CN112865197A - 输入源功率分配控制方法及装置、多源供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种输入源功率分配控制方法及装置、多源供电系统，所述方法应用于功率控制领域，包括：获取目标输入源输出侧的母线电压值，并根据所述母线电压值以及目标输入源对应的参考电压值确定第一控制量；获取目标输入源对应的功率反馈值、以及上位机分配的目标输入源对应的功率限制值，并根据所述功率反馈值以及功率限制值确定第二控制量；基于第一控制量以及第二控制量确定参考电流值，获取目标输入源对应的输出电流值，并根据所述参考电流值以及所述输出电流值确定第三控制量；基于所述第三控制量对目标输入源对应的变压电路的开关管进行控制。本发明可实现多种输入源场景下的输入源功率的分配控制。

Description

输入源功率分配控制方法及装置、多源供电系统

技术领域

本发明属于功率控制技术领域，更具体地说，是涉及一种输入源功率分配控制方法及装置、多源供电系统。

背景技术

随着环境保护问题的日益突出，人们也越来越重视可再生能源的开发利用，由于各种能源发电存在电力供应不稳定、不连续、随气候条件变化等特点，因此多种能源联合供电的多源供电系统应运而生。

单能源系统的功率控制一直是本领域的研究课题，在多源供电系统中，也存在多种输入源之间的功率分配问题，因此如何实现多种输入源场景下输入源功率的分配控制成为本领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种输入源功率分配控制方法及装置、多源供电系统，以实现多种输入源场景下输入源功率的分配控制。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供了一种输入源功率分配控制方法，所述方法包括：

获取目标输入源输出侧的母线电压值，并根据所述母线电压值以及目标输入源对应的参考电压值确定第一控制量；

获取目标输入源对应的功率反馈值、以及上位机分配的目标输入源对应的功率限制值，并根据所述功率反馈值以及功率限制值确定第二控制量；其中，所述功率限制值由上位机根据目标输入源所在系统的功率范围计算得到；

基于第一控制量以及第二控制量确定参考电流值，获取目标输入源对应的输出电流值，并根据所述参考电流值以及所述输出电流值确定第三控制量；

基于所述第三控制量对目标输入源对应的变压电路的开关管进行控制。

可选的，获取目标输入源对应的功率反馈值，包括：

按照预设频率获取目标输入源对应的功率反馈值，其中，所述预设频率小于目标输入源对应的变压电路的开关频率。

可选的，在基于所述第三控制量对目标输入源对应的变压电路的开关管进行控制之前，所述输入源功率分配控制方法还包括：

获取目标输入源所在系统对应的不平衡环路控制量；

相应的，所述基于所述第三控制量对目标输入源对应的变压电路的开关管进行控制，包括：

基于所述第三控制量以及所述不平衡环路控制量对目标输入源对应的变压电路的开关管进行控制。

可选的，若所述目标输入源所在系统中仅有目标输入源处于运行状态，则直接将目标输入源对应的不平衡环路控制量作为目标输入源所在系统对应的不平衡环路控制量；

若所述目标输入源所在系统中不止有目标输入源处于运行状态，则获取目标输入源所在系统中所有处于运行状态的输入源对应的不平衡控制量，基于所有处于运行状态的输入源对应的不平衡控制量确定目标输入源所在系统对应的不平衡环路控制量。

可选的，所述基于所有处于运行状态的输入源对应的不平衡控制量确定目标输入源所在系统对应的不平衡环路控制量，包括：

若所有处于运行状态的输入源对应的不平衡控制量均不为0，则直接将目标输入源对应的不平衡环路控制量作为目标输入源所在系统对应的不平衡环路控制量、或者将所有处于运行状态的输入源对应的不平衡控制量的均值作为目标输入源所在系统对应的不平衡环路控制量；

若所有处于运行状态的输入源对应的不平衡控制量中只有某一不平衡控制量不为0，则将该不为0的不平衡控制量作为目标输入源所在系统对应的不平衡环路控制量。

可选的，目标输入源对应的变压电路包括并联连接的第一boost电路和第二boost电路；所述基于所述第三控制量和所述不平衡环路的控制量对目标输入源对应的变压电路的开关管进行控制，包括：

