CN118117656A - 一种多逆变器软件同步方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种多逆变器软件同步方法，包括如下步骤：基于三角载波的峰值和/或谷值位置对电网电压进行连续采样；根据设定的连续数量的采样值大小，判断采样值标定的三角载波零点与电网电压设定的基准点之间位置关系；基于采样值以及设定周期的三角载波计数值N_T，计算出三角载波零点与电网电压的基准点的三角载波偏离值ΔN，根据三角载波偏离值ΔN对多逆变器进行软件同步调整。本申请的有益效果：本方法为纯软件的方式，无需搭配硬件进行使用，使得实施方式较为简单且成本较低；在实现载波同步的同时，还可以消除高频环流。

Description

一种多逆变器软件同步方法

技术领域

本申请涉及新能源发电技术领域，尤其是涉及一种多逆变器软件同步方法。

背景技术

为了实现系统功率增加，一般采用多台逆变器进行并联。但如果多台逆变器的并联并未进行载波同步，容易产生开关频率的高频环流、地电流超标等问题。为了避免载波未同步而引起的高频环流问题，常规的方法是进行载波的同步。

目前载波同步方案多为硬件方案。一种方法是通过对每个逆变器的CAP口进行过零点采样，各个逆变器通过自身过零点位置进行调整三角波计数值。还有一种方法是采用同步总线，主体通过CAP口进行过零采样后，根据过零点位置生成同步信号，将同步信号送到同步总线上。每台逆变器接受同步总线上的信号，然后进行三角波计数值的调整。

但是采用硬件的方法需要硬件进行配合，实际应用时的成本比较高，且实现的方法相对比较复杂。基于此，现在急需一种软件的多逆变器载波同步方法。

发明内容

本申请的其中一个目的在于提供一种能够解决上述背景技术中至少一个缺陷的多逆变器软件同步方法。

为达到上述的至少一个目的，本申请采用的技术方案为：一种多逆变器软件同步方法，包括如下具体步骤：

基于三角载波的峰值和/或谷值位置对电网电压进行连续采样；

根据设定的连续数量的采样值大小，判断采样值标定的三角载波零点与电网电压设定的基准点之间位置关系；

基于采样值以及设定周期的三角载波计数值N_T，计算出三角载波零点与电网电压的基准点的三角载波偏离值ΔN，根据三角载波偏离值ΔN对多逆变器进行软件同步调整。

优选的，三角载波零点与电网电压的基准点之间的位置关系有三种；第一种位置关系：三角载波零点与电网电压的基准点对齐，则不需要进行三角载波的移动；第二种位置关系：三角载波零点位于电网电压的基准点右侧，则三角载波需要左移以进行同步；第三种位置关系：三角载波零点位于电网电压的基准点左侧，则三角载波需要右移以进行同步。

优选的，设定电网电压的基准点为过零点；三角载波零点与电网电压过零点之间的位置关系的具体判断过程为：判断电网电压的过零点位置，基于过零点的位置对电网电压过零点两侧的三角载波峰值对应的采样值进行绝对值的对比；基于对比结果，判断三角载波零点与电网电压过零点之间的位置关系。

优选的，设任意连续的两个三角载波峰值对应的采样值为v_g(k-1)和v_g(k)；若v_g(k-1)为正，v_g(k)为负，判断电网电压从正到负穿越过零点；若v_g(k-1)为负，v_g(k)为正，判断电网电压从负到正穿越过零点；若|v_g(k-1)|=|v_g(k)|，判断三角载波零点与电网电压过零点符合第一种位置关系；若|v_g(k-1)|<|v_g(k)|，判断三角载波零点与电网电压过零点符合第二种位置关系；若|v_g(k-1)|>|v_g(k)|，判断三角载波零点与电网电压过零点符合第三种位置关系。

