CN112858802B - 开关功率转换器输出电参数有效值确定方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种开关功率转换器输出电参数有效值确定方法、装置及系统，涉及电参数有效值确定的技术领域。开关功率转换器输出电参数有效值确定方法，包括如下步骤：获取电参数波形信号在单个周期内的多个时刻对应的采样数值，电参数波形信号为具有预设波形特征的波形信号；根据各时刻的采样数值，进行波形重构，得到重构后的电参数波形信号；根据重构后的电参数波形信号，确定出电参数的有效值。该确定装置包括：数据获取模块、波形重构模块和确定模块。本申请实施例用以解决现有的需要同步电参数采样时刻与脉冲宽度调制PWM时刻或单点采样带来的电参数有效值的确定不准确的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及电参数有效值确定的技术领域，尤其涉及一种开关功率转换器输出电参数有效值确定方法、装置及系统。
背景技术
在电力电子系统中，电参数的有效值是一个非常重要的数值。因此，电参数的有效值测量也成为电子测量领域内一个重要的研究课题。
目前，为了实现电参数有效值的检测，现有技术需要将电参数采样时刻与脉冲宽度调制PWM时刻进行同步，使得电参数采样时刻和PWM周期保持固定的时间对应关系，然后还需要对采样值进行加权计算，计算和采样过程繁琐，而且如果不是电参数采样时刻与脉冲宽度调制PWM时刻的同步信号，会对电参数有效值的计算产生很大影响，使得电参数有效值的确定不准确。
现有技术中，也有一些方法是采用单点采样的方式，虽然单点采样速度快，单点采样容易受到硬件电路的干扰，易造成信号采样错误，使得电参数有效值的确定不准确。
有鉴于此，需要研究一种新的电参数的有效值的确定方法，更快速、便捷和准确地确定电参数的有效值。
发明内容
本申请实施例的目的旨在提供一种开关功率转换器输出电参数有效值确定方法、装置及系统，用以解决现有的需要同步电参数采样时刻与脉冲宽度调制PWM时刻或单点采样带来的电参数有效值的确定不准确的技术问题。
为了实现上述目的，第一方面，本申请实施例提供一种开关功率转换器输出电参数的有效值的确定方法，包括：在开关器件的单个脉冲宽度调制周期内进行如下步骤：
获取电参数波形信号在单个周期内的多个时刻对应的采样数值，电参数波形信号为具有预设波形特征的波形信号；
根据各时刻的采样数值，进行波形重构，得到重构后的电参数波形信号；
根据重构后的电参数波形信号，确定出电参数的有效值。
可选地，获取电参数波形信号的多个时刻对应的采样数值，包括：
获取电参数波形信号上升段的至少两个时刻对应的至少两个采样数值；
获取电参数波形信号下降段的至少两个时刻对应的至少两个采样数值。
可选地，根据各时刻的采样数值，进行波形重构，得到重构后的电参数波形信号，包括：
对电参数波形信号上升段的至少两个采样数值进行曲线拟合，得到上升段的拟合曲线；
对电参数波形信号下降段的至少两个采样数值进行曲线拟合，得到下升段的拟合曲线；
根据上升段的拟合曲线和下升段的拟合曲线，确定出重构后的电参数波形信号。
可选地，根据重构后的电参数波形信号，确定出电参数的有效值，包括：
获取重构后的电参数波形信号的第一数值和第二数值；第一数值为重构后的电参数波形信号的最大数值，第二数值为重构后的电参数波形信号的最小数值；
确定第一数值和第二数值的平均值，将平均值作为电参数的有效值。
第二方面，本申请实施例还提供一种开关功率转换器输出电参数的有效值的确定装置，包括：
数据获取模块，用于获取电参数波形信号在开关器件的单个脉冲宽度调制周期内的多个时刻对应的采样数值；电参数波形信号为具有预设波形特征的波形信号；
波形重构模块，用于根据各时刻的采样数值，进行波形重构，得到重构后的电参数波形信号；
确定模块，用于根据重构后的电参数波形信号，确定出电参数的有效值。
第三方面，本申请实施例又提供一种直流微电网系统，直流微电网系统包括分布式电源、负载、储能单元、DCDC变换器和分支故障检测单元；
分布式电源、储能单元分别依次通过DCDC变换器和分支故障检测单元连接至直流母线；
分支故障检测单元，用于在DCDC变换器的开关器件的单个脉冲宽度调制周期内进行如下处理：
