CN112600445A - 三电平整流电路的控制方法、装置及终端设备 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电路控制技术领域，提供了一种三电平整流电路的控制方法、装置及终端设备，该方法包括：检测三电平整流电路的当前负载率；获取三电平整流电路的正弦调制波、三角调制波和三角载波；根据当前负载率计算三角调制波的当前幅值调整值；并采用当前幅值调整值调整三角调制波；将正弦调制波和调整后的三角调制波叠加，得到三电平整流电路的目标调制波；最后根据目标调制波和三角载波生成控制三电平整流电路的PWM信号。本申请通过当前幅值调整值调整三角调制波的大小，能够避免目标调制波的最大幅值持续在三角载波的最大幅值之上，从而减缓三电平整流电路空载时因调制量过大而导致的中点平衡调节能力下降的问题。

Description

三电平整流电路的控制方法、装置及终端设备

技术领域

本发明属于电路控制技术领域，尤其涉及一种三电平整流电路的控制方法、装置及终端设备。

背景技术

在计算机服务器、通信电源系统和特种加工过程中，通常需要大容量直流供电电源，当负载要求电源提供上千安培甚至更高电流时，如果采用单个电源，则开关管和整流二极管的开关应力将变得非常可观。而三电平整流电路能够在未增加开关损耗的条件下减小输入电流纹波和输出电容纹波电流的有效值，提高输入电流波纹频率，提升电路的功率等级，因此三电平整流电路具有很高的应用价值。

现有技术中，三电平整流电路在空载时会出现过调制的情况，而过调制下容易造成三电平整流电路输入断流，使三电平整流电路的中点平衡调节能力降低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种三电平整流电路的控制方法、装置及终端设备，以解决现有技术中三电平整流电路因过调制而导致的中点平衡调节能力降低的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种三电平整流电路的控制方法，包括：

检测三电平整流电路的当前负载率；

获取所述三电平整流电路的正弦调制波、三角调制波和三角载波；

根据所述当前负载率计算所述三角调制波的当前幅值调整值；并采用所述当前幅值调整值调整所述三角调制波；

将所述正弦调制波和调整后的三角调制波叠加，得到所述三电平整流电路的目标调制波；

根据所述目标调制波和所述三角载波生成PWM信号，所述PWM信号用于控制所述三电平整流电路。

本发明实施例的第二方面提供了一种三电平整流电路的控制装置，包括：

当前负载率检测模块，用于检测三电平整流电路的当前负载率；

调制波获取模块，用于获取所述三电平整流电路的正弦调制波、三角调制波和三角载波；

三角调制波调整模块，用于根据所述当前负载率计算所述三角调制波的当前幅值调整值；并采用所述当前幅值调整值调整所述三角调制波；

目标调制波获取模块，用于将所述正弦调制波和调整后的三角调制波叠加，得到所述三电平整流电路的目标调制波；

PWM信号生成模块，用于根据所述目标调制波和所述三角载波生成PWM信号，所述PWM信号用于控制所述三电平整流电路。

本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，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，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述三电平整流电路的控制方法的步骤。

本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述三电平整流电路的控制方法的步骤。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本实施例首先检测三电平整流电路的当前负载率；获取所述三电平整流电路的正弦调制波、三角调制波和三角载波；然后根据所述当前负载率计算所述三角调制波的当前幅值调整值；并采用所述当前幅值调整值调整所述三角调制波；将所述正弦调制波和调整后的三角调制波叠加，得到所述三电平整流电路的目标调制波；最后根据所述目标调制波和所述三角载波生成PWM信号，所述PWM信号用于控制所述三电平整流电路。本实施例通过当前幅值调整值调整三角调制波的大小，能够避免目标调制波的最大幅值持续在三角载波的最大幅值之上，从而减缓三电平整流电路空载时因调制量过大而导致的中点平衡调节能力下降的问题。

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是本发明实施例提供的三电平整流电路的控制方法的实现流程示意图；

图2是本发明实施例提供的三电平整流电路的电路示意图；

图3是本发明实施例提供的目标调制波的示意图；

图4是本发明实施例提供的三电平整流电路的控制装置的示意图；

图5是本发明实施例提供的终端设备的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

在本实施例中，如图1所示，图1示出了本实施例提供的三电平整流电路的控制方法的实现流程，其过程详述如下：

S101：检测三电平整流电路的当前负载率；

S102：获取所述三电平整流电路的正弦调制波、三角调制波和三角载波；

S103：根据所述当前负载率计算所述三角调制波的当前幅值调整值；并采用所述当前幅值调整值调整所述三角调制波；

S104：将所述正弦调制波和调整后的三角调制波叠加，得到所述三电平整流电路的目标调制波；所述调整后的三角调制波用于将所述目标调制波的最大幅值调整至小于所述三角载波的最大幅值；