优选的，当电网电压从正到负穿越过零点时，三角载波偏离值的计算公式如下：

；

当电网电压从负到正穿越过零点时，三角载波偏离值的计算公式如下：

。

优选的，设定电网电压的基准点为峰值点；三角载波零点与电网电压过零点之间的位置关系的具体判断过程为：判断电网电压的峰值点位置，基于峰值点的位置对电网电压峰值点两侧的三角载波峰值对应的采样值进行绝对值的对比；基于对比的结果，判断三角载波零点与电网电压峰值点之间的位置关系。

优选的，设任意连续的四个三角载波峰值对应的采样值为v_g(k-3)、v_g(k-2)、v_g(k-1)和v_g(k)；若v_g(k-3)<v_g(k-2)，v_g(k-1)>v_g(k)，v_g(k)≤v_g(k-2)以及v_g(k-3)≤v_g(k-1)，判断电网电压穿越正向峰值点，且v_g(k-3)和v_g(k-2)位于正向峰值的左侧，v_g(k-1)和v_g(k)位于正向峰值的右侧；若v_g(k-3)>v_g(k-2)，v_g(k-1)<v_g(k)，v_g(k)≥v_g(k-2)以及v_g(k-3)≥v_g(k-1)，判断电网电压穿越负向向峰值点，且v_g(k-3)和v_g(k-2)位于负向峰值的左侧，v_g(k-1)和v_g(k)位于负向峰值的右侧；若|v_g(k-1)|=|v_g(k-2)|，判断三角载波零点与电网电压峰值点符合第一种位置关系；若|v_g(k-1)|<|v_g(k-2)|，判断三角载波零点与电网电压峰值点符合第二种位置关系；若|v_g(k-1)|>|v_g(k-2)|，判断三角载波零点与电网电压峰值点符合第三种位置关系。

优选的，三角载波偏离值的计算公式如下：

。

优选的，对于三角载波零点与电网电压的基准点进行同步包括如下过程：

设定半个工频周期为一个开关周期，所包括的三角载波的总个数为N_{half_50Hz}；

根据过零处的开关周期计算出三角载波偏离值ΔN，并判断出三角载波同步所需的移动方向；

若三角载波需要右移同步，则后面每个开关周期值将增加ΔN/N_{half_50Hz}；若三角载波需要左移同步，则后面每个开关周期值将减小ΔN/N_{half_50Hz}。

优选的，三角载波零点与电网电压的基准点的同步还包括异常处理机制，具体包括如下过程：

设置门槛值ΔN_th以及阈值ΔN_limit；

当第一次出现三角载波偏离值ΔN>ΔN_th时，不进行三角载波的同步移动调整，并记录下此时的三角载波偏离值ΔN为ΔN(1)；

等待下一个开关周期并计算出新的三角载波偏离值ΔN(2)；

若ΔN(2)>ΔN_th且|ΔN(2)-ΔN(1)|<ΔN_limit，以ΔN(1)和ΔN(2)中数值较大的执行三角载波的同步移动调整；

若ΔN(2) <ΔN_th，清除对三角载波偏离值ΔN(1)的记录，并按照ΔN(2)的值执行三角载波的同步移动调整。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：

