相桥臂进行反馈控制，微调各相PWM信号的占空比，以实现多相均流控制的效果；避免了各相桥臂由于静态电感、动态电感差异而导致的不均流现象、以及载波移相并联电路中各相输出电流的控制误差较大的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的载波移相并联电路的结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的载波移相并联电路的桥臂在下桥臂导通阶段的等效电路图；
图3为本发明一实施例提供的载波移相并联电路的桥臂在下桥臂导通阶段的等效电路图；
图4为本发明一实施例提供的载波移相并联电路的桥臂中电感的电压和电流在下桥臂导通阶段和关断阶段的波形图；
图5为本发明一实施例提供的载波移相并联电路的均流控制方法的具体流程图；
图6为本发明一实施例提供的载波移相并联电路的均流控制方法的另一种具体流程图；
图7为本发明一实施例提供的载波移相并联电路的均流控制方法S603的具体流程图；
图8为本发明一实施例提供的S6031中，所述计算所述桥臂在一个载波周期内的电流上升斜率的具体流程图；
图9为本发明一实施例提供的S6032中，所述计算所述桥臂在一个载波周期内的电流下降斜率的具体流程图；
图10为本发明一实施例提供的载波移相并联电路的均流控制方法S503的具体流程图；
图11为本发明一实施例提供的载波移相并联电路的均流控制装置结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本领域中的载波移相并联电路存在多种不同的电路结构形式，通常的，所述载波移相并联电路包括多相交错并联的桥臂，其中每相桥臂与一PWM调节器连接，其中该PWM调节器能够实现脉冲信号控制的功能，通过PWM调节器能够输出PWM信号，该PWM信号具有特定的脉宽和幅值；每当所述PWM调节器输出具有不同相位的PWM信号时，通过每相PWM信号能够实时控制相对应桥臂的导通或者关断状态，每相桥臂能够输出不同的电压或者电流，以实现载波移相并联电路的电流实时控制效果；为了更好地说明载波移相并联电路的工作原理及其控制过程，下面将通过一个具体的实例来详细阐述载波移相并联电路的操作步骤，本实例将载波移相并联电路应用于DC/DC转换电路中，具体的，如图1所示：
图1示出了本实施例提供的12相桥臂升压型DC/DC转换的拓扑结构，其中每相桥臂包含：电感L1、霍尔检测器H、续流二极管D1、开关管M1以及二极管D2，所述电感L1在每相桥臂中能够起到储能滤波的作用；所述霍尔检测器H能够事实采集每相桥臂中的运行电流，以监控每相桥臂中的电能变化情况；其中每相桥臂包括上桥臂和下桥臂，上桥臂包括续流二极管D1，下桥臂包含开关管M1，在本实施例中，开关管M1的第一导通极和第二导通极串接在所下桥臂的主回路中，当开关管M1的控制极接入PWM信号时，通过PWM信号能够实时控制开关管M1的导通或者关断，当开关管M1导通时，电感L1接低压输入侧，第一电容C1上的电能对电感L1进行充电；当开关管M1关断时，电感L1通过续流二极管D1进行放电；因此通过PWM信号能够控制开关管M1的导通或者关断，所述电感L1能够实现充电过程或者放电过程，第二电容C2也能够接入不同的电能；因此本实施例中通过控制下桥臂中开关管M1的导通时间，即可实现第一电容C1上的电压和第二电容C2上的电压之间DC/DC转换。
可选的，所述载波移相并联电路还包括：一个霍尔检测器HL，通过该霍尔检测器HL能够检测12相桥臂中总的电流，因此本实施例能够实时地检测载波移相并联电路中的输出电流，以保障DC/DC转换后的电能稳定性。
具体的，下面将分别针对每一相桥臂中电流的运行情况进行分析，具体可将每相桥臂的电流运行情况分为以下两类，具体为：
1、下桥臂中的开关管导通阶段：设定所述下桥臂中开关管的导通时间为Ton，图1中的每相桥臂可等效为图2中所示出的电路结构，在图2的等效电路图中，所述电感L1与第一电容C1直接连接，第一电容C1能够直接向电感L1进行充电，并且当流过电感L1中的电流iL1发生变化时，则所述电感L1的充电效率也会发生变化；因此在下桥臂导通的Ton时间内，随着电感L1的充电过程，所述电感L1上的电荷也会迅速上升，电感L1两端的电压也会逐渐增大。
2、下桥臂中的开关管关断阶段：设定所述下桥臂中开关管的关断时间为Toff，图1中的每相桥臂可等效为图3中所示出的电路结构，在图3的等效电路图中，电感L1上的电荷和第一电容C1上的电荷通过续流二极管D1进行释放，电感L1两端的电压下降，第二电容C2两端的电压上升，电感L1在Toff时间内进行放电，其中所述电感L1的放电电流iL1逐渐下降，所述第二电容C2实现充电过程。