S105：根据所述目标调制波和所述三角载波生成PWM信号，所述PWM信号用于控制所述三电平整流电路。

本实施例的流程执行主体可以为三电平整流电路的控制器。

在本实施例中，如图2所示，图2示出了三电平整流电路的电路示意图，本实施例方法用于控制如图2所述的电路结构。

在本实施例中，由于三电平整流电路在空载时调制波幅值会升高，而载波的幅值为固定值，在调制波幅值升高至大于载波的最大幅值后，调制波与载波则不会产生交叉点，因此会造成输入断流，中点平衡调节能力下降的问题。

基于上述问题，本实施例通过降低三电平整流电路空载时的调制波幅值的方法来减缓三电平整流电路空载时因调制量过大而导致的中点平衡调节能力下降的问题。

具体地，三电平整流电路的当前负载率为当前输出功率与额定功率的比值。正弦调制波和三角调制波均为三电平整流电路的闭环控制得到的调制波。幅值调整值可以为三角调制波的幅值放大比例，也可以为幅值变化量。当幅值调整值为幅值放大比例时，控制器按照幅值放大比例放大三角调制波；当幅值调整值为幅值变化量时，控制器将三角调制波的幅值与幅值变化量相加，得到调整后的三角调制波。

本实施例通过调整三角调制波的幅值，能够减小目标调制波的幅值，避免调制波持续在三角载波之上。在获取到目标调制波后，根据目标调制波与三电平整流电路的三角载波，得到控制三电平整流电路的PWM信号。

从上述实施例可知，本实施例首先检测三电平整流电路的当前负载率；获取所述三电平整流电路的正弦调制波、三角调制波和三角载波；然后根据所述当前负载率计算所述三角调制波的当前幅值调整值；并采用所述当前幅值调整值调整所述三角调制波；将所述正弦调制波和调整后的三角调制波叠加，得到所述三电平整流电路的目标调制波；最后根据所述目标调制波和所述三角载波生成PWM信号，所述PWM信号用于控制所述三电平整流电路。本实施例通过当前幅值调整值调整三角调制波的大小，能够避免目标调制波的最大幅值持续在三角载波的最大幅值之上，从而减缓三电平整流电路空载时因调制量过大而导致的中点平衡调节能力下降的问题。

在一个实施例中，上述S102的具体实现流程包括：

S201：获取所述三电平整流电路的输入电信号；

S202：根据所述三电平整流电路的输入电信号的基波分量生成正弦调制波。

在本实施例中，输入电信号可以为输入电压信号，控制器可以根据三电平整流电路的输入电压信号的基波分量生成正弦调制波。

S203：根据所述正弦调制波生成所述三角调制波。

在一个实施例中，上述S202的具体实现流程包括：

S301：对所述正弦调制波对应的三相瞬时值中的最大值和最小值做平均，得到平均调制量；

具体地，通过计算三相正弦调制波的零序分量的方法计算三角调制波的幅值，即对所述正弦调制波对应的三相瞬时值中的最大值和最小值做平均，得到平均调制量作为三角调制波的幅值。

S302：将所述正弦调制波的频率乘以第一预设倍数，得到目标频率。

在本实施例中，第一预设倍数可以为3、6等倍数。

S302：生成幅值为所述平均调制量，频率为所述目标频率的初始三角调制波。

S303：调整所述初始三角调制波的相位，以使所述初始三角调制波的过零点与所述正弦调制波的过零点对齐，得到所述三角调制波。

在本实施例中，将正弦调制波的过零点与初始三角调制波的过零点对齐，以便于后续进行三角调制波和正弦调制波的叠加。

具体地，图1中S104的具体实现流程包括：

将三角调制波和正弦调制波中同一相位的幅值相加，得到如图3所示的目标调制波。

在一个实施例中，图1中的S103的具体实现流程包括：

根据所述当前负载率及负载率-幅值调整值对应关系，确定所述三角调制波的当前幅值调整值。

具体地，首先设置多个幅值试验值，设置多个负载率试验值；然后根据第一负载率试验值的各个幅值试验值计算目标调制波，并根据目标调制波生成的PWM信号控制三电平整流电路，接着挑选出第一负载率试验值对应的各个幅值试验值中谐波畸变率/纹波最小的幅值试验值作为第一负载率对应的幅值调整值；最后按照上述方法分别计算各个负载率试验值对应的幅值调整值，得到负载率-幅值调整值对应关系。其中，第一负载率试验值为设置的多个负载率试验值中的任一负载率试验值。