（1）本方法为纯软件的方式，无需搭配硬件进行使用，使得实施方式较为简单且成本较低；在实现载波同步的同时，还可以消除高频环流。

（2）基于纯软件的实现方式，相比较传统多逆变器并联系统，可以增加逆变器的并联台数。

附图说明

图1为现有技术中两台单相机并联的拓扑电路结构示意图。

图2为图1所示的拓扑电路的等效电路示意图。

图3为本发明中载波建模的示意图。

图4为本发明采用零点对齐同步的工作流程示意图。

图5为本发明中采用零点对齐同步的电网电压与三角载波的采样示意图。

图6为本发明中电网电压从正到负穿越过零点的三种情况的示意图。

图7为本发明中电网电压从负到正穿越过零点的三种情况的示意图。

图8为本发明进行三角载波同步时的波形运动示意图。

图9为本发明进行三角载波同步时的异常处理机制的工作流程示意图。

图10为本发明采用峰值对齐同步的工作流程示意图。

图11为本发明中电网电压穿越正向峰值点的采样点的位置示意图。

图12为本发明中电网电压穿越正向峰值点的三种情况的示意图。

图13为本发明中电网电压穿越负向峰值点的采样点的位置示意图。

图14为本发明中电网电压穿越负向峰值点的三种情况的示意图。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本申请的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、 “横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、 “前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本申请和简化描述，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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本申请的具体保护范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了方便对本申请的技术方案进行理解，可以先对载波未进行同步的情况进行分析。如图1所示，以两台单相机并联系统为例，两台逆变器分别被标记为#1和#2；其中，逆变器#1的输出电压为u_n1，逆变器#2的输出电压为u_n2；两台逆变器的输出阻抗假设相同且均为Z_L，电网侧的阻抗为Z_s。根据图1所示的拓扑电路可以得到图2所示的等效电路；等效电路中两个逆变器电路可以看作是并联于电网的两个模块。基于该两台单相机的并联系统的分析方法可以拓展至任意多台逆变器的并联系统中。

假设先忽略电网V_g，只考虑两台逆变器的等效输出电压U_n1和U_n2由于载波不同步带来的高频电流分量I₁和I₂，则可以得到如下的表达（1）。

。

其中，I_s表示电网侧电流，I_s=I₁+I₂。

为了方便对高频电流分量I₁和I₂进行清晰的表达，可以对I₁和I₂进行化简，则可以得到如下的假设表达式（2）

。

根据表达式（2），可以对表达式（1）中的高频电流分量I₁和I₂进行变形，可以得到下列的表达式（3）。

。

由上述的表达式（3）可知，高频电流分量I₁和I₂均由两部分组成。第一部分仅与两个模块各自的等效输出电压U_n1和U_n2相关，即I₁₁和I₂₂；这一部分的电流流向电网。第二部分与电压的差值△U=U_n1–U_n2相关，即I₁₂和I₂₁；该电流即为环流。下面将分析载波不同步下，该环流电流的分量大小。

如图3所示，先对载波进行建模，参考波u_s的表达式可以采用下列的式（4）。

。

其中，U_m表示三角载波的峰值电压，ω_c为高频载波的频率，表示相位。

根据图3中参考波与三角载波的交截，可以采用双极性调制，得到调制波信号u的表达式（5）如下所示。

。

其中，U_dc/2表示调制波的峰值。

对上述的表达式（5）进行傅里叶级数展开，可以得到u=A+B；其中A部分和B部分的具体表达式如下式所示。

。

。

由上述表达式可知，A部分为调制波部分，为低频信号；B部分为高频分量，不仅与调制波有关，还与高频载波的频率ω_c有关。

假设逆变器#2对应的SPWM载波滞后于逆变器#1的相位为，则根据上述的调制波信号u的傅里叶级数展开的表达式，可以得到等效的高频分力电压差为Δu_n=u_n1-u_n2；Δu_n对应的傅里叶级数展开的表达式如下式所示。

。

该高频分量电压差Δu_n会造成高频环流，环流的大小为：。

由上述的分析结果可知，当载波不同步时，会出现高频环流。为了抑制高频环流，本申请提供了一种多逆变器软件同步方法，用于实现载波同步并抑制高频环流。如图4和图10所示，其中一个优选的实施例包括如下具体步骤：

基于三角载波的峰值和/或谷值位置对电网电压进行连续采样。

根据设定的连续数量的采样值大小，判断采样值标定的三角载波零点与电网电压设定的基准点之间位置关系。

基于采样值以及设定周期的三角载波计数值N_T，计算出三角载波零点与电网电压的基准点的三角载波偏离值ΔN并进行同步。

应当知道的是，本方法的核心就是通过对电网电压进行采样，并根据采样值进行三角载波的对齐。整个三角载波的同步对齐过程为纯软件的实现过程，无需搭配硬件进行使用，使得本申请的实施方式较为简单且成本较低。并且在实现载波同步的同时，还可以消除高频环流。同时，基于纯软件的实现方式，相比较传统搭配硬件的多逆变器并联系统，本申请可以增加逆变器的并联台数。

