CN114243765A - 一种电网模拟电源并机控制方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电网模拟电源并机控制方法、装置、设备及存储介质，应用于电网模拟电源多机并联场景，其中一个电网模拟电源设置为主机，其它为从机，所述方法包括：主机进行有效值外环控制，输出电压瞬时值指令，主机将电压瞬时值指令发送给从机，并同时发送中断同步信号，然后进行电压瞬时值内环控制，最后进行电感电流最内环控制输出PWM；从机接收主机的电压瞬时值指令，并同时接收中断同步信号对从机进行锁相保障从机与主机中断同步，然后进行电压瞬时值外环控制，最后进行电感电流内环控制输出PWM；本发明的优点在于：主从机同步，提升性能指标。
Description
技术领域
本发明涉及测试电源领域，更具体涉及一种电网模拟电源并机控制方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
电网模拟电源负载功率品种繁多，需要用到不同功率等级的电网模拟电源，因此电网模拟电源都需具备多机并联输出进行扩容输出容量。实际情况电网模拟电源并机后，多机之间存在一定的环流同时输出性能指标下降等问题，需寻求一种并机控制方案解决此问题。
现有技术电网模拟电源并机多采用主机运行双环控制即电压外环电流内环，主机向从机发送电流指令，从机运行采用电流单环运行方式，此方式可以解决电压均流问题，但由于从机运行的电流指令是主机上周期的电流指令，因此主从机不同步导致电压或负载动态变化时性能指标下降。
中国专利公开号CN201274451，公开了一种四象限电网模拟电源，包括三桥式逆变主电路、驱动电路，三桥式逆变主电路包括两端三桥式电路，两端三桥式电路之间接有直流单元电路，两端三桥式电路分别与电抗器、隔离变压器连接，下层控制单元与三桥式逆变主电路、电抗器、隔离变压器连接，上位机控制单元为液晶管理单元。该专利申请可以对并网逆变器各个特殊功能检测提供各种类型参数不同的信号，被测逆变器种类涉及工频隔离型、非隔离型、高频隔离型等多种单相、三相逆变器。另外，为了适应节能的发展趋势，电网模拟电源采用四象限，而非通常的两相限，将逆变器反馈的能量转变为交流电反馈到电网，而不是消耗在电网模拟电源上。但是该专利申请不涉及电网模拟电源并机控制，因此，现有技术缺乏电网模拟电源并机控制方法，主从机不同步导致电压或负载动态变化时性能指标下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于现有技术缺乏电网模拟电源并机控制方法，主从机不同步导致电压或负载动态变化时性能指标下降。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种电网模拟电源并机控制方法，应用于电网模拟电源多机并联场景，其中一个电网模拟电源设置为主机，其它为从机，所述方法包括：主机进行有效值外环控制，输出电压瞬时值指令，主机将电压瞬时值指令发送给从机，并同时发送中断同步信号，然后进行电压瞬时值内环控制，最后进行电感电流最内环控制输出PWM；从机接收主机的电压瞬时值指令，并同时接收中断同步信号对从机进行锁相保障从机与主机中断同步，然后进行电压瞬时值外环控制，最后进行电感电流内环控制输出PWM。
本发明主机先进行有效值外环控制，然后进行电压瞬时值内环控制，最后进行电感电流最内环控制，从机先进行电压瞬时值外环控制，然后进行电感电流内环控制，主机和从机都采用电压和电流环双控控制，双控控制有效提升带负载能力且抗负载扰动，从而提升性能指标，同时在主从机之间增加同步信号保证主从机同时执行同一电压指令，避免主从机不同步导致电压或负载动态变化时性能指标下降，进一步提升性能指标。
进一步地，所述主机进行有效值外环控制，输出电压瞬时值指令，包括：
根据用户设置的电压有效值指令U*rms与电压有效值Urms作差，进行PI控制，并对输出的结果进行限幅，限幅结果与电压有效值指令前馈相加形成新的电压峰值指令，新的电压峰值指令乘以sin(ωt)，从而获取电压瞬时值指令Uo*。