获取DCDC变换器的电参数波形信号在单个周期内的多个时刻对应的采样数值，电参数波形信号为具有预设波形特征的波形信号；根据各时刻的采样数值，进行波形重构，得到重构后的电参数波形信号；根据重构后的电参数波形信号，确定出电参数的有效值；电参数的有效值为DCDC变换器纹波电流的数值。
可选地，分支故障检测单元具体用于在DCDC变换器的开关器件的单个脉冲宽度调制周期内进行如下处理：
获取电参数波形信号上升段的至少两个时刻对应的至少两个采样数值；
获取电参数波形信号下降段的至少两个时刻对应的至少两个采样数值。
可选地，分支故障检测单元具体用于在DCDC变换器的开关器件的单个脉冲宽度调制周期内进行如下处理：
对电参数波形信号上升段的至少两个采样数值进行曲线拟合，得到上升段的拟合曲线；
对电参数波形信号下降段的至少两个采样数值进行曲线拟合，得到下升段的拟合曲线；
根据上升段的拟合曲线和下升段的拟合曲线，确定出重构后的电参数波形信号。
可选地，分支故障检测单元的电参数波形信号的信号延迟时间小于1/4的脉冲宽度调制周期。
可选地，电参数波形信号包括正弦波信号、方波信号、三角波信号或锯齿波信号中的至少一种。
第三方面，本申请实施例又提供一种数控电源的控制器，数控电源包括主电路，主电路包括开关单元和与开关单元电连接的储能单元，数控电源的控制器包括转换单元和电参数处理单元；
转换单元，用于获取储能单元的电参数，且将电参数从模拟量转换为数字量，得到转换为数字量的电参数波形信号；
电参数处理单元，用于获取转换为数字量的电参数波形信号在开关单元的单个脉冲宽度调制周期内的多个时刻对应的采样数值，电参数波形信号为具有预设波形特征的波形信号；根据各时刻的采样数值，进行波形重构，得到重构后的电参数波形信号；根据重构后的电参数波形信号，确定出电参数的有效值；电参数的有效值为储能单元的纹波电流的数值。
可选地，电参数处理单元具体用于获取电参数波形信号上升段的至少两个时刻对应的至少两个采样数值；获取电参数波形信号下降段的至少两个时刻对应的至少两个采样数值。
可选地，电参数处理单元具体用于对电参数波形信号上升段的至少两个采样数值进行曲线拟合，得到上升段的拟合曲线；对电参数波形信号下降段的至少两个采样数值进行曲线拟合，得到下升段的拟合曲线；根据上升段的拟合曲线和下升段的拟合曲线，确定出重构后的电参数波形信号。
可选地，电参数处理单元的电参数波形信号的信号延迟时间小于1/4的脉冲宽度调制周期。
第四方面，本申请实施例又提供一种开关功率转换器输出电参数的有效值的确定系统，包括信号采集电路、存储器和处理器；
信号采集电路，用于将采集到的电参数波形信号输出至处理器；
至少一个程序存储于存储器中，用于被处理器执行时，实现第一方面的开关功率转换器输出电参数的有效值的确认方法。
第五方面，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面的电参数的有效值的确认方法。
相比现有技术，本申请实施例的技术方案至少具有以下有益技术效果：
本申请实施例获取电参数波形信号的多个时刻对应的采样数值，然后根据各时刻的采样数值，进行波形重构，得到重构后的电参数波形信号，再根据重构后的电参数波形信号，确定出电参数的有效值。
本申请实施例对采样信号进行波形重构，从而避免了现有技术中采集需要同步电参数采样时刻与脉冲宽度调制PWM时刻而获得同步信号的问题，不会因为信号不同步的问题带来电参数有效值的确定不准确的问题，使得采样更便捷、更快速，进而便于根据电参数有效值及时进行电参数控制，电参数有效值的快速计算，大大提高了控制速度，以及控制精度。
同时，本申请实施例获取电参数波形信号的多个时刻对应的采样数值，不是以单点采样的方式确定电参数有效值，而且是根据多个采样信号重新构建的电参数波形信号，大大避免了电路信号的干扰，保证了电参数有效值的确定的准确性。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为现有技术中采用单点采样方式的电流和时间曲线；
图2为本申请一个实施例开关功率转换器输出电参数有效值的确定方法的流程图；
图3为本申请又一个实施例开关功率转换器输出电参数有效值的确定方法的流程图；
图4为本申请另一个实施例开关功率转换器输出电参数有效值的确定方法的流程图；
图5为本申请还一个实施例开关功率转换器输出电参数有效值的确定方法的流程图；
图6为本申请一个实施例开关功率转换器输出电参数有效值的确定方法的电流和时间曲线；