可以理解的是，在进行电网电压的采样时，可以根据三角载波的特殊点进行采样，然后基于三角载波的特殊点与电网电压的对应点进行同步对齐。一般来说，三角载波的特殊点主要有波峰点和波谷点，即三角载波的峰值和谷值所对应的位置。具体的说，在进行电网电压的采样时，可以是全部以三角载波的峰值位置对应的电网电压进行采样，也可以是全部以三角载波的谷值位置对应的电网电压进行采样，还可以是三角载波的峰值和谷值位置对应的电网电压同时进行采样。

基于前述的内容，三角载波与电网电压进行同步的标定点可以是波峰点，也可以是波谷点。一般来说，三角载波的波谷对应零电平，故在进行三角载波与电网电压的同步标定时，可以优选采用三角载波的波谷点，即三角载波零点。对于电网电压的标准点，可以是过零点，也可以是峰值点（正向峰值点和负向峰值点）。基于电网电压的标准点的选择不同，用于判断电网电压的标准点与三角载波零点的采样值的数量也将不同。

具体的说，三角载波零点与电网电压的基准点之间的位置关系有三种；第一种位置关系：三角载波零点与电网电压的基准点对齐，则不需要进行三角载波的移动。第二种位置关系：三角载波零点位于电网电压的基准点右侧，则三角载波需要进行左移来实现同步。第三种位置关系：三角载波零点位于电网电压的基准点左侧，则三角载波需要进行右移来实现同步。

为了方便进行理解，下面可以结合电网电压的基准点的选择，通过两个具体的实施例进行描述。为了简化描述过程，下列的实施例将以三角载波的峰值位置对应的电网电压进行采样。

实施例一：

设定电网电压的基准点为过零点，则三角载波零点通过与电网电压的过零点进行对齐同步。如图4至图8所示，三角载波零点与电网电压过零点之间的位置关系的具体判断过程为：判断电网电压的过零点位置，根据得到的过零点位置，对电网电压过零点两侧的三角载波峰值对应的采样值进行绝对值的对比。基于对比的结果，判断三角载波零点与电网电压过零点之间的位置关系。

应当知道的是，对于电网电压的过零点位置判断的方式一般只需采用连续的两个采样值即可，即两个采样值若为一正一负，则可以判断出三角载波的过零点位于这两个采样值对应的电网电压位置之间，并且还能够判断出该过零点的方向。在获得电网电压的过零点位置后，还可以基于两个采样值的大小来判断出两个采样值中间位置的三角载波零点与判断出的电网电压的过零点的具体位置关系，进而得到后续三角载波进行同步所需的移动方向。

可以理解的是，如图5所示，电网电压为正弦波形，则在电网电压过零点两侧的波形是中心对称的，即过零点两侧的波形的绝对值是相等的。则在进行电网电压过零点与三角载波的零点位置关系判断时，可以通过两个采样值的绝对值大小来进行判断。

还可以理解的是，电网电压的过零点穿越方向有两种。为了方便理解，下面将分别以电网电压从正到负穿越过零点，以及电网电压从负到正穿越过零点两个场景来进行详细的描述。

场景一：如图6所示，监测电网电压v_g的采样值，当任意连续的两个三角载波峰值位置k-1和k分别对应的采样值v_g(k-1)为正，v_g(k)为负时，可以判断电网电压从正到负穿越过零点；其中，k可以取任意的整数。为了后续调整三角载波的计数值以进行与电网电压过零点的对齐同步，需要判断三角载波零点与电网电压过零点的位置关系，具体的判断过程如下：