示例性的，图4示出了本实施例提供的桥臂中电感L1的电压和电流在下桥臂导通阶段和关断阶段波形图，参照图4所示，当随着下桥臂导通或者关断，电感L1上的电压和电流也会呈现规律性的变化；并且多个载波周期内，根据桥臂中电感L1中电流的变化值可得到电感L1的电流平均值，根据桥臂中电感L1中的电压变化值可得到电感L1的电压平均值，因此本实施例中的DC/DC转换电路能够输出具有稳定幅值的直流电压，以实现直流电能的转换功能。
结合上述实施例中桥臂的充电和放电时间内，所述桥臂的一个载波周期包括导通阶段和关断阶段；相应的，在一个载波周期内，所述电感L1会进行充电或者放电，并且根据本领域中伏秒定理可知，在一个载波周期内电感L1存储和释放的能量相等。
参照图2，在下桥臂导通的时间内，电感L1处于充电过程，则满足：
U1*Ton＝L*ΔI1 (1)
参照图3，在下桥臂关断的时间内，则满足：
(U2-U1)*Toff＝L*ΔI2 (2)
在上式(1)和式(2)中，所述U1为所述第一电容C1两端的电压，所述U2为第二电容C2两端的电压，所述Ton为在一个载波周期内下桥臂导通的时间，所述Toff为在一个载波周期内下桥臂关断的时间，所述L为电感L1的电感值，所述ΔI1为在下桥臂导通时间内电感L1中电流的最大变化量，ΔI2为在下桥臂关断时间内电感L1中的电流最大变化量；联立上式(1)和上式(2)可得：
Figure BDA0001922635960000081
在上式(3)中，
Figure BDA0001922635960000082
结合上文，由于桥臂的开关管M1的控制极接入PWM信号，通过PWM信号的占空比能够直接改变所述开关管M1导通或者关断的时间，那么上式(3)中的D为所述PWM信号的占空比；因此本实施例可通过PWM信号的占空比直接改变所述DC/DC转换电路所示出的电压，进而使所述DC/DC转换电路能够输出不同幅值的电压，以实现所述载波移相并联电路的直流电压转换功能；并且根据上式(2)中，第二电容C2的电压受到电感L1的影响，对于多相桥臂的输出电流而言，即使每一相PWM信号的占空比都相同的条件下，若电感L1的电感值存在差异，则多相桥臂输出的电流也会存在不均衡的现象，例如某一相桥臂输出的电流偏大，另外某一相桥臂输出的电流偏小；由于每一相桥臂中动、静态电感存在较大的差异，导致载波移相并联电路输出的多相电流不一致性，降低了电路控制的性能。
需要说明的是，图1示出的载波移相并联电路的电路结构仅仅为一实施例而已，并非构成对于本申请中载波移相并联电路的技术限定，同时图1示出的载波移相并联电路也并非构成本申请的现有技术；所述载波移相并联电路为本发明实施例中均流控制方法的应用对象，在不改变所述均流控制方法的实质操作步骤基础之上，本领域技术人员可在图1的电路结构基础之上进行改变、变形以及拓展，由于这仅仅涉及应用对象的微小调整，因此本发明实施例中的均流控制方法仍然可应用于本领域中不同类型的载波移相并联电路中，所述均流控制方法具有极高的兼容性和普适性。
请参阅图5，本发明实施例提供的载波移相并联电路的均流控制方法的具体流程，其中所述载波移相并联电路包括多相交错并联的桥臂，每一相桥臂包括与一PWM调节器连接；通过PWM调节器输出的PWM信号能够及时改变每相桥臂的电流运行状态，以使载波移相并联电路中多相桥臂输出完全一致的电流；所述载波移相并联电路的具体结构及其工作原理可参照图1的实施例，此处将不再赘述；为了便于说明，仅示出了与本实施例中均流控制方法相关的部分，详述如下：
S401：采集每相桥臂的电流。
由于本实施例中载波移相并联电路中存在多相桥臂，每一相桥臂中存在相应的运行电流，因此本实施例根据每一相桥臂的电流能够得到每相桥臂的实际运行状态，提高了载波移相并联电路中每相桥臂的电流控制精度，以使本实施例中的均流控制方法对于载波移相并联电路中的每相桥臂具有更高的控制安全性。
S402：根据每相桥臂的PWM信号计算每相桥臂的电流变化斜率。
根据PWM信号能够得到相应桥臂的工作状态，当采样得到每相桥臂的电流以后，根据每相桥臂的电流变化斜率可得到每相桥臂中的电流波动情况，因此通过每相桥臂的电流变化斜率得到每相桥臂的电流变化规律，进而判断出每相桥臂中电流变化是否处于完全、稳定的范围。
S403：根据所述电流变化斜率调节所述桥臂输出的PWM信号的占空比，以使每相桥臂的电流保持一致。