基于所述第三控制量与所述不平衡环路的控制量的和对第一boost电路中的开关管进行控制；

基于所述第三控制量与所述不平衡环路的控制量的差对第二boost电路中的开关管进行控制。

可选的，所述输入源功率分配控制方法还包括：

调整所述功率控制环路的调节系数，和/或调整目标步骤的执行时间；其中，目标步骤的执行时间小于第一控制量的计算时间，所述目标步骤为：根据所述功率反馈值以及预设的功率限制值确定第二控制量。

可选的，所述基于第一控制量以及第二控制量确定参考电流值，包括：

将第一控制量和第二控制量的最小值作为电流参考值。

为实现上述目的，本发明还提供了一种输入源功率分配控制装置，所述装置包括存储器、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，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的输入源功率分配控制方法的步骤。

为实现上述目的，本发明还提供了一种多源供电系统，包括：多种输入源、多个变压电路、上位机、以及多个以上所述的输入源功率分配控制装置；

多种输入源、多个变压电路、多个输入源功率分配控制装置一一对应；

所述多种输入源与所述多个变压电路的输入端对应连接；

各个变压电路的输出端共接构成所述多源供电系统的输出端，所述多源供电系统的输出端用于外接负载；

各个输入源功率分配控制装置的输入端与各个变压电路的输出端对应连接，各个输入源功率分配控制装置的输出端与各个变压电路中的开关管对应连接；

所述上位机用于根据目标输入源所在系统的功率范围计算得到目标输入源对应的功率限制值，所述上位机与所述多个输入源功率分配控制装置通讯连接。

本发明提供的输入源功率分配控制方法及装置、多源供电系统的有益效果在于：区别于现有技术，本发明给出了一种多种输入源场景下的功率分配控制方案，也即首先获取上位机根据根据目标输入源所在系统的功率范围分配的功率限制值，再利用电压控制、功率控制、电流控制的结合，将功率控制环路输出的第二控制量引入到了目标输入源对应的变压电路的控制中，从而实现了多种输入源场景下目标输入源功率的分配控制。

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输入源功率分配控制方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例提供的输入源功率分配控制装置的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的多源供电系统的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的输入源功率分配控制方法的控制示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1，图1为本发明一实施例提供的输入源功率分配控制方法的结构示意图，该输入源功率分配控制方法包括：

S101：获取目标输入源输出侧的母线电压值，并根据母线电压值以及目标输入源对应的参考电压值确定第一控制量。

其中，目标输入源输出侧的母线电压包含正母线电压和负母线电压，本实施例可将正母线电压和负母线电压之和作为母线电压值。

在本实施例中，第一控制量的确定方法为：

将参考电压值和母线电压值之差作为电压误差值，并将电压误差值输入至预设的电压控制环路中，得到第一控制量。其中，电压控制环路可以为积分控制环路(也即PI控制环路)。

S102：获取目标输入源对应的功率反馈值、以及上位机分配的目标输入源对应的功率限制值，并根据功率反馈值以及功率限制值确定第二控制量。其中，功率限制值由上位机根据目标输入源所在系统的功率范围计算得到。

在本实施例中，由上位机根据目标输入源所在系统的功率范围实现目标输入源的功率分配，本实施例可直接获取上位机分配的功率限制值，基于该功率限制值实现功率控制。

在本实施例中，根据功率反馈值以及预设的功率限制值确定第二控制量的方法为：

根据功率反馈值以及预设的功率限制值确定功率误差值，将功率误差值输入至预设的功率控制环路中，得到第二控制量。

S103：基于第一控制量以及第二控制量确定参考电流值，获取目标输入源对应的输出电流值，并根据参考电流值以及输出电流值确定第三控制量。

在本实施例中，基于第一控制量以及第二控制量确定参考电流值可以详述为：将第一控制量和第二控制量的最小值作为电流参考值。

在本实施例中，在基于第一控制量以及第二控制量确定参考电流值之前，该输入源功率分配控制方法还可以包括：

对第一控制量和第二控制量分别进行限幅处理。

在本实施例中，根据参考电流值以及输出电流值确定第三控制量的方法为：

将参考电流值与输出电流值的差作为电流误差值，将电流误差值输入至预设的电流控制环路中，得到第三控制量。

S104：基于第三控制量对目标输入源对应的变压电路的开关管进行控制。

从以上描述可知，区别于现有技术，本发明实施例给出了一种多种输入源场景下的功率分配控制方案，也即首先获取上位机根据根据目标输入源所在系统的功率范围分配的功率限制值，再利用电压控制、功率控制、电流控制的结合，将功率控制环路输出的第二控制量引入到了目标输入源对应的变压电路的控制中，从而实现了多种输入源场景下目标输入源功率的分配控制。