图7为本申请另一个实施例开关功率转换器输出电参数有效值确定方法的电流和时间曲线；
图8为本申请实施例开关功率转换器输出电参数有效值的确定装置的结构示意图；
图9为本申请实施例直流微电网系统的结构框图；
图10为本申请一个实施例数控电源和数控电源的控制器的结构框图；
图11为本申请另一个实施例数控电源和数控电源的控制器的结构框图；
图12为本申请实施例开关功率转换器输出电参数的有效值的确定系统的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本申请的发明人进行研究发现，为了实现电参数有效值的检测，现有技术需要将电参数采样时刻与脉冲宽度调制PWM时刻进行同步，使得电参数采样时刻和PWM周期保持固定的时间对应关系，然后还需要对采样值进行加权计算，但是加权处理需要进行权重设置，权重对电参数有效值的计算的准确度的影响较大，必须经过调试后才能寻找到合适权重参数，这个过程不仅繁琐，而且很容易因为权重设置的偏差，导致电参数有效值计算的准确度。
本申请的发明人进行研究发现，现有技术中的采用单点采样的方式，虽然单点采样速度快，单点采样容易受到硬件电路的干扰，易造成信号采样错误，使得电参数有效值的确定不准确。作为一种示例，以直流开关电源输出的直流电流纹波为例，参见图1所示，横坐标Tpwm表示PWM周期时刻，纵坐标I表示电流，T0、T1、T2表示采集时刻，Ib表示各个时刻的电流，Ib_rms表示电流的有效值。对三角波形信号进行采样，电流Ib是一个三角波电流并有直流偏置，电流的有效值为Ib_rms。如果采用单次采样，只有采样时刻在T0时采到的电流才正好等于Ib_rms，但是如果采样时候不能保证(如T1点或是T2点)就会出现采样值不等于有效值的情况；如果电流的波形出现变化，其采样时刻T0位置也要发生变化，也很难准确得到采样时刻。所以单次采样很难准确得到电流有效值，总会有由于采样时刻不准造成的采样误差。而且，因为开关电源控制器的杂散电感的存在，造成在电流反向的点上产生很多尖刺如果用单次采样，采样的时刻位于尖刺的区域，就会造成很大误差。
同时，如果采用滤波采样法通过硬件电路滤波的方法和软件滤波的方法对信号波形进行处理后再进行采样及控制，可以滤除干扰的信号，但是滤波也造成了信号的延迟使整机的控制速度降低。
本申请提供的电参数的有效值的确定方法、确定装置及确定系统，旨在解决现有技术的如上技术问题。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。
为了实现上述目的，本申请实施例提供一种开关功率转换器输出电参数的有效值的确定方法，参见图2所示，电参数的有效值的确定方法包括在单个脉冲宽度调制周期内进行如下步骤：
S101、获取电参数波形信号在单个周期内的多个时刻对应的采样数值，电参数波形信号为具有预设波形特征的波形信号；
S102、根据各时刻的采样数值，进行波形重构，得到重构后的电参数波形信号；
S103、根据重构后的电参数波形信号，确定出电参数的有效值。
在本示例中，单个周期是指脉冲宽度调制PWM的一个周期。预设波形特征的波形信号为规则形状的波形信号，规则形状的波形信号包括正弦波信号、方波信号、三角波信号或锯齿波信号中的至少一种。开关功率转换器可以为DC直流开关电源、直流变换器、交流开关电源、交流逆变器、交流变流器。一般大功率的开关功率转换器的开关频率在3Khz～100KHz范围，小功率的开关电源的开关频率可达50KZ～1000KHz范围。
本申请实施例对采样信号进行波形重构，从而避免了现有技术中采集需要同步电参数采样时刻与脉冲宽度调制PWM时刻而获得同步信号的问题，不会因为信号不同步的问题带来电参数有效值的确定不准确的问题，使得采样更便捷、更快速，进而便于根据电参数有效值及时进行电参数控制，电参数有效值的快速计算，大大提高了控制速度，以及控制精度。
同时，本申请实施例获取电参数波形信号的多个时刻对应的采样数值，不是以单点采样的方式确定电参数有效值，而且是根据多个采样信号重新构建的电参数波形信号，大大避免了电路信号的干扰，保证了电参数有效值的确定的准确性。
可选地，参见图3所示，结合图2所示实施例的步骤S101，作为一种示例，该步骤S101，获取电参数波形信号单个周期内的多个时刻对应的采样数值，包括：
S201、获取电参数波形信号上升段的至少两个时刻对应的至少两个采样数值；