具体的，根据多相桥臂的电流差异能够得到每一相桥臂输出电流的波动情况，以判断出所述桥臂输出的电流变化量是否处于正常的范围；根据每相桥臂的电流变化斜率的偏差微调相应的桥臂输出的PWM信号的占空比，当所述桥臂的PWM信号的占空比发生改变时，则所述桥臂的电流也会发生相应的改变；从而本实施例根据每相桥臂的电流变化斜率之间的差异，对所述桥臂的工作状态进行反馈调节，以减少多相桥臂之间电流的误差；因此本实施例能够使多相桥臂能够输出完全相同的电流，提高了所述载波移相并联电路输出电能的稳定性。
因此在本实施例提供的均流控制方法中，根据每相桥臂的电流变化率之间的差异来实现所述桥臂中PWM信号的占空比的反馈调节，则每相桥臂的电流输出状态也会发生相应的改变；当调节后的PWM信号输出至所述桥臂时，所述桥臂能够输出幅值一致的电流，以使多相桥臂达到均流的效果；从而本实施例中的均流控制方法利用每相桥臂的电流变化斜率之间的误差来实现PWM信号占空比的调节，能够保障对于载波移相并联电路中桥臂电流的控制精度，操作简便，克服了传统技术中由于电流采样误差而出现桥臂电流控制误差的问题；并且所述均流控制方法不受载波移相并联电路中桥臂数量的影响，在保障多项桥臂均流输出的基础之上，可有效地提高电流环的带宽，兼容性极强，所述载波移相并联电路能够输出更加协调、一致的电能，提高了所述均流控制方法的适用范围和实用价值；有效地解决了传统技术无法实现对于多相桥臂交错的均流控制，以及严重降低载波移相并联电路中电流环带宽的问题。
作为一种可选的实施方式，图6示出了本实施例提供的载波移相并联电路的均流控制方法的另一种实现流程，作为一种可选的实施方式，本实施例与图5实施例的区别在于，S501具体包括：S601和S602，S603～S604与上一实施例的S502～S503相同，具体请参阅上一实施例中的相关描述，此处不赘述S603～S604。S601～S602具体如下：
S601：设定每相桥臂的载波周期；
可选的，根据用户的操作指令来设定每相桥臂的载波周期；参照上述图1的实施例，所述桥臂的一个载波周期包括一充电阶段和一放电阶段，那么所述载波周期与所述桥臂输出的PWM信号的占空比存在一一对应关系；则在一个载波周期内，每相桥臂输出的电流也会呈现周期性变化，那么在多个连续的载波周期内，每相桥臂的电流变化趋势也会呈现规律性变化。
S602：在一个所述载波周期内对每相所述桥臂的电流连续进行Q次采样；其中所述Q为大于或者等于2的正整数。
作为一种优选的实施方式，所述Q等于5。
在每一个载波周期内对每相桥臂进行连续多次采样，当每相桥臂进行采样完成以后，能够得到每相桥臂的采样电流，进而根据每相桥臂的多个采样电流能够得到桥臂中电流在一个载波周期内的变化情况；本实施例中的均流控制方法通过每相桥臂中的电流变化情况调控PWM信号的占空比；因此在S602中，在一个载波周期内对所述桥臂的电流进行多次采样，提高了桥臂中电流的采样精度，以使本实施例中均流控制方法能够实现对于多相桥臂中电流更加安全、稳定的控制，多相桥臂的输出电流具有更高的控制响应速度。
作为一种可选的实施方式，参照图6的实施例，图7示出了本实施例提供的S603的具体流程，其中，所述S603包括：
S6031：若所述桥臂的PWM信号的占空比大于预设比值，则计算所述桥臂在一个载波周期内的电流上升斜率。
S6032：若所述桥臂的PWM信号的占空比小于或者等于所述预设比值，则计算所述桥臂在一个载波周期内的电流下降斜率。
作为一种可选的实施方式，所述预设比值为50％。
参照图1的实施例，PWM信号的占空比控制每相桥臂导通或者关断的时间，当PWM信号的占空比不同时，则所述桥臂的充电时间和放电时间也会存在较大的差异；在S6031中，若所述桥臂的PWM信号的占空比大于预设比值，则说明在一个载波周期内，所述桥臂中电感的充电时间大于放电时间，所述桥臂中电流连续上升时间大于电流连续下降时间，因此在一个载波周期内，所述桥臂桥臂的电流变化趋势主要以上升的模式体现，根据在一个载波周期内的电流上升斜率能够得到桥臂电流的变化情况。
当所述桥臂的PWM信号的占空比小于或者等于所述预设比值时，则说明所述桥臂在一个载波周期内，电感的放电时间大于或者等于电感的充电时间，所述桥臂在一个载波周期内主要呈现电流下降的趋势；在一个载波周期内会存在多个下降斜率，通过在一个载波周期内的电流下降斜率能够得到桥臂中电流的变化情况。
从而在S6031和S6032中，可根据PWM信号的占空比分别计算得到电流上升斜率或者电流下降斜率，并且根据所述电流上升斜率和所述电流下降斜率能够准确地得到桥臂中电流的变化趋势，以精确地监控每相桥臂工作状态；需要说明的是，在本实施例中，S6031和S6032之间并无先后顺序，S6031可以在S6032之前，S6031可以在S6032之后，对此本文无限定。