可选的，作为本发明实施例提供的输入源功率分配控制方法的一种具体实施方式，获取目标输入源对应的功率反馈值，包括：

按照预设频率获取目标输入源对应的功率反馈值，其中，预设频率小于目标输入源对应的变压电路中开关管的开关频率。

其中，为了实现实时控制，现有技术中通常是实时获取功率反馈值的，而本申请的发明人发现一旦功率反馈值发生变化即对变压电路进行控制容易引起过调问题，而且容易导致电路振荡。因此，为了实现慢速平稳调整，本实施例每隔预设时间刷新一次目标输入源对应的功率反馈值(也即按照预设频率获取目标输入源对应的功率反馈值，预设频率小于目标输入源对应的变压电路的开关频率)，从而保证电路稳定。

可选的，作为本发明实施例提供的输入源功率分配控制方法的一种具体实施方式，在基于第三控制量对目标输入源对应的变压电路的开关管进行控制之前，该输入源功率分配控制方法还可以包括：

获取目标输入源所在系统对应的不平衡环路控制量；

相应的，基于第三控制量对目标输入源对应的变压电路的开关管进行控制，包括：

基于第三控制量以及不平衡环路控制量对目标输入源对应的变压电路的开关管进行控制。

在本实施例中，若目标输入源对应的变压电路为双boost电路，也即包括并联连接的第一boost电路和第二boost电路，则可基于第三控制量与不平衡环路控制量的和对第一boost电路中的开关管进行控制。基于第三控制量与不平衡环路控制量的差对第二boost电路中的开关管进行控制。

其中，上开关管指的是变压电路中上桥桥臂上的开关管，下开关管指的是变压电路中下桥桥臂上的开关管。

可选的，作为本发明实施例提供的输入源功率分配控制方法的一种具体实施方式，若目标输入源所在系统中仅有目标输入源处于运行状态，则直接将目标输入源对应的不平衡环路控制量作为目标输入源所在系统对应的不平衡环路控制量；

若目标输入源所在系统中不止有目标输入源处于运行状态，则获取目标输入源所在系统中所有处于运行状态的输入源对应的不平衡控制量，基于所有处于运行状态的输入源对应的不平衡控制量确定目标输入源所在系统对应的不平衡环路控制量。

在本实施例中，基于所有处于运行状态的输入源对应的不平衡控制量确定目标输入源所在系统对应的不平衡环路控制量，包括：

若所有处于运行状态的输入源对应的不平衡控制量均不为0，则直接将目标输入源对应的不平衡环路控制量作为目标输入源所在系统对应的不平衡环路控制量。

若所有处于运行状态的输入源对应的不平衡控制量中只有某一不平衡控制量不为0，则将该不为0的不平衡控制量作为目标输入源所在系统对应的不平衡环路控制量。

其中，当目标输入源所在系统中不止有目标输入源处于运行状态时，说明目标输入源所在系统为多源供电系统。

在多源供电系统中，若各路独立控制，则每个处于运行状态的输入源线路均会对应一个不平衡环路控制量，此时可直接将将目标输入源对应的不平衡环路控制量作为目标输入源所在系统对应的不平衡环路控制量。

在多源供电系统中，若仅由某一特定的输入源线路进行不平衡控制(也即所有处于运行状态的输入源对应的不平衡控制量中只有某一不平衡控制量不为0)，则直接将实现不平衡控制的输入源对应的不平衡控制量作为目标输入源所在系统对应的不平衡环路控制量(也即将该不为0的不平衡控制量作为目标输入源所在系统对应的不平衡环路控制量)。

也就是说，本发明实施例考虑到了各种输入源场景下的不平衡控制问题，从而提高了输入源功率分配控制的精度。

其中，某一输入源对应的不平衡环路控制量的确定方法可以为：

获取该输入源输出侧的正母线电压和负母线电压，将正母线电压与负母线电压的差、以及预设的平衡给定值(一般为0)输入至对应的不平衡控制环路中，得到该输入源对应的不平衡环路控制量。