基于负载率与幅值调整值的对应关系，在后续应用过程中可以直接根据获取的当前负载率查找对应的幅值调整值，计算简单且计算量小，不再需要在控制的过程中根据实时谐波分量计算幅值调整值，从而提高开关管控制的稳定性。

在一个实施例中，所述负载率-幅值调整值对应关系中的幅值调整值与负载率之间呈反比例关系。

在本实施例中，负载率与幅值调整值的对应关系是负载率越大，幅值调整值越小。在三电平整流电路空载时，幅值调整值最大。

在本实施例中，控制器还可以对试验获得的负载率与幅值调整值进行多项式拟合，得到幅值调整值计算公式。控制器将当前负载率输入幅值调整值计算公式，得到对应的当前幅值调整值。

实际应用中，由于实际的负载率可能与负载率-幅值调整值对应关系中的负载率存在偏差，因此当确定了三电平整流电路的当前负载率后，查找当前负载率所处的负载率子区间，然后查找负载率-幅值调整值对应关系中与当前负载率所处同一负载率子区间的负载率对应的幅值调整值作为当前负载率的幅值调整值。

在一个实施例中，图1中的S103的具体实现流程还包括：

将所述三角调制波的幅值与所述当前幅值调整值相乘，得到所述调整后的三角调制波。

在本发明的一个实施例中，幅值放大比例的范围可以为[1,2]。在三电平整流电路的负载率大于或等于预设负载率阈值时，幅值放大比例取1，当三电平整流电路空载时，幅值放大比例为2。

具体地，预设负载率阈值为10％。在当前负载率大于或等于10％时，不对三角调制波进行比例放大，而是按照原有的三角调制波和正弦调制波生成目标调制波，避免幅值调整值在电路正常载时对电路控制产生负面影响。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

在一个实施例中，如图4所示，图4示出了三电平整流电路的控制装置100的结构，其包括：

当前负载率检测模块110，用于检测三电平整流电路的当前负载率；

调制波获取模块120，用于获取所述三电平整流电路的正弦调制波、三角调制波和三角载波；

三角调制波调整模块130，用于根据所述当前负载率计算所述三角调制波的当前幅值调整值；并采用所述当前幅值调整值调整所述三角调制波；

目标调制波获取模块140，用于将所述正弦调制波和调整后的三角调制波叠加，得到所述三电平整流电路的目标调制波；所述调整后的三角调制波用于将所述目标调制波的最大幅值调整至小于所述三角载波的最大幅值；

PWM信号生成模块150，用于根据所述目标调制波和所述三角载波生成PWM信号，所述PWM信号用于控制所述三电平整流电路。

从上述实施例可知，本实施例通过当前幅值调整值调整三角调制波的大小，能够避免目标调制波的最大幅值持续在三角载波的最大幅值之上，从而减缓三电平整流电路空载时因调制量过大而导致的中点平衡调节能力下降的问题。

在一个实施例中，调制波获取模块120包括：

输入电信号获取单元，用于获取所述三电平整流电路的输入电信号；

正弦调制波生成单元，用于根据所述三电平整流电路的输入电信号的基波分量生成正弦调制波；

三角调制波生成单元，用于根据所述正弦调制波生成所述三角调制波。

在一个实施例中，三角调制波生成单元包括：

平均调制量计算子单元，用于对所述正弦调制波对应的三相瞬时值中的最大值和最小值做平均，得到平均调制量；

目标频率计算子单元，用于将所述正弦调制波的频率乘以第一预设倍数，得到目标频率；

初始三角波生成子单元，用于生成幅值为所述平均调制量，频率为所述目标频率的初始三角调制波；

三角调制波生成子单元，用于调整所述初始三角调制波的相位，以使所述初始三角调制波的过零点与所述正弦调制波的过零点对齐，得到所述三角调制波。

在一个实施例中，三角调制波调整模块130包括：

根据所述当前负载率及负载率-幅值调整值对应关系，确定所述三角调制波的当前幅值调整值。

在一个实施例中，所述负载率-幅值调整值对应关系中的幅值调整值与负载率之间呈反比例关系。

在一个实施例中，三角调制波调整模块130还包括：

将所述三角调制波的幅值与所述当前幅值调整值相乘，得到所述调整后的三角调制波。

图5是本发明一实施例提供的终端设备的示意图。如图5所示，该实施例的终端设备5包括：处理器50、存储器51以及存储在所述存储器51中并可在所述处理器50上运行的计算机程序52。所述处理器50执行所述计算机程序52时实现上述各个方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至105。或者，所述处理器50执行所述计算机程序52时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图4所示模块110至150的功能。