S202、获取电参数波形信号下降段的至少两个时刻对应的至少两个采样数值。
可选地，步骤S201和步骤S202也可以同时进行。
本申请实施例只需要在电参数波形信号上升段和下降段采样至少两次就可以，不需要像单次采样那样严格保证采样时间，可以对正弦波信号、方波信号、三角波信号或锯齿波信号中的任一种波形或多种波形的混合波形信号或断续的规则波形信号都可以适用。本申请实施例能够在一个PWM周期之内完成采样、计算、控制、输出的全部控制过程，即可以实现单个周期控制，大大提高了控制速度，以及控制精度。本申请实施例可以存在一定的信号延迟，例如：电参数波形信号的信号延迟时间小于1/4的PWM周期，保证一个PWM周期内能够至少进行4次信号采集，每次采样+信号处理的时间不能超过1/4个PWM周期内，延迟时间小于1/4的PWM周期可以使得一个PWM周期至少采集4次信号。
可选地，参见图4所示，结合图2所示实施例的步骤S102，作为一种示例，该步骤S102中，根据各时刻的采样数值，进行波形重构，得到重构后的电参数波形信号，包括：
S301、对电参数波形信号上升段的至少两个采样数值进行曲线拟合，得到上升段的拟合曲线；
S302、对电参数波形信号下降段的至少两个采样数值进行曲线拟合，得到下升段的拟合曲线；
S303、根据上升段的拟合曲线和下升段的拟合曲线，确定出重构后的电参数波形信号。
可选地，步骤S301和步骤S302也可以同时进行。
在实践应用中，对电参数(例如电压或电流)进行采样的时候，尽量在电参数波形信号上升段或电参数波形信号下降段的平稳段来进行采样，这样才能保证重构的电参数波形信号与原电参数波形信号一致。
本申请实施例对上升段和下升段的至少两个采样数值进行曲线拟合，曲线拟合可以依据原电参数波形信号的数学函数进行，重新得到重构后的电参数波形信号。由于波形是根据采集的采样数值重新构造的，重构的电参数波形信号，可以允许有信号延迟，对于采样时刻要求较低，允许有一定的采样延迟，所以抗干扰能力强。
本申请实施例采用波形重构法，以最少的采样次数完成电参数波形信号的重构，从而可以实现以最快的速度完成，电参数有效值的计算。波形重构法是采用的是过采样技术，在一个具有预设波形特征的波形信号之内，进行多次采样，以便获得足够多数据来重构波形，也可以测量复杂的规则波形，可以有效的去除干扰，提高测量精度，从而提高整机的性能。本申请实施例的电参数的有效值的确定方法可以是电流和电压的检测，也可以对于规则波形的其他电量，进行测量，可以对电量测量有抗干扰能力。
可选地，参见图5所示，结合图2所示实施例的步骤S103，作为一种示例，该步骤S103中，根据重构后的电参数波形信号，确定出电参数的有效值，包括：
S401、获取重构后的电参数波形信号的第一数值和第二数值；第一数值为重构后的电参数波形信号的最大数值，第二数值为重构后的电参数波形信号的最小数值；
S402、确定第一数值和第二数值的平均值，将平均值作为电参数的有效值。
本申请实施例的电参数波形信号是规则的波形，因此计算重构后的电参数波形信号的最大数值和重构后的电参数波形信号的最小数值的平均值，即可以得到电参数的有效值，计算过程简单，计算结构准确性高。
本申请实施例采用波形重构并根据重构后的波形信号可以快速确定电参数的有效值，从而为快速的电流控制或是电压控制提供了条件，进而缩短了整个电源的控制和保护时间，使产品的性能得到全面提高。
下面通过电流采样计算为例来说明利用本申请实施例电参数的有效值的确定方法的波形重构法求得电流有效值的原理。
作为一种示例，参见图6所示，在一个PWM周期内至少采样4次，在电流的上升阶段至少采样两次，在电流的下降阶段也采样两次，即在T0、T1、T2、T3时刻进行采样，T0时刻和T1时刻位于电流的上升阶段，T2时刻和T3时刻位于电流的下降阶段。根据T0时刻的采样数值、T1时刻的采样数值、以及对应的时间关系，构造出直流线L1；根据T2时刻的采样数值、T3时刻的采样数值、以及对应的时间关系，构造出直流线L2。同理，T4时刻的采样数值、T5时刻的采样数值、以及对应的时间关系可以构造出直流线L3。直线构造完成之后，两条前后相邻的两条直线均存在交点，L1与L2的交点为电流的最大数值Ib_max，L2与L3的交点为电流的最小数值Ib_min，即确定了三角波的峰点与谷点。根据三角几何定理可知，电流的有效值Ib_rms＝(Ib_max+Ib_min)/2，根据电流的最小数值Ib_min和电流的最大数值Ib_max的平均值，得到电流的有效值Ib_rms。