更进一步地，所述主机将电压瞬时值指令发送给从机，并同时发送中断同步信号，然后进行电压瞬时值内环控制，包括：
主机将电压瞬时值指令Uo*发送给从机，并同时发送中断同步信号，实现主机和从机同一时刻执行相同的电压指令，电压瞬时值指令Uo*与电压瞬时值Uo作差后进行PI控制，输出结果进行限幅作为电感电流最内环的电流指令IL*，实现输出电压瞬时值跟踪控制。
更进一步地，所述主机进行电感电流最内环控制输出PWM，包括：
电感电流最内环的电流指令IL*与电感电流瞬时值IL作差后进行PI控制，PI控制结果进行限幅，限幅后的结果为调制电压，将调制电压除以母线电压Udc得到PWM占空比，根据PWM占空比输出PWM波驱动硬件输出。
进一步地，所述从机接收主机的电压瞬时值指令，并同时接收中断同步信号对从机进行锁相保障从机与主机中断同步，然后进行电压瞬时值外环控制，包括：
从机通过光纤通讯接收主机发送的电压瞬时值指令，并同时接收中断同步信号对从机进行锁相保障从机与主机中断同步，实现主机和从机同一时刻执行相同的电压指令，电压瞬时值指令Uo*与电压瞬时值Uo作差后进行PI控制，输出结果进行限幅作为电感电流内环的电流指令IL*，实现输出电压瞬时值跟踪控制。
更进一步地，所述从机进行电感电流内环控制输出PWM，包括：
电感电流内环的电流指令IL*与电感电流瞬时值IL作差后进行PI控制，PI控制结果进行限幅，限幅后的结果为调制电压，将调制电压除以母线电压Udc得到PWM占空比，根据PWM占空比输出PWM波驱动硬件输出。
本发明还提供一种电网模拟电源并机控制装置，应用于电网模拟电源多机并联场景，其中一个电网模拟电源设置为主机，其它为从机，所述装置包括：
有效值外环控制模块，用于主机进行有效值外环控制，输出电压瞬时值指令；
主机电压内环控制模块，用于主机将电压瞬时值指令发送给从机，并同时发送中断同步信号，然后进行电压瞬时值内环控制；
主机电流内环控制模块，用于主机进行电感电流最内环控制输出PWM；
从机电压外环控制模块，用于从机接收主机的电压瞬时值指令，并同时接收中断同步信号对从机进行锁相保障从机与主机中断同步，然后进行电压瞬时值外环控制；
从机电流内环控制模块，用于从机进行电感电流内环控制输出PWM。
进一步地，所述有效值外环控制模块，还用于：
根据用户设置的电压有效值指令U*rms与电压有效值Urms作差，进行PI控制，并对输出的结果进行限幅，限幅结果与电压有效值指令前馈相加形成新的电压峰值指令，新的电压峰值指令乘以sin(ωt)，从而获取电压瞬时值指令Uo*。
更进一步地，所述主机电压内环控制模块，还用于：
主机将电压瞬时值指令Uo*发送给从机，并同时发送中断同步信号，实现主机和从机同一时刻执行相同的电压指令，电压瞬时值指令Uo*与电压瞬时值Uo作差后进行PI控制，输出结果进行限幅作为电感电流最内环的电流指令IL*，实现输出电压瞬时值跟踪控制。
更进一步地，所述主机电流内环控制模块，还用于：
电感电流最内环的电流指令IL*与电感电流瞬时值IL作差后进行PI控制，PI控制结果进行限幅，限幅后的结果为调制电压，将调制电压除以母线电压Udc得到PWM占空比，根据PWM占空比输出PWM波驱动硬件输出。
进一步地，所述从机电压外环控制模块，还用于：
从机通过光纤通讯接收主机发送的电压瞬时值指令，并同时接收中断同步信号对从机进行锁相保障从机与主机中断同步，实现主机和从机同一时刻执行相同的电压指令，电压瞬时值指令Uo*与电压瞬时值Uo作差后进行PI控制，输出结果进行限幅作为电感电流内环的电流指令IL*，实现输出电压瞬时值跟踪控制。
更进一步地，所述从机电流内环控制模块，还用于：
电感电流内环的电流指令IL*与电感电流瞬时值IL作差后进行PI控制，PI控制结果进行限幅，限幅后的结果为调制电压，将调制电压除以母线电压Udc得到PWM占空比，根据PWM占空比输出PWM波驱动硬件输出。