所述计算机程序52可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器51中，并由所述处理器50执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序52在所述终端设备5中的执行过程。

所述终端设备5可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器50、存储器51。本领域技术人员可以理解，图5仅仅是终端设备5的示例，并不构成对终端设备5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，例如所述终端设备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50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51可以是所述终端设备5的内部存储单元，例如终端设备5的硬盘或内存。所述存储器51也可以是所述终端设备5的外部存储设备，例如所述终端设备5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51还可以既包括所述终端设备5的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器51用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器51还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

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单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元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，可实现上述各个方法实施例的步骤。。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 Access Memory)、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。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三电平整流电路的控制方法，其特征在于，包括：

检测三电平整流电路的当前负载率；

获取所述三电平整流电路的正弦调制波、三角调制波和三角载波；

根据所述当前负载率计算所述三角调制波的当前幅值调整值；并采用所述当前幅值调整值调整所述三角调制波；

将所述正弦调制波和调整后的三角调制波叠加，得到所述三电平整流电路的目标调制波；

根据所述目标调制波和所述三角载波生成PWM信号，所述PWM信号用于控制所述三电平整流电路。

2.如权利要求1所述的三电平整流电路的控制方法，其特征在于，所述获取所述三电平整流电路的正弦调制波、三角调制波，包括：

获取所述三电平整流电路的输入电信号；

根据所述三电平整流电路的输入电信号的基波分量生成正弦调制波；

根据所述正弦调制波生成所述三角调制波。

3.如权利要求2所述的三电平整流电路的控制方法，其特征在于，所述根据所述正弦调制波生成所述三角调制波，包括：

对所述正弦调制波对应的三相瞬时值中的最大值和最小值做平均，得到平均调制量；

将所述正弦调制波的频率乘以第一预设倍数，得到目标频率；

生成幅值为所述平均调制量，频率为所述目标频率的初始三角调制波；

调整所述初始三角调制波的相位，以使所述初始三角调制波的过零点与所述正弦调制波的过零点对齐，得到所述三角调制波。

4.如权利要求1所述的三电平整流电路的控制方法，其特征在于，所述根据所述当前负载率计算所述三角调制波的当前幅值调整值，包括：

根据所述当前负载率及负载率-幅值调整值对应关系，确定所述三角调制波的当前幅值调整值。

5.如权利要求1所述的三电平整流电路的控制方法，其特征在于，所述负载率-幅值调整值对应关系中的幅值调整值与负载率之间呈反比例关系。

6.如权利要求1所述的三电平整流电路的控制方法，其特征在于，所述采用所述当前幅值调整值调整所述三角调制波，包括：

将所述三角调制波的幅值与所述当前幅值调整值相乘，得到所述调整后的三角调制波。

7.一种三电平整流电路的控制装置，其特征在于，包括：

当前负载率检测模块，用于检测三电平整流电路的当前负载率；

调制波获取模块，用于获取所述三电平整流电路的正弦调制波、三角调制波和三角载波；

三角调制波调整模块，用于根据所述当前负载率计算所述三角调制波的当前幅值调整值；并采用所述当前幅值调整值调整所述三角调制波；

目标调制波获取模块，用于将所述正弦调制波和调整后的三角调制波叠加，得到所述三电平整流电路的目标调制波；

PWM信号生成模块，用于根据所述目标调制波和所述三角载波生成PWM信号，所述PWM信号用于控制所述三电平整流电路。

8.如权利要求7所述的三电平整流电路的控制装置，其特征在于，所述调制波获取模块，包括：

输入电信号获取单元，用于获取所述三电平整流电路的输入电信号；

正弦调制波生成单元，根据所述三电平整流电路的输入电信号的基波分量生成正弦调制波；

三角调制波生成单元，用于根据所述正弦调制波生成所述三角调制波。

9.一种终端设备，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，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述方法的步骤。

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