如图6中（1）所示，若|v_g(k-1)|=|v_g(k)|，可以判断三角载波零点与电网电压过零点符合前述的第一种位置关系。即三角载波零点与电网电压的过零点对齐，则三角载波与电网电压已经处于同步状态。

如图6中（2）所示，若|v_g(k-1)|<|v_g(k)|，可以判断三角载波零点与电网电压过零点符合前述的第二种位置关系。即三角载波零点对应于电网电压的零点偏负，则三角载波的零点在后续进行同步时需要往左移动。

如图6中（3）所示，若|v_g(k-1)|>|v_g(k)|，可以判断三角载波零点与电网电压过零点符合前述的第三种位置关系。即三角载波零点对应于电网电压的零点偏正，则三角载波的零点在后续进行同步是需要往右移动。

场景二：如图7所示，监测电网电压v_g的采样值，当任意连续的两个三角载波峰值位置k-1和k分别对应的采样值v_g(k-1)为负，v_g(k)为正时，可以判断电网电压从负到正穿越过零点。为了后续调整三角载波的计数值以进行与电网电压过零点的对齐同步，需要判断三角载波零点与电网电压过零点的位置关系，具体的判断过程如下：

如图7中（1）所示，若|v_g(k-1)|=|v_g(k)|，可以判断三角载波零点与电网电压过零点符合前述的第一种位置关系。即三角载波零点与电网电压的过零点对齐，则三角载波与电网电压已经处于同步状态。

如图7中（2）所示，若|v_g(k-1)|<|v_g(k)|，可以判断三角载波零点与电网电压过零点符合前述的第二种位置关系。即三角载波零点对应于电网电压的零点偏正，则三角载波的零点在后续进行同步时需要往左移动。

如图7中（3）所示，若|v_g(k-1)|>|v_g(k)|，可以判断三角载波零点与电网电压过零点符合前述的第三种位置关系。即三角载波零点对应于电网电压的零点偏负，则三角载波的零点在后续进行同步是需要往右移动。

本实施例中，基于三角载波零点所要对齐的电网电压的过零点穿越方向的不同，三角载波零点与电网电压过零点的三角载波偏离值ΔN的计算公式也不同。

具体的说，当电网电压从正到负穿越过零点时，三角载波偏离值ΔN的计算公式如下：

。

当电网电压从负到正穿越过零点时，三角载波偏离值ΔN的计算公式如下：

。

应当知道的是，基于上述的计算结果，三角载波偏离值ΔN均为正值。若三角载波的零点需要进行左移同步，则三角载波的计数值需要减去一个与三角载波偏离值ΔN相关的参数；若三角载波的零点需要进行右移同步，则三角载波的计数值需要增加一个与三角载波偏离值ΔN相关的参数。

可以理解的是，对于三角载波偏离值ΔN的计算，也可以通过统一的公式进行计算，具体的公式如下：

。

由上述公式可知，三角载波偏离值ΔN可以为正值，也可以为负值。在进行三角载波的同步时，只需将三角载波的计数值与三角载波偏离值ΔN相关的参数进行相加即可；即三角载波的零点需要进行左移同步时，三角载波偏离值ΔN的取值正好为负；三角载波的零点需要进行右移同步时，三角载波偏离值ΔN的取值正好为正。

本实施例中，如图4和图8所示，对于三角载波零点与电网电压的基准点进行同步包括如下过程：

设定半个工频周期为一个开关周期，所包括的三角载波的总个数为N_{half_50Hz}。

根据过零处的开关周期计算出三角载波偏离值ΔN，并判断出三角载波同步所需的移动方向。

若三角载波需要右移同步，则后面每个开关周期值将增加ΔN/N_{half_50Hz}；若三角载波需要左移同步，则后面每个开关周期值将减小ΔN/N_{half_50Hz}。