S6033：在连续M个所述载波周期内，根据所述桥臂的电流上升斜率和电流下降斜率得到所述桥臂的电流变化斜率；所述M为大于或者等于1的正整数。
需要说明的是，所述M为预先设定的数值，技术人员可根据载波移相并联电路中均流控制的精度需求，以设定M的具体数值，比如M＝10；通常的，当M的越大时，则计算得到的电流变化斜率精度越高；根据桥臂的电流变化斜率能够准确地得到每相桥臂输出电流之间的差异。
在上述S6033中，根据M个载波周期内桥臂的电流上升斜率或者电流下降斜率可得到每相桥臂电流变化斜率的偏差，通过对于桥臂的电流上升斜率或者电流下降斜率的比较分析后，能够显著地降低每相桥臂的电流变化斜率的计算误差；经过S6033后所得到的电流变化斜率能够真实地反应出每相桥臂中电流的变化情况；进而本实施例中的均流控制方法根据桥臂的电流变化斜率来调整多相桥臂输出电流情况，保障了载波移相并联电路中每相桥臂的电流控制精度和响应速度，以使每相桥臂的电流能够保持完全一致。
作为一种可选的实施方式，在上述S6031中，图8示出了本实施例提供的所述计算所述桥臂在一个载波周期内的电流上升斜率的具体流程，如图8所示，所述计算所述桥臂在一个载波周期内的电流上升斜率具体包括：
S801：在一个载波周期内，在对于所述桥臂的电流进行采样后得到电流采样值，并根据所述电流采样值得到每次采样后的电流变化量；其中所述桥臂在每次采样后的电流变化量的计算公式为：
Δi(n)＝i(n)-i(n-1) (4)
其中在上式(4)中，所述Δi(n)为所述桥臂采样后的电流变化量，所述i(n)为所述桥臂在当前采样后得到电流采样值，所述i(n-1)为所述桥臂在上一次采样后得到的电流采样值。
在一个载波周期内，对于桥臂的电流进行多次采样后能够得到多个电流采样值，根据多个电流采样值可得到桥臂在不同时刻的电流大小；当每次对于桥臂的电流进行采样后，根据每次采样后的电流变化量能够得到所述桥臂在载波周期内电流的波动情况；从而本实施例通过桥臂在每次采样后的电流变化量来判断桥臂的电流真实波动情况，而通过电流变化量减少桥臂采样过程中所引起的采样误差；因此本实施例根据电流采样值的电流变化量对每条桥臂的电流运行情况进行实时控制，提高了多相桥臂的均流控制精度，能够有效地克服由于桥臂的电流采样误差而引起的桥臂的均流控制偏差。
S802：在一个载波周期内，在对于所述桥臂的电流连续P次采样后，将所述连续P次采样过程中最大的电流变化量作为所述桥臂在载波周期内的电流上升斜率；其中所述连续P次采样过程中，所述桥臂的每一次采样后的电流变化量大于或者等于0；所述P为大于或者等于1的正整数，并且P≤Q。
为了更好地说明本实施例中桥臂在一个载波周期内的电流下降斜率的计算流程，下面通过一个具体的实例来说明电流下降斜率的计算步骤，如下所示：
设定Q＝5，则在一个载波周期内对桥臂的电流连续进行5次采样，表1列出了在一个载波周期内对于桥臂的电流进行连续5次采样后得到的5个电流采样值；如表1所示。
表1桥臂的5次采样后的电流采样值
Figure BDA0001922635960000141
在一个载波周期内，在对于桥臂的电流进行连续5次采样之前，桥臂的电流为2A；则根据上式(4)，在一个载波周期内对于桥臂的电流进行每次采样后的电流变化量如表2所示：
表2桥臂的5次采样后的电流变化量
Figure BDA0001922635960000142
根据表2，在一个载波周期内对于桥臂的电流连续5次采样，其中连续三次采样(第一次采样、第二次采样以及第三次采样)后的电流变化量大于或者等于0，而在对于桥臂的电流进行第四次采样后、第五次采样后的电流变化量小于0；那么在一个载波周期内对于桥臂的电流连续三次采样(第一次采样、第二次采样以及第三次采样)时，所述桥臂的电流处于上升状态，桥臂中的电感处于充电阶段，此时所述桥臂的电流处于上升趋势；而对桥臂的电流进行第4次采样后，第四次采样后、第五次采样后的电流变化量小于0，则说明桥臂的电流已经进入下降沿，此时所述桥臂的电流处于下降状态。
根据图2中所示出的桥臂在5次采样后电流变化量，在对于桥臂进行连续3次采样过程中最大的电流变化量(第三次采样后的电流变化量)作为桥臂在载波周期内的电流上升斜率，那么桥臂在载波周期内的电流上升斜率为3；因此本实施例将对于桥臂进行第三次采样后的电流变化量代表载波周期内桥臂的电流波动情况，即保障了对于桥臂的电流波动情况的检测精度，又降低了对于桥臂电流变化量的检测步骤，提高了对于桥臂在载波周期内电流上升斜率的计算精度和精确性。