作为一种示例，参见图7所示，本申请实施例只需要在电流的上升阶段进行至少两次采样，在电流的下降阶段进行至少两次采样，可以实现断续的三角波形的电流的有效值的确定。当电流断续后，也即小电流工作模式时，如果用以前的单次采样或滤波采样法都会产生很大的误差，造成控制的不准确。与图6所示的采样方法的原理相同，可以构造出直流线L1、L2、L3。直流线L1与L2的交点为电流的最大数值Ib_max，虽然Ib_min所在的时刻是断的，但是依然可以通过直流线L2与L3的交点，确定电流的最小数值Ib_min。同理，根据三角几何定理可知，电流的有效值Ib_rms＝(Ib_max+Ib_min)/2，根据电流的最小数值Ib_min和电流的最大数值Ib_max的平均值，得到电流的有效值Ib_rms。也就是说，本申请实施例的重构波形确定电流有效值的方法可以实现电流断续的波形的电流的有效值的计算。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种开关功率转换器输出电参数的有效值的确定装置，参见图8所示，该电参数的有效值的确定装置1包括：
数据获取模块11，用于获取电参数波形信号在开关器件的单个脉冲宽度调制周期内的多个时刻对应的采样数值；电参数波形信号为具有预设波形特征的波形信号；
波形重构模块12，用于根据各时刻的采样数值，进行波形重构，得到重构后的电参数波形信号；
确定模块13，用于根据重构后的电参数波形信号，确定出电参数的有效值。
可选地，数据获取模块11具体用于：获取电参数波形信号上升段的至少两个时刻对应的至少两个采样数值；获取电参数波形信号下降段的至少两个时刻对应的至少两个采样数值。
可选地，波形重构模块12具体用于：对电参数波形信号上升段的至少两个采样数值进行曲线拟合，得到上升段的拟合曲线；对电参数波形信号下降段的至少两个采样数值进行曲线拟合，得到下升段的拟合曲线；根据上升段的拟合曲线和下升段的拟合曲线，确定出重构后的电参数波形信号。
可选地，确定模块13具体用于：获取重构后的电参数波形信号的第一数值和第二数值；第一数值为重构后的电参数波形信号的最大数值，第二数值为重构后的电参数波形信号的最小数值；确定第一数值和第二数值的平均值，将平均值作为电参数的有效值。
基于同一发明构思，本申请实施例又提供一种直流微电网系统，参见图9所示，直流微电网包括分布式电源21、负载26、储能单元22、DCDC变换器23和分支故障检测单元24。分布式电源21、储能单元22分别依次通过DCDC变换器23和分支故障检测单元24连接至直流母线25；负载26与直流母线25电连接。
分支故障检测单元24，用于在DCDC变换器23的开关器件的单个脉冲宽度调制周期内进行如下处理：
获取DCDC变换器23的在单个周期内的电参数波形信号的多个时刻对应的采样数值，电参数波形信号为具有预设波形特征的波形信号；根据各时刻的采样数值，进行波形重构，得到重构后的电参数波形信号；根据重构后的电参数波形信号，确定出电参数的有效值；电参数的有效值为DCDC变换器23纹波电流的数值。
可选地，分布式电源21可以是光伏电，储能单元22可以是锂电池、铅碳电池或者超级电容。
可选地，分支故障检测单元24具体用于在DCDC变换器23的开关器件的单个脉冲宽度调制周期内进行如下处理：获取电参数波形信号上升段的至少两个时刻对应的至少两个采样数值；获取电参数波形信号下降段的至少两个时刻对应的至少两个采样数值。
可选地，分支故障检测单元24具体用于在DCDC变换器23的开关器件的单个脉冲宽度调制周期内进行如下处理：对电参数波形信号上升段的至少两个采样数值进行曲线拟合，得到上升段的拟合曲线；对电参数波形信号下降段的至少两个采样数值进行曲线拟合，得到下升段的拟合曲线；根据上升段的拟合曲线和下升段的拟合曲线，确定出重构后的电参数波形信号。
可选地，分支故障检测单元24的电参数波形信号的信号延迟时间小于1/4的脉冲宽度调制周期。
可选地，电参数波形信号包括正弦波信号、方波信号、三角波信号或锯齿波信号中的至少一种。
基于同一发明构思，本申请实施例再提供一种数控电源的控制器，参见图10所示，数控电源31包括主电路311，主电路311包括开关单元3111和与开关单元3111电连接的储能单元3112，数控电源的控制器32包括转换单元321和电参数处理单元322；