本发明还提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机程序指令，所述处理器执行所述计算机程序指令时，实现上述所述的方法步骤。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器调用和执行时实现上述所述的方法步骤。
本发明的优点在于：本发明主机先进行有效值外环控制，然后进行电压瞬时值内环控制，最后进行电感电流最内环控制，从机先进行电压瞬时值外环控制，然后进行电感电流内环控制，主机和从机都采用电压和电流环双控控制，双控控制有效提升带负载能力且抗负载扰动，从而提升性能指标，同时在主从机之间增加同步信号保证主从机同时执行同一电压指令，避免主从机不同步导致电压或负载动态变化时性能指标下降，进一步提升性能指标。
附图说明
图1为本发明实施例所公开的一种电网模拟电源并机控制方法中主从机连接示意图；
图2为本发明实施例所公开的一种电网模拟电源并机控制方法的控制流程图；
图3为本发明实施例所公开的一种电网模拟电源并机控制方法中主机工作步骤示意图；
图4为本发明实施例所公开的一种电网模拟电源并机控制方法中从机工作步骤示意图。
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，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
实施例1
如图1所示，一种电网模拟电源并机控制方法，应用于电网模拟电源多机并联场景，其中一个电网模拟电源设置为主机1，其它为从机2，所述方法包括：如图2所示，主机1进行有效值外环控制，输出电压瞬时值指令，主机1将电压瞬时值指令发送给从机2，并同时发送中断同步信号，然后进行电压瞬时值内环控制，最后进行电感电流最内环控制输出PWM；从机2接收主机1的电压瞬时值指令，并同时接收中断同步信号对从机2进行锁相保障从机2与主机1中断同步，然后进行电压瞬时值外环控制，最后进行电感电流内环控制输出PWM。以下详细介绍主机1和从机2的工作过程。
图3结合图2，所述主机1的工作过程为：
步骤1：根据用户设置的电压有效值指令U*rms与电压有效值Urms作差，进行PI控制，并对输出的结果进行限幅，限幅结果与电压有效值指令前馈相加形成新的电压峰值指令，目的是实现输出电压与设定值相等。
步骤2：新的电压峰值指令乘以sin(ωt)，从而获取电压瞬时值指令Uo*，此时主机1需将电压瞬时值指令Uo*发送给从机2，并同时发送中断同步信号，目的是实现主机1和从机2同一时刻执行相同的电压指令。
步骤3：电压瞬时值指令Uo*与电压瞬时值Uo作差后进行PI控制，输出结果进行限幅作为电感电流最内环的电流指令IL*，实现输出电压瞬时值跟踪控制。
步骤4：电感电流最内环的电流指令IL*与电感电流瞬时值IL作差后进行PI控制，PI控制结果进行限幅，限幅后的结果为调制电压，此控制有利于加快输出电压瞬时值跟踪速率。
步骤5：最后将调制电压除以母线电压Udc得到PWM占空比，根据PWM占空比输出PWM波驱动硬件输出。
图4结合图2，所述从机2的工作过程为：
步骤1)：从机2通过光纤通讯接收主机1发送的电压瞬时值指令Uo*，并同时接收中断同步信号对从机2进行锁相保障从机2与主机1中断同步，目的是实现主机1和从机2同一时刻执行相同的电压指令。
步骤2)：电压瞬时值指令Uo*与电压瞬时值Uo作差后进行PI控制，输出结果进行限幅作为电感电流内环的电流指令IL*，实现输出电压瞬时值跟踪控制。
步骤3)：电感电流内环的电流指令IL*与电感电流瞬时值IL作差后进行PI控制，PI控制结果进行限幅，限幅后的结果为调制电压，此控制有利于加快输出电压瞬时值跟踪速率。
步骤4)：最后将调制电压除以母线电压Udc得到PWM占空比，根据PWM占空比输出PWM波驱动硬件输出。