从而本实施例在载波周期内对于桥臂进行连续多次采样，根据多次采样后的电流采样值得到相应的电流变化量，并且从多个电流变化量中挑选出最具有代表性的电流变化量作为桥臂在载波周期内的电流上升斜率；所述均流控制方法根据电流上升斜率能够准确地得出桥臂在载波周期内电流变化情况，进而根据该桥臂的电流上升斜率实现对于桥臂的PWM信号占空比的反馈控制，保障了对于多相桥臂的均流控制精度。
作为一种可选的实施方式，图9示出了本实施例提供的在S6032中，所述计算所述桥臂在一个载波周期内的电流下降斜率，具体包括：
S901：在一个载波周期内，在对于所述桥臂的电流进行采样后得到电流采样值，并根据所述电流采样值得到每次采样后的电流变化量；其中所述桥臂在每次采样后的电流变化量的计算公式为：
Δj(n)＝j(n)-j(n-1) (5)
其中在上式(5)中，所述Δj(n)为所述桥臂采样后的电流变化量，所述j(n)为所述桥臂在当前采样后得到电流采样值，所述j(n-1)为所述桥臂在上一次采样后得到的电流采样值。
在本实施例中，当所述桥臂的电流处于下降阶段时，在一个载波周期内，通过对于桥臂的电流进行多次采样后得到的电流变化量，根据该电流变化量能够得出桥臂的电流在下降过程中的电流波动情况；因此根据对于桥臂进行多次采样后得到的电流变化量能够有效地降低所述电流下降斜率的计算误差。
S902：在一个载波周期内，在对于所述桥臂的电流连续H次采样后，将所述连续H次采样过程中幅值最小的电流变化量作为所述桥臂在载波周期内的电流下降斜率；其中所述连续H次采样过程中，所述桥臂的每一次采样后的电流变化量小于或者等于0；所述H为大于或者等于1的正整数，并且H≤Q。
需要说明的是，图9中的S901和S902所示出的具体流程与图8中的S801和S802互为对称的过程，因此关于本实施例中S901和S902的具体实施方式可类比参照S801和S802的具体实施方式，此处将不再赘述。
在图9中所示出的电流斜率计算过程中，当桥臂的PWM信号的占空比小于或者等于预设比值时，在一个载波周期内对于桥臂的电流进行连续多次采样，并且在连续多次采样过程中查找得到最具有代表性的电流变化量，即桥臂在载波周期内的电流下降斜率，通过该电流下降斜率能够得出桥臂的电流在下降过程中电流波动情况；因此本实施例通过S901和S902能够极大地提高所述桥臂的电流下降斜率计算精度，所述均流控制方法根据所述桥臂的电流下降斜率实现对于桥臂的精确反馈控制，避免了由于桥臂的电流采样误差而导致无法实现多相桥臂均流控制效果的问题。
从而结合图8和图9，无论载波移相并联电路中的桥臂输出的PWM信号的占空比大于还是小于所述预设比值，本实施例根据桥臂的电流在一个载波周期内整体变化趋势以分别得到电流上升斜率或者电流下降斜率，根据电流上升斜率或者电流下降斜率能够准确地得到桥臂在一个载波周期内的电流波动情况，进而判断出多相桥臂之间电流的差异幅度，实现了对于载波移相并联电路中每一相桥臂电流变化情况的精确检测功能；进一步地，根据电流上升斜率和电流下降斜率来对于桥臂的电流输出状态进行实时调控，以使每一相桥臂输出的电流变化情况能够保持完全同步，保障了本实施例中均流控制方法的对于多相桥臂的控制精确性。
作为一种可选的实施方式，S6033具体为：
计算所述桥臂的电流上升斜率和所述电流下降斜率在连续M个载波周期内的平均值，得到所述桥臂的电流变化斜率；其中所述桥臂的电流变化斜率的计算公式为：
Figure BDA0001922635960000171
在上式(6)中，所述Iskpe_avg为所述桥臂的电流变化斜率，其中所述Islope1…IslopeM分别代表所述桥臂在一个载波周期的电流上升斜率或者电流下降斜率的幅值。
在一个载波周期内，所述桥臂都具有一个电流上升斜率或者电流下降斜率，并且所述电流上升斜率或者电流下降斜率代表所述桥臂在一个载波周期内的变化情况；为了体现所述桥臂在连续多个载波周期内的电流平均变化情况，本实施例按照上式(6)计算出单个桥臂的电流变化斜率，那么根据桥臂的电流变化斜率能够精确地得到所述桥臂在M个载波周期内的真实电流波动情况，以消除由于在单个载波周期内电流上升斜率或者电流下降斜率在计算过程中所产生的系统误差，提高了桥臂的电流变化斜率的计算精确度。
为了更好的说明本实施例中所述桥臂的电流变化斜率的计算过程，下面以表3为例以说明桥臂的电流变化斜率的计算过程，在表3中，设定M为6，具体为：
表3在每一个载波周期内，所述桥臂的电流上升斜率或者电流下降斜率
载波周期 I<sub>slope1</sub> I<sub>slope2</sub> I<sub>slope3</sub> I<sub>slope4</sub> I<sub>slope5</sub> I<sub>slope6</sub>
电流变化值 1 2 3 -1 -2 -3