转换单元321，用于获取储能单元3112的电参数，且将电参数从模拟量转换为数字量，得到转换为数字量的电参数波形信号；
电参数处理单元322，用于获取转换为数字量的电参数波形信号在开关单元3111的单个脉冲宽度调制周期内的多个时刻对应的采样数值，电参数波形信号为具有预设波形特征的波形信号；根据各时刻的采样数值，进行波形重构，得到重构后的电参数波形信号；根据重构后的电参数波形信号，确定出电参数的有效值；电参数的有效值为储能单元3112的纹波电流的数值。
可选地，转换单元321和电参数处理单元322电连接，电参数处理单元322和开关单元3111电连接。
可选地，电参数处理单元322具体用于获取电参数波形信号上升段的至少两个时刻对应的至少两个采样数值；获取电参数波形信号下降段的至少两个时刻对应的至少两个采样数值。
可选地，电参数处理单元322具体用于对电参数波形信号上升段的至少两个采样数值进行曲线拟合，得到上升段的拟合曲线；对电参数波形信号下降段的至少两个采样数值进行曲线拟合，得到下升段的拟合曲线；根据上升段的拟合曲线和下升段的拟合曲线，确定出重构后的电参数波形信号。
可选地，电参数处理单元322的电参数波形信号的信号延迟时间小于1/4的脉冲宽度调制周期。
可选地，参见图11所示，作为一种示例，开关单元3111包括第一开关器件G1、第二开关器件G2、第一二极管D1和第二二极管D2，储能单元包括第一电容C1、第二电容C2和电感L1；
第一开关器件G1的第一端和数控电源的电压输入端的正电压端电连接，第一开关器件G1的第二端和第二开关器件G2的第一端电连接；第二开关器件G2的第二端和数控电源的电压输入端的负电压端和电压输出端的负电压端均电连接。
第一电容C1的第一端与第一开关器件G1的第一端和数控电源的电压输入端的正电压端均电连接，第一电容C1的第二端和数控电源的电压输入端的负电压端和第二开关器件G2的第二端均电连接。
第一开关器件G1的第二端和第一开关器件G1的第一端均与电感L1的第一端电连接，电感L1的第二端与数控电源的电压输出端的正电压端电连接。
第二电容C2的第一端与电感L1的第二端电连接，第二电容C2的第二端与第二开关器件G2的第二端和数控电源的电压输出端的负电压端均电连接。
第一二极管D1的正极与第一开关器件G1的第二端电连接，第一二极管D1的负极与第一开关器件G1的第一端电连接；第二二极管D2的正极与第二开关器件G2的第二端电连接，第二二极管D2的负极与第二开关器件G2的第二端电连接。
可选地，转换单元321包括电流转换电路和AD转换电路，电流转换电路的是采集电流信号并对电流信号进行处理，电流信号的处理包括比例变换和滤波等。电压转换电路和电流转换电路可选用的主芯片是INA2128。AD转换电路将电压或电流的模拟信号转换成数字量信号。A/D转换电路可选用的主芯片是AD8568。
可选地，第一开关器件G1和第二开关器件G2选用IGBT(Insulated GateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)，第一电容C1选用2000μF(微法)，第二电容C2选用1μF(微法)，电感L1选用1mH(毫亨)。
可选地，参见图11所示，作为一种示例，转换单元321采集电感L1的电流信号，通过电流转换电路将对电流信号进行比例变换和滤波处理，再将处理后的电流信号输出至电参数处理单元322，电参数处理单元322根据电流信号确定出电感L1的波纹电流的有效值，根据波纹电流的有效值控制第一开关器件G1和第一开关器件G1的开关，从而控制电感L1的波纹电流，实现数控电源的控制。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种开关功率转换器输出电参数的有效值的确定系统，参见图12所示，电参数的有效值的确定系统4包括信号采集电路41、存储器43和处理器42；
信号采集电路41，用于将采集到的电参数波形信号输出至处理器42；
至少一个程序存储于存储器43中，用于被处理器42执行时，实现第一方面的开关功率转换器输出电参数的有效值的确认方法。