通过以上技术方案，本发明主机1先进行有效值外环控制，然后进行电压瞬时值内环控制，最后进行电感电流最内环控制，从机2先进行电压瞬时值外环控制，然后进行电感电流内环控制，主机1和从机2都采用电压和电流环双控控制，双控控制有效提升带负载能力且抗负载扰动，从而提升性能指标，同时在主从机2之间增加同步信号保证主从机2同时执行同一电压指令，避免主从机2不同步导致电压或负载动态变化时性能指标下降，进一步提升性能指标。
实施例2
基于实施例1，本发明实施例2还提供一种电网模拟电源并机控制装置，应用于电网模拟电源多机并联场景，其中一个电网模拟电源设置为主机1，其它为从机2，所述装置包括：
有效值外环控制模块，用于主机1进行有效值外环控制，输出电压瞬时值指令；
主机电压内环控制模块，用于主机1将电压瞬时值指令发送给从机2，并同时发送中断同步信号，然后进行电压瞬时值内环控制；
主机电流内环控制模块，用于主机1进行电感电流最内环控制输出PWM；
从机电压外环控制模块，用于从机2接收主机1的电压瞬时值指令，并同时接收中断同步信号对从机2进行锁相保障从机2与主机1中断同步，然后进行电压瞬时值外环控制；
从机电流内环控制模块，用于从机2进行电感电流内环控制输出PWM。
具体的，所述有效值外环控制模块，还用于：
根据用户设置的电压有效值指令U*rms与电压有效值Urms作差，进行PI控制，并对输出的结果进行限幅，限幅结果与电压有效值指令前馈相加形成新的电压峰值指令，新的电压峰值指令乘以sin(ωt)，从而获取电压瞬时值指令Uo*。
更具体的，所述主机电压内环控制模块，还用于：
主机1将电压瞬时值指令Uo*发送给从机2，并同时发送中断同步信号，实现主机1和从机2同一时刻执行相同的电压指令，电压瞬时值指令Uo*与电压瞬时值Uo作差后进行PI控制，输出结果进行限幅作为电感电流最内环的电流指令IL*，实现输出电压瞬时值跟踪控制。
更具体的，所述主机电流内环控制模块，还用于：
电感电流最内环的电流指令IL*与电感电流瞬时值IL作差后进行PI控制，PI控制结果进行限幅，限幅后的结果为调制电压，将调制电压除以母线电压Udc得到PWM占空比，根据PWM占空比输出PWM波驱动硬件输出。
具体的，所述从机电压外环控制模块，还用于：
从机2通过光纤通讯接收主机1发送的电压瞬时值指令，并同时接收中断同步信号对从机2进行锁相保障从机2与主机1中断同步，实现主机1和从机2同一时刻执行相同的电压指令，电压瞬时值指令Uo*与电压瞬时值Uo作差后进行PI控制，输出结果进行限幅作为电感电流内环的电流指令IL*，实现输出电压瞬时值跟踪控制。
更具体的，所述从机电流内环控制模块，还用于：
电感电流内环的电流指令IL*与电感电流瞬时值IL作差后进行PI控制，PI控制结果进行限幅，限幅后的结果为调制电压，将调制电压除以母线电压Udc得到PWM占空比，根据PWM占空比输出PWM波驱动硬件输出。
实施例3
本发明还提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机程序指令，所述处理器执行所述计算机程序指令时，实现实施例1所述的方法步骤。
实施例4
本发明还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器调用和执行时实现实施例1所述的方法步骤。
以上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。
Claims (10)
1.一种电网模拟电源并机控制方法，应用于电网模拟电源多机并联场景，其中一个电网模拟电源设置为主机，其它为从机，其特征在于，所述方法包括：主机进行有效值外环控制，输出电压瞬时值指令，主机将电压瞬时值指令发送给从机，并同时发送中断同步信号，然后进行电压瞬时值内环控制，最后进行电感电流最内环控制输出PWM；从机接收主机的电压瞬时值指令，并同时接收中断同步信号对从机进行锁相保障从机与主机中断同步，然后进行电压瞬时值外环控制，最后进行电感电流内环控制输出PWM。
2.根据权利要求1所述的一种电网模拟电源并机控制方法，其特征在于，所述主机进行有效值外环控制，输出电压瞬时值指令，包括：