应当知道的是，由于在本实施例中，电网电压由正到负和由负到正穿越过零点时，均可以进行三角载波的同步调整，所以可以将每次的调整周期即开关周期设定为半个工频周期。相应的，可以将开关周期内的三角载波的总个数看作是开关周期值；则可以设同步更新前的开关周期值为N_max，若三角载波需要进行右移来实现同步，则三角载波在同步更新后的开关周期值为N_max+ΔN/N_{half_50Hz}；若三角载波需要进行左移来实现同步，则三角载波在同步更新后的开关周期值为N_max-ΔN/N_{half_50Hz}。

为了方便理解，下面可以对本实施例的整体工作流程进行描述。

如图4所示，监测用于寻找过零点的采样值v_g(k)和v_g(k-1)。

（1）假设v_g(k)为正，v_g(k-1)为负，则电网由负向正穿越过零点；监测采样值v_g(k-1)和v_g(k)距离电网电压过零点的值。若|v_g(k)|=|v_g(k-1)|，则不需要调整三角载波的计数。若|v_g(k)|<|v_g(k-1)|，则三角载波的零点应该往右移动；计算三角载波偏离值ΔN，根据ΔN进行三角载波调整，即分配后面每个开关周期值增加ΔN/N_{half_50Hz}。若|vg(k)|>|vg(k-1)|，则三角载波的零点应该往左移动；计算三角载波偏离值ΔN，根据ΔN进行三角载波调整，即分配后面每个开关周期值减小ΔN/N_{half_50Hz}。

（2）假设v_g(k)为负，v_g(k-1)为正，则电网由正向负穿越过零点；监测采样值v_g(k-1)和v_g(k)距离电网电压过零点的值。若|v_g(k)|=|v_g(k-1)|，则不需要调整三角载波的计数。若|v_g(k)|<|v_g(k-1)|，则三角载波的零点应该往右移动；计算三角载波偏离值ΔN，根据ΔN进行三角载波调整，即分配后面每个开关周期值增加ΔN/N_{half_50Hz}。若|vg(k)|>|vg(k-1)|，则三角载波的零点应该往左移动；计算三角载波偏离值ΔN，根据ΔN进行三角载波调整，即分配后面每个开关周期值减小ΔN/N_{half_50Hz}。

应当知道的是，在多逆变器系统刚开始进行三角载波的同步，或者电压监测出现较大偏差，或者电网电压有扰动等情况时，计算得到的三角载波偏离值ΔN可能会比较的大。即三角载波偏离值ΔN的计算值可能会出现异常，若使用异常的三角载波偏离值ΔN进行三角载波的同步，将无法实现三角载波的同步，甚至还会造成载波不同步情况的恶化。所以，在进行三角载波的同步时，需要设置一种异常处理机制来进行三角载波偏离值ΔN的异常值筛选。

本实施例中，能够实现上述功能的异常处理机制有多种，如图9所示，其中一种异常处理机制具体包括如下过程：

设置门槛值ΔN_th以及阈值ΔN_limit。

当第一次出现三角载波偏离值ΔN>ΔN_th时，不进行三角载波的同步移动调整，并记录下此时的三角载波偏离值ΔN为ΔN(1)。

等待下一个开关周期的监测点，并计算出新的三角载波偏离值ΔN记录为ΔN(2)；

若ΔN(2)>ΔN_th且新的ΔN(2)和上一次记录的ΔN(1)的值基本相同，即|ΔN(2)-ΔN(1)|<ΔN_limit，则以ΔN(1)和ΔN(2)中数值较大的来执行三角载波的同步移动调整。

若ΔN(2) <ΔN_th，可以判断上一开关周期对应的三角载波偏离值ΔN(1)为干扰值，则清除对三角载波偏离值ΔN(1)的记录，并按照ΔN(2)的值来执行三角载波的同步移动调整。