可选的，作为本发明实施例提供的输入源功率分配控制方法的一种具体实施方式，基于第三控制量与不平衡环路的控制量的和对第一boost电路中的开关管进行控制，包括：

基于母线电压值对第三控制量与不平衡环路的控制量的和进行变换后，得到第四控制量，并根据第四控制量生成对应的PWM信号。其中，由第四控制量生成的PWM信号用于调节第一boost电路中开关管的占空比。

在本实施例中，第四控制量可以为(S1/U_bus)，其中，S1为第三控制量与不平衡环路的控制量的和，U_bus为母线电压值。

在本实施例中，基于第三控制量与不平衡环路的控制量的差对第二boost电路中的开关管进行控制，包括：

基于母线电压值对第三控制量与不平衡环路的控制量的差进行变换后，得到第五控制量，并根据第五控制量生成对应的PWM信号。其中，由第五控制量生成的PWM信号用于调节对第二boost电路中开关管的占空比。

在本实施例中，第五控制量可以为(S2/U_bus)，其中，S2为第三控制量与不平衡环路的控制量的差，U_bus为母线电压值。

可选的，具体实施上，可参考图4，图4给出了一种输入源功率分配控制方法的控制示意图。其中，U_{bus_Ref}为电压参考值，U_bus为母线电压值，PI指的是PI控制器(当然也可为其他控制器或控制环路)，I_wind为输出电流值，P_wind为功率反馈值，P_{_limited}为功率限制值，A表示不平衡环路输出的控制量，UP表示输出至第一boost电路中的开关管，DOWN表示输出至第二boost电路中的开关管。

可选的，作为本发明实施例提供的输入源功率分配控制方法的一种具体实施方式，该输入源功率分配控制方法还包括：

调整所述功率控制环路的调节系数，和/或调整目标步骤的执行时间；其中，目标步骤的执行时间小于第一控制量的计算时间，目标步骤为：根据所述功率反馈值以及预设的功率限制值确定第二控制量。

在本实施例中，为了避免电路振荡，维持电路稳定，在功率限制值发生变化后，可以控制功率限制值的调整速度，具体方案为：通过调整功率控制环路的调节速度来控制功率限制值的调整速度、和/或控制功率控制环路的执行时间来控制功率限制值的调整速度。

请参考图2，图2为本发明一实施例提供的输入源功率分配控制装置的示意框图。如图2所示的本实施例中的输入源功率分配控制装置20可以包括：一个或多个处理器201、一个或多个输入设备202、一个或多个输出设备203及一个或多个存储器204。上述处理器201、输入设备202、输出设备203及存储器204通过通信总线205完成相互间的通信。存储器204用于存储计算机程序，计算机程序包括程序指令。处理器201用于执行存储器204存储的程序指令。其中，处理器201被配置用于调用程序指令执行以上实施例中各步骤的功能。

应当理解，在本发明实施例中，所称处理器201可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal 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。

输入设备202可以包括触控板、指纹采传感器(用于采集用户的指纹信息和指纹的方向信息)、麦克风等，输出设备203可以包括显示器(LCD等)、扬声器等。

该存储器204可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器201提供指令和数据。存储器204的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器204还可以存储设备类型的信息。

具体实现中，本发明实施例中所描述的处理器201、输入设备202、输出设备203可执行本发明实施例提供的输入源功率分配控制方法的实现方式，也可执行本发明实施例所描述的输入源功率分配控制装置的实现方式，在此不再赘述。

请参考图3，本发明还提供了一种多源供电系统30，包括：多种输入源31、多个变压电路33、上位机34、以及多个以上所描述的输入源功率分配控制装置20。

多种输入源31、多个变压电路33、多个输入源功率分配控制装置20一一对应。

多种输入源31与多个变压电路33的输入端对应连接。

各个变压电路33的输出端共接构成多源供电系统30的输出端，多源供电系统30的输出端用于外接负载。

各个输入源功率分配控制装置20的输入端与各个变压电路33的输出端对应连接，各个输入源功率分配控制装置20的输出端与各个变压电路33中的开关管对应连接。

上位机34用于根据目标输入源所在系统的功率范围计算得到目标输入源对应的功率限制值，上位机34与多个输入源功率分配控制装置20通讯连接。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种输入源功率分配控制方法，其特征在于，包括：