在表3中，当电流变化值大于0时，则说明所述电流变化值为电流上升斜率，桥臂中的电流处于上升阶段，比如，在第3个载波周期内所述桥臂的电流上升斜率为3；反之，若电流变化值小于0，则说明电流变化值为电流下降斜率，桥臂中的电流处于下降阶段，比如，在第6个载波周期内所述桥臂的电流下降斜率为-3；则根据表3中连续6个载波周期内的电流上升斜率和所述电流下降斜率可计算得到桥臂的电流变化斜率，如下所示：
Figure BDA0001922635960000181
因此所述桥臂的电流变化斜率为2。
因此本实施例中，根据桥臂在多个载波周期内的电流上升斜率和所述电流下降斜率能够精确、简便地计算出桥臂的电流变化斜率，操作简便，计算的精度极高，保障了本实施例中的均流控制方法对于桥臂电流的反馈调节精度，所述均流控制方法具有更佳的控制效果。
作为一种可选的实施方式，图10示出了本实施例提供的S503具体实现流程，如图10所示，所述S503具体包括：
S5031：计算多相桥臂的电流变化斜率的平均值。
示例性，所述电流变化斜率的平均值的计算公式为：
Figure BDA0001922635960000182
在上式(7)中，所述W为所述载波移相并联电路中桥臂的相数，例如所述载波移相并联电路包括10相桥臂，Iskpe_avg1…Iskpe_avgW分别代表每一相桥臂的电流变化斜率，因此通过上式(7)计算出的平均值能够代表所述载波移相并联电路中多相桥臂的平均电流波动情况，该电流变化斜率的平均值为多相桥臂的电流设定了一个普适性的标准，以使多相桥臂输出的电流能够保持完全一致。
S5032：若所述桥臂的电流变化斜率大于所述平均值，则降低所述桥臂输出的PWM信号的占空比，以使所述桥臂的电流变化斜率等于所述平均值。
示例性的，若所述桥臂的电流变化斜率为3，而所述电流变化斜率的平均值为2，则说明所述桥臂的电流波动幅度偏离了载波移相并联电路的正常电流变化范围，因此对所述桥臂对应的PWM信号进行反馈调节，通过PWM信号改变所述桥臂的电流运行状态，以使所述桥臂的电流变化斜率逐渐靠近所述平均值，减少所述桥臂中电流变化斜率之间的差异，实现对于桥臂的快速反馈控制。
S5033：若所述桥臂的电流变化斜率小于所述平均值，则增大所述桥臂输出的PWM信号的占空比，以使所述桥臂的电流变化斜率等于所述平均值。
示例性的，若所述桥臂的电流变化斜率为2，而所述电流变化斜率的平均值为3，则说明桥臂的电流变化幅度已经小于多相桥臂的平均电流变化幅值，通过增大所述桥臂输出的PWM信号占空比，以使所述桥臂的电流变化幅度增大，所述桥臂的电流变化斜率与其它桥臂的电流变化斜率能够相等，所述载波移相并联电路中的多相桥臂能够输出完全一致、协调的电流，提高了所述载波移相并联电路输出电能的稳定性。
需要说明的是，所述S5032与所述S5033之间并无前后顺序之分；其中所述S5032可位于所述S5033之前，或者所述S5032可位于所述S5033之后；对此本文不做限定。
因此在在图10示出的桥臂输出PWM信号占空比的调节过程中，当所述桥臂的电流变化斜率出现差异时，所述桥臂的电流变化幅度过大或者过小时，分别根据每相桥臂的电流变化斜率之间的差异来及时调整所述桥臂的PWM信号占空比，改变所述桥臂所输出电流的波动情况，控制响应速度极快，达到了多相桥臂间均流的效果，提高了本实施例中均流控制方法的适用范围。
图11示出了本实施例提供的载波移相并联电路的均流控制装置110的结构示意，其中所述载波移相并联电路包括多相交错并联的桥臂，每一相桥臂与一PWM调节器连接；所述均流控制装置110包括存储器1103、处理器1102以及存储在所述存储器1103中并可在所述处理器1102上运行的计算机程序1104，所述均流控制装置110还包括多个霍尔传感器1101；每一所述霍尔传感器1101连接在所述桥臂中，用于采集所述桥臂的运行电压；本实施例利用霍尔传感器1101能够及时的感知所述桥臂中电能的波动情况，实现对于桥臂中电能的精确检测，提高了所述均流控制装置110对于桥臂的控制精确性，避免了对于桥臂中电能的采样误差。
所述处理器1102执行所述计算机程序1104时实现如下步骤：
根据每相桥臂的运行电压得到每相桥臂的电流，以实现桥臂的电压信号与电流信号之间的转换，提高了所述均流控制装置110对于桥臂的运行状态的控制速率。
根据每相桥臂的PWM信号计算每相桥臂的电流变化斜率。
根据所述电流变化斜率调节所述桥臂输出的PWM信号的占空比，以使每相桥臂的电流保持一致。
由于上述处理器1102执行的步骤与图5中的S501～S502相对应，关于本实施例中均流控制装置110的具体工作原理可参照图5的实施例，此处将不再赘述。