应当知道的是，门槛值ΔN_th和阈值ΔN_limit的取值可以根据本领域技术人员的实际需要自行进行选择。

实施例二：

设定电网电压的基准点为峰值点，则三角载波零点通过与电网电压的峰值点进行对齐同步。如图10至图14所示，三角载波零点与电网电压过零点之间的位置关系的具体判断过程为：判断电网电压的峰值点位置，根据得到的峰值点位置对电网电压峰值点两侧的三角载波峰值对应的采样值进行绝对值的对比。基于对比的结果，判断三角载波零点与电网电压峰值点之间的位置关系。

应当知道的是，对于电网电压的峰值点位置判断的方式一般需要采用连续的四个采样值，将四个采样值按照左右顺序分为两组，通过每组的两个采样值的大小判断来识别出对应电网电压的波形结构，进而通过两组的采样值所对应的波形结构相反来识别出电网电压的峰值点位置；更具体的说，被识别的电网电压的峰值点位于两组采样值之间。在获得电网电压的峰值点位置后，还可以根据峰值点两侧最靠近的两个采样值的大小来判断出两个采样值中间位置的三角载波零点与电网电压的峰值点的具体位置关系，进而得到后续三角载波进行同步所需的移动方向。

可以理解的是，如图5所示，电网电压为正弦波形，则在电网电压峰值点两侧的波形是对称的，即峰值点两侧的波形的绝对值是相等的。则在进行电网电压峰值点与三角载波的零点位置关系判断时，可以通过峰值点两侧的两个采样值的绝对值大小来进行判断。

还可以理解的是，电网电压的峰值点有正向峰值点和负向峰值点。为了方便理解，下面将分别以电网电压穿越正向峰值点，以及电网电压穿越负向峰值点两个场景来进行详细的描述。

场景一：如图11和图12所示，监测电网电压v_g的采样值，当任意连续的四个三角载波峰值位置k-3、k-2、k-1以及k分别对应的采样值v_g(k-3)、v_g(k-2)、v_g(k-1)和v_g(k)中，v_g(k-3)<v_g(k-2)，v_g(k-1)>v_g(k)，v_g(k)≤v_g(k-2)以及v_g(k-3)≤v_g(k-1)；可以判断电网电压穿越正向峰值点，且v_g(k-3)和v_g(k-2)位于正向峰值的左侧，v_g(k-1)和v_g(k)位于正向峰值的右侧；则最靠近电网电压正向峰值点两侧的采样值分别为v_g(k-1)和v_g(k-2)。为了后续调整三角载波的计数值以进行与电网电压峰值点的对齐同步，需要判断三角载波零点与电网电压峰值点的位置关系；具体的判断过程如下：

如图12中（1）所示，若|v_g(k-1)|=|v_g(k-2)|，可以判断三角载波零点与电网电压正向峰值点符合前述的第一种位置关系。即三角载波零点与电网电压的正向峰值点对齐，则三角载波与电网电压已经处于同步状态。

如图12中（2）所示，若|v_g(k-1)|<|v_g(k-2)|，可以判断三角载波零点与电网电压正向峰值点符合前述的第二种位置关系。即三角载波零点对应于电网电压的正向峰值点偏右，则三角载波的零点在后续进行同步时需要往左移动。

如图12中（3）所示，若|v_g(k-1)|>|v_g(k-2)|，可以判断三角载波零点与电网电压正向峰值点符合前述的第三种位置关系。即三角载波零点对应于电网电压的正向峰值点偏左，则三角载波的零点在后续进行同步是需要往右移动。

场景二：如图13和图14所示，监测电网电压v_g的采样值，当任意连续的四个三角载波峰值位置k-3、k-2、k-1以及k分别对应的采样值v_g(k-3)、v_g(k-2)、v_g(k-1)和v_g(k)中，v_g(k-3)>v_g(k-2)，v_g(k-1)<v_g(k)，v_g(k)≥v_g(k-2)以及v_g(k-3)≥v_g(k-1)。可以判断电网电压穿越负向向峰值点，且v_g(k-3)和v_g(k-2)位于负向峰值的左侧，v_g(k-1)和v_g(k)位于负向峰值的右侧；则最靠近电网电压负向峰值点两侧的采样值分别为v_g(k-1)和v_g(k-2)。为了后续调整三角载波的计数值以进行与电网电压峰值点的对齐同步，需要判断三角载波零点与电网电压峰值点的位置关系；具体的判断过程如下：