获取目标输入源输出侧的母线电压值，并根据所述母线电压值以及目标输入源对应的参考电压值确定第一控制量；

获取目标输入源对应的功率反馈值、以及上位机分配的目标输入源对应的功率限制值，并根据所述功率反馈值以及功率限制值确定第二控制量；其中，所述功率限制值由上位机根据目标输入源所在系统的功率范围计算得到；

基于第一控制量以及第二控制量确定参考电流值，获取目标输入源对应的输出电流值，并根据所述参考电流值以及所述输出电流值确定第三控制量；

基于所述第三控制量对目标输入源对应的变压电路的开关管进行控制。

2.如权利要求1所述的输入源功率分配控制方法，其特征在于，获取目标输入源对应的功率反馈值，包括：

按照预设频率获取目标输入源对应的功率反馈值，其中，所述预设频率小于目标输入源对应的变压电路的开关频率。

3.如权利要求1所述的输入源功率分配控制方法，其特征在于，在基于所述第三控制量对目标输入源对应的变压电路的开关管进行控制之前，还包括：

获取目标输入源所在系统对应的不平衡环路控制量；

相应的，所述基于所述第三控制量对目标输入源对应的变压电路的开关管进行控制，包括：

基于所述第三控制量以及所述不平衡环路控制量对目标输入源对应的变压电路的开关管进行控制。

4.如权利要求3所述的输入源功率分配控制方法，其特征在于，若所述目标输入源所在系统中仅有目标输入源处于运行状态，则直接将目标输入源对应的不平衡环路控制量作为目标输入源所在系统对应的不平衡环路控制量；

若所述目标输入源所在系统中不止有目标输入源处于运行状态，则获取目标输入源所在系统中所有处于运行状态的输入源对应的不平衡控制量，基于所有处于运行状态的输入源对应的不平衡控制量确定目标输入源所在系统对应的不平衡环路控制量。

5.如权利要求4所述的输入源功率分配控制方法，其特征在于，所述基于所有处于运行状态的输入源对应的不平衡控制量确定目标输入源所在系统对应的不平衡环路控制量，包括：

若所有处于运行状态的输入源对应的不平衡控制量均不为0，则直接将目标输入源对应的不平衡环路控制量作为目标输入源所在系统对应的不平衡环路控制量；

若所有处于运行状态的输入源对应的不平衡控制量中只有某一不平衡控制量不为0，则将该不为0的不平衡控制量作为目标输入源所在系统对应的不平衡环路控制量。

6.如权利要求3所述的输入源功率分配控制方法，其特征在于，目标输入源对应的变压电路包括并联连接的第一boost电路和第二boost电路；

所述基于所述第三控制量和所述不平衡环路的控制量对目标输入源对应的变压电路的开关管进行控制，包括：

基于所述第三控制量与所述不平衡环路的控制量的和对第一boost电路中的开关管进行控制；

基于所述第三控制量与所述不平衡环路的控制量的差对第二boost电路中的开关管进行控制。

7.如权利要求1所述的输入源功率分配控制方法，其特征在于，还包括：

调整所述功率控制环路的调节系数，和/或调整目标步骤的执行时间；其中，目标步骤的执行时间小于第一控制量的计算时间，所述目标步骤为：根据所述功率反馈值以及预设的功率限制值确定第二控制量。

8.如权利要求1所述的输入源功率分配控制方法，其特征在于，所述基于第一控制量以及第二控制量确定参考电流值，包括：

将第一控制量和第二控制量的最小值作为电流参考值。

9.一种输入源功率分配控制装置，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，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述方法的步骤。

10.一种多源供电系统，其特征在于，包括：多种输入源、多个变压电路、上位机、以及多个如权利要求9所述的输入源功率分配控制装置；

多种输入源、多个变压电路、多个输入源功率分配控制装置一一对应；

所述多种输入源与所述多个变压电路的输入端对应连接；

各个变压电路的输出端共接构成所述多源供电系统的输出端，所述多源供电系统的输出端用于外接负载；

各个输入源功率分配控制装置的输入端与各个变压电路的输出端对应连接，各个输入源功率分配控制装置的输出端与各个变压电路中的开关管对应连接；

所述上位机用于根据目标输入源所在系统的功率范围计算得到目标输入源对应的功率限制值，所述上位机与所述多个输入源功率分配控制装置通讯连接。

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