需要说明的是，所述均流控制装置110可包括，但不仅限于，处理器1102、存储器1103。本领域技术人员可以理解，图11仅仅是均流控制装置110的示例，并不构成对均流控制装置110的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述均流控制装置110还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器1102可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器1103可以是所述均流控制装置110的内部存储单元，例如均流控制装置110的硬盘或内存。所述存储器1103也可以是所述均流控制装置110的外部存储设备，例如所述均流控制装置110上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器1103还可以既包括所述均流控制装置110的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器1103用于存储所述计算机程序1104以及所述均流控制装置110所需的其他程序和数据。所述存储器1103还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
综上所述，本实施例中的均流控制装置110能够实施根据每相桥臂的电流变化斜率之间的差异，微调各相桥臂输出的PWM信号占空比，以使每相桥臂的电流运行状态都能够实现自适应改变，以实现多相桥臂的均流效果；因此所述均流控制装置110根据桥臂的电流波动情况来使多相桥臂的电流保持一致，并非根据每相桥臂的采样电流来调节桥臂的电流运行状态，克服了由于桥臂的电流采样无法而出现的桥臂电流控制误差；从而本实施例中的均流控制装置110可适用于任意类型的载波移相并联电路中，兼容性极强，提高了电流环带宽，以使本实施例中的均流控制装置110能够适用于Buck、Boost、Buck-Boost电路拓扑等各个领域中，实用价值极高；有效地解决了传统技术方案无法实现对于多相桥臂的均流控制，每相桥臂输出的电流存在较大差异，降低了电流环带宽的问题。
所述计算机程序如果以软件功能单元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，本发明实现上述实施例载波移相并联电路的均流控制方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个载波移相并联电路的均流控制方法实施例中全部或者部分步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
在本文对各种器件、电路、装置、系统和/或方法描述了各种实施方式。阐述了很多特定的细节以提供对如在说明书中描述的和在附图中示出的实施方式的总结构、功能、制造和使用的彻底理解。然而本领域中的技术人员将理解，实施方式可在没有这样的特定细节的情况下被实施。在其它实例中，详细描述了公知的操作、部件和元件，以免使在说明书中的实施方式难以理解。本领域中的技术人员将理解，在本文和所示的实施方式是非限制性例子，且因此可认识到，在本文公开的特定的结构和功能细节可以是代表性的且并不一定限制实施方式的范围。
在整个说明书中对“各种实施方式”、“在实施方式中”、“一个实施方式”或“实施方式”等的引用意为关于实施方式所述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施方式中。因此，短语“在各种实施方式中”、“在一些实施方式中”、“在一个实施方式中”或“在实施方式中”等在整个说明书中的适当地方的出现并不一定都指同一实施方式。此外，特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施方式中以任何适当的方式组合。因此，关于一个实施方式示出或描述的特定特征、结构或特性可全部或部分地与一个或多个其它实施方式的特征、结构或特性进行组合，而没有假定这样的组合不是不合逻辑的或无功能的限制。任何方向参考(例如，加上、减去、上部、下部、向上、向下、左边、右边、向左、向右、顶部、底部、在…之上、在…之下、垂直、水平、顺时针和逆时针)用于识别目的以帮助读者理解本公开内容，且并不产生限制，特别是关于实施方式的位置、定向或使用。