根据用户设置的电压有效值指令U*rms与电压有效值Urms作差，进行PI控制，并对输出的结果进行限幅，限幅结果与电压有效值指令前馈相加形成新的电压峰值指令，新的电压峰值指令乘以sin(ωt)，从而获取电压瞬时值指令Uo*。
3.根据权利要求2所述的一种电网模拟电源并机控制方法，其特征在于，所述主机将电压瞬时值指令发送给从机，并同时发送中断同步信号，然后进行电压瞬时值内环控制，包括：
主机将电压瞬时值指令Uo*发送给从机，并同时发送中断同步信号，实现主机和从机同一时刻执行相同的电压指令，电压瞬时值指令Uo*与电压瞬时值Uo作差后进行PI控制，输出结果进行限幅作为电感电流最内环的电流指令IL*，实现输出电压瞬时值跟踪控制。
4.根据权利要求3所述的一种电网模拟电源并机控制方法，其特征在于，所述主机进行电感电流最内环控制输出PWM，包括：
电感电流最内环的电流指令IL*与电感电流瞬时值IL作差后进行PI控制，PI控制结果进行限幅，限幅后的结果为调制电压，将调制电压除以母线电压Udc得到PWM占空比，根据PWM占空比输出PWM波驱动硬件输出。
5.根据权利要求2所述的一种电网模拟电源并机控制方法，其特征在于，所述从机接收主机的电压瞬时值指令，并同时接收中断同步信号对从机进行锁相保障从机与主机中断同步，然后进行电压瞬时值外环控制，包括：
从机通过光纤通讯接收主机发送的电压瞬时值指令，并同时接收中断同步信号对从机进行锁相保障从机与主机中断同步，实现主机和从机同一时刻执行相同的电压指令，电压瞬时值指令Uo*与电压瞬时值Uo作差后进行PI控制，输出结果进行限幅作为电感电流内环的电流指令IL*，实现输出电压瞬时值跟踪控制。
6.根据权利要求5所述的一种电网模拟电源并机控制方法，其特征在于，所述从机进行电感电流内环控制输出PWM，包括：
电感电流内环的电流指令IL*与电感电流瞬时值IL作差后进行PI控制，PI控制结果进行限幅，限幅后的结果为调制电压，将调制电压除以母线电压Udc得到PWM占空比，根据PWM占空比输出PWM波驱动硬件输出。
7.一种电网模拟电源并机控制装置，应用于电网模拟电源多机并联场景，其中一个电网模拟电源设置为主机，其它为从机，其特征在于，所述装置包括：
有效值外环控制模块，用于主机进行有效值外环控制，输出电压瞬时值指令；
主机电压内环控制模块，用于主机将电压瞬时值指令发送给从机，并同时发送中断同步信号，然后进行电压瞬时值内环控制；
主机电流内环控制模块，用于主机进行电感电流最内环控制输出PWM；
从机电压外环控制模块，用于从机接收主机的电压瞬时值指令，并同时接收中断同步信号对从机进行锁相保障从机与主机中断同步，然后进行电压瞬时值外环控制；
从机电流内环控制模块，用于从机进行电感电流内环控制输出PWM。
8.根据权利要求7所述的一种电网模拟电源并机控制装置，其特征在于，所述有效值外环控制模块，还用于：
根据用户设置的电压有效值指令U*rms与电压有效值Urms作差，进行PI控制，并对输出的结果进行限幅，限幅结果与电压有效值指令前馈相加形成新的电压峰值指令，新的电压峰值指令乘以sin(ωt)，从而获取电压瞬时值指令Uo*。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机程序指令，所述处理器执行所述计算机程序指令时，实现权利要求1-6任一项所述的方法步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器调用和执行时实现权利要求1-6任一项所述的方法步骤。
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- 2021-12-03 CN CN202111470458.XA patent/CN114243765A/zh active Pending
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