存储器43可以是ROM(Read-Only Memory，只读存储器)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备；也可以是EEPROM(Electrically ErasableProgrammable read only memory，电可擦可编程只读存储器)、CD-ROM(Compact DiscRead-Only Memory，只读光盘)(或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备；也可以是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。
处理器42可以是可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件等，或者其任意组合，可编程逻辑器件可以是CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、通用处理器、DSP(Digital Signal Processor，数据信号处理)、ASIC(Application Specific IntegratedCircuit，专用集成电路)、FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)等。
基于同一发明构思，本申请实施例还提一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面的开关功率转换器输出电参数的有效值的确认方法。
本发明实施例提供的计算机可读存储介质包括但不限于任何类型的盘(包括软盘、硬盘、光盘、CD-ROM、和磁光盘)、ROM(Read-Only Memory，只读存储器)、RAM(RandomAccess Memory，随即存储器)、EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory，可擦写可编程只读存储器)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、闪存、磁性卡片或光线卡片。也就是，可读存储介质包括由设备(例如，计算机)以能够读的形式存储或传输信息的任何介质。
本申请实施例提供的确定装置、直流微电网系统、数控电源的控制器、电参数的有效值的确定系统及计算机可读存储介质，与前面所述的电参数的有效值的确定方法的各实施例具有相同的发明构思及相同的有益效果，该确定装置、直流微电网系统、数控电源的控制器、电参数的有效值的确定系统及计算机可读存储介质中未详细示出的内容可参照前面所述的各实施例，在此不再赘述。
本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。
应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (13)
1.一种开关功率转换器输出电参数的有效值的确定方法，其特征在于，在开关器件的单个脉冲宽度调制周期内进行如下步骤：
获取电参数波形信号在单个周期内的多个时刻对应的采样数值，所述电参数波形信号为具有预设波形特征的波形信号；
根据各时刻的所述采样数值，进行波形重构，得到重构后的电参数波形信号，包括：对所述电参数波形信号上升段的至少两个采样数值进行曲线拟合，得到上升段的拟合曲线；对所述电参数波形信号下降段的至少两个采样数值进行曲线拟合，得到下降段的拟合曲线；根据所述上升段的拟合曲线和所述下降段的拟合曲线，确定出所述重构后的电参数波形信号；
根据所述重构后的电参数波形信号，确定出电参数的有效值。
2.根据权利要求1所述的开关功率转换器输出电参数的有效值的确定方法，其特征在于，所述获取电参数波形信号的多个时刻对应的采样数值，包括：
获取所述电参数波形信号上升段的至少两个时刻对应的至少两个采样数值；
获取所述电参数波形信号下降段的至少两个时刻对应的至少两个采样数值。
3.根据权利要求1所述的开关功率转换器输出电参数的有效值的确定方法，其特征在于，所述根据所述重构后的电参数波形信号，确定出电参数的有效值，包括：
获取重构后的电参数波形信号的第一数值和第二数值；所述第一数值为重构后的电参数波形信号的最大数值，所述第二数值为重构后的电参数波形信号的最小数值；
确定所述第一数值和所述第二数值的平均值，将所述平均值作为电参数的有效值。
4.一种开关功率转换器输出电参数的有效值的确定装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取电参数波形信号在开关器件的单个脉冲宽度调制周期内的多个时刻对应的采样数值；所述电参数波形信号为具有预设波形特征的波形信号；