虽然上面以某个详细程度描述了某些实施方式，但是本领域中的技术人员可对所公开的实施方式做出很多变更而不偏离本公开的范围。连接参考(例如，附接、耦合、连接等)应被广泛地解释，并可包括在元件的连接之间的中间构件和在元件之间的相对运动。因此，连接参考并不一定暗示两个元件直接连接/耦合且彼此处于固定关系中。“例如”在整个说明书中的使用应被广泛地解释并用于提供本公开的实施方式的非限制性例子，且本公开不限于这样的例子。意图是包含在上述描述中或在附图中示出的所有事务应被解释为仅仅是例证性的而不是限制性的。可做出在细节或结构上的变化而不偏离本公开。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种载波移相并联电路的均流控制方法，所述载波移相并联电路包括多相交错并联的桥臂，每一相桥臂与一PWM调节器连接；其特征在于，所述均流控制方法包括：
采集每相桥臂的电流；
根据每相桥臂的PWM信号计算每相桥臂的电流变化斜率；
根据所述电流变化斜率调节所述桥臂输出的PWM信号的占空比，以使每相桥臂的电流保持一致。
2.根据权利要求1所述的均流控制方法，其特征在于，所述采集每相桥臂的电流，具体为：
设定每相桥臂的载波周期；
在一个所述载波周期内对每相所述桥臂的电流连续进行Q次采样；其中所述Q为大于或者等于2的正整数。
3.根据权利要求2所述的均流控制方法，其特征在于，所述Q等于5。
4.根据权利要求2所述的均流控制方法，其特征在于，所述根据所述每相桥臂的PWM信号计算每相桥臂的电流变化斜率，具体为：
若所述桥臂的PWM信号的占空比大于预设比值，则计算所述桥臂在一个载波周期内的电流上升斜率；
若所述桥臂的PWM信号的占空比小于或者等于所述预设比值，则计算所述桥臂在一个载波周期内的电流下降斜率；
在连续M个所述载波周期内，根据所述桥臂的电流上升斜率和电流下降斜率得到所述桥臂的电流变化斜率；所述M为大于或者等于1的正整数。
5.根据权利要求4所述的均流控制方法，其特征在于，所述预设比值为50％。
6.根据权利要求4所述的均流控制方法，其特征在于，所述计算所述桥臂在一个载波周期内的电流上升斜率，具体为：
在一个载波周期内，在对于所述桥臂的电流进行采样后得到电流采样值，并根据所述电流采样值得到每次采样后的电流变化量；
在一个载波周期内，在对于所述桥臂的电流连续P次采样后，将所述连续P次采样过程中最大的电流变化量作为所述桥臂在载波周期内的电流上升斜率；
其中所述连续P次采样过程中，所述桥臂的每一次采样后的电流变化量大于或者等于0；所述P为大于或者等于1的正整数，并且P≤Q。
7.根据权利要求4所述的均流控制方法，其特征在于，所述计算所述桥臂在一个载波周期内的电流下降斜率，具体为：
在一个载波周期内，在对于所述桥臂的电流进行采样后得到电流采样值，并根据所述电流采样值得到每次采样后的电流变化量；
在一个载波周期内，在对于所述桥臂的电流连续H次采样后，将所述连续H次采样过程中幅值最小的电流变化量作为所述桥臂在载波周期内的电流下降斜率；
其中所述连续H次采样过程中，所述桥臂的每一次采样后的电流变化量小于或者等于0；所述H为大于或者等于1的正整数，并且H≤Q。
8.根据权利要求4所述的均流控制方法，其特征在于，所述在连续M个所述载波周期内，根据所述桥臂的电流上升斜率和电流下降斜率得到所述桥臂的电流变化斜率，具体为：
计算所述桥臂的电流上升斜率和所述电流下降斜率在连续M个载波周期内的平均值，得到所述桥臂的电流变化斜率。
9.根据权利要求1所述的均流控制方法，其特征在于，所述根据所述电流变化斜率调节所述桥臂输出的PWM信号的占空比，具体为：
计算多相桥臂的电流变化斜率的平均值；
若所述桥臂的电流变化斜率大于所述平均值，则降低所述桥臂输出的PWM信号的占空比，以使所述桥臂的电流变化斜率等于所述平均值；
若所述桥臂的电流变化斜率小于所述平均值，则增大所述桥臂输出的PWM信号的占空比，以使所述桥臂的电流变化斜率等于所述平均值。
10.一种载波移相并联电路的均流控制装置，所述载波移相并联电路包括多相交错并联的桥臂，每一相桥臂与一PWM调节器连接；所述均流控制装置包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述均流控制装置还包括多个霍尔传感器；每一所述霍尔传感器连接在所述桥臂中，用于采集所述桥臂的运行电压；
所述处理器执行所述计算机程序时实现如下步骤：
根据每相桥臂的运行电压得到每相桥臂的电流；
根据每相桥臂的PWM信号计算每相桥臂的电流变化斜率；
根据所述电流变化斜率调节所述桥臂输出的PWM信号的占空比，以使每相桥臂的电流保持一致。
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