波形重构模块，用于根据各时刻的所述采样数值，进行波形重构，得到重构后的电参数波形信号，包括：对所述电参数波形信号上升段的至少两个采样数值进行曲线拟合，得到上升段的拟合曲线；对所述电参数波形信号下降段的至少两个采样数值进行曲线拟合，得到下降段的拟合曲线；根据所述上升段的拟合曲线和所述下降段的拟合曲线，确定出所述重构后的电参数波形信号；
确定模块，用于根据所述重构后的电参数波形信号，确定出电参数的有效值。
5.一种直流微电网系统，其特征在于，所述直流微电网系统包括分布式电源、负载、储能单元、DCDC变换器和分支故障检测单元；
所述分布式电源、储能单元分别依次通过DCDC变换器和分支故障检测单元连接至直流母线；
所述分支故障检测单元，用于在DCDC变换器的开关器件的单个脉冲宽度调制周期内进行如下处理：
获取DCDC变换器的电参数波形信号在单个周期内的多个时刻对应的采样数值，所述电参数波形信号为具有预设波形特征的波形信号；根据各时刻的所述采样数值，进行波形重构，得到重构后的电参数波形信号，包括：对所述电参数波形信号上升段的至少两个采样数值进行曲线拟合，得到上升段的拟合曲线；对所述电参数波形信号下降段的至少两个采样数值进行曲线拟合，得到下降段的拟合曲线；根据所述上升段的拟合曲线和所述下降段的拟合曲线，确定出所述重构后的电参数波形信号；根据所述重构后的电参数波形信号，确定出电参数的有效值；所述电参数的有效值为所述DCDC变换器的纹波电流的数值。
6.根据权利要求5所述的直流微电网系统，其特征在于，所述分支故障检测单元具体用于在DCDC变换器的开关器件的单个脉冲宽度调制周期内进行如下处理：获取所述电参数波形信号上升段的至少两个时刻对应的至少两个采样数值；获取所述电参数波形信号下降段的至少两个时刻对应的至少两个采样数值。
7.根据权利要求5所述的直流微电网系统，其特征在于，所述分支故障检测单元的电参数波形信号的信号延迟时间小于1/4的脉冲宽度调制周期。
8.根据权利要求5所述的直流微电网系统，其特征在于，所述电参数波形信号包括正弦波信号、方波信号、三角波信号或锯齿波信号中的至少一种。
9.一种数控电源的控制器，所述数控电源包括主电路，所述主电路包括开关单元和与开关单元电连接的储能单元，其特征在于，所述数控电源的控制器包括转换单元和电参数处理单元；
所述转换单元，用于获取所述储能单元的电参数，且将所述电参数从模拟量转换为数字量，得到转换为数字量的电参数波形信号；
所述电参数处理单元，用于获取所述转换为数字量的电参数波形信号在开关单元的单个脉冲宽度调制周期内的多个时刻对应的采样数值，所述电参数波形信号为具有预设波形特征的波形信号规则的波形信；根据各时刻的所述采样数值，进行波形重构，得到重构后的电参数波形信号，包括：对所述电参数波形信号上升段的至少两个采样数值进行曲线拟合，得到上升段的拟合曲线；对所述电参数波形信号下降段的至少两个采样数值进行曲线拟合，得到下降段的拟合曲线；根据所述上升段的拟合曲线和所述下降段的拟合曲线，确定出所述重构后的电参数波形信号；根据所述重构后的电参数波形信号，确定出电参数的有效值；所述电参数的有效值为所述储能单元的纹波电流的数值。
10.根据权利要求9所述的数控电源的控制器，其特征在于，所述电参数处理单元具体用于获取电参数波形信号上升段的至少两个时刻对应的至少两个采样数值；获取所述电参数波形信号下降段的至少两个时刻对应的至少两个采样数值。
11.根据权利要求9所述的数控电源的控制器，其特征在于，所述电参数处理单元的电参数波形信号的信号延迟时间小于1/4的脉冲宽度调制周期。
12.一种开关功率转换器输出电参数的有效值的确定系统，其特征在于，包括信号采集电路、存储器和处理器；
所述信号采集电路，用于将采集到的电参数波形信号输出至所述处理器；
至少一个程序存储于所述存储器中，用于被所述处理器执行时，实现如权利要求1-3中任一项所述的开关功率转换器输出电参数的有效值的确定方法。
13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一项所述的电参数的有效值的确定方法。
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