如图14中（1）所示，若|v_g(k-1)|=|v_g(k-2)|，可以判断三角载波零点与电网电压负向峰值点符合前述的第一种位置关系。即三角载波零点与电网电压的负向峰值点对齐，则三角载波与电网电压已经处于同步状态。

如图14中（2）所示，若|v_g(k-1)|<|v_g(k-2)|，可以判断三角载波零点与电网电压负向峰值点符合前述的第二种位置关系。即三角载波零点对应于电网电压的负向峰值点偏右，则三角载波的零点在后续进行同步时需要往左移动。

如图14中（3）所示，若|v_g(k-1)|>|v_g(k-2)|，可以判断三角载波零点与电网电压负向峰值点符合前述的第三种位置关系。即三角载波零点对应于电网电压的负向峰值点偏左，则三角载波的零点在后续进行同步是需要往右移动。

可以理解的是，四个连续的采样值中，v_g(k-3)和v_g(k-2)为一组，v_g(k-1)和v_g(k)为另一组；通过两组中两个采样值的大小对比，可以判断出电网电压的峰值点位于采样值v_g(k-3)至v_g(k)之间；即此时电网电压的峰值点可能位于v_g(k-3)和v_g(k-2)之间，也可能位于v_g(k-2)和v_g(k-1)之间，还可能位于v_g(k-1)和v_g(k)之间。

这三种可能都可以用于进行电网电压峰值点与三角载波零点的具体位置关系判断；即需要通过进一步的定位，将电网电压的峰值点精确的定位于上述的三种可能之一。对于电网电压的峰值点于v_g(k-3)和v_g(k-2)之间以及v_g(k-1)和v_g(k)之间的定位可能需要借助新的采样值，这将导致判断的复杂程度增加，故本实施例中优选将电网电压的峰值点定位于v_g(k-2)和v_g(k-1)之间。具体的定位方式为结合v_g(k)与v_g(k-2)的大小判断以及v_g(k-3)和v_g(k-1)的大小判断。

本实施例中，无论是三角载波零点基于电网电压的正向峰值点的同步对齐，还是基于电网电压的负向峰值点的同步对齐，采样值v_g(k-2)和v_g(k-1)的值始终是同号的，即同为正值或同为负值。从而在电网电压穿越正向峰值点和穿越负向峰值点时对应的三角载波偏离值ΔN的计算公式相同，具体的计算公式如下：

。

本实施例中，对于三角载波零点与电网电压的基准点进行同步的具体过程以及异常处理机制的具体工作过程与实施例一相同，故不在此进行重复的阐述。

本申请中，实施例一和实施例二所需的监测点数量只需一个，即监测一个过零点或一个峰值点。也可以将上述的实施例一和实施例二进行结合使用，即采用电网电压过零点和峰值点混合监测的方法。具体的监测过程可以参数上述的实施例一和实施例二，故不在此进行详细的阐述。具体的应用场景如下：

（1）电网电压从负到正过零监测+电网电压穿越正向峰值点监测；所需的监测点数量为两个，其中一个监测点用于监测过零点，另一个监测点用于监测峰值点。

（2）电网电压从负到正过零监测+电网电压穿越负向峰值点监测；所需的监测点数量为两个；其中一个监测点用于监测过零点，另一个监测点用于监测峰值点。

（3）电网电压从正到负过零监测+电网电压穿越正向峰值点监测；所需的监测点数量为两个；其中一个监测点用于监测过零点，另一个监测点用于监测峰值点。

（4）电网电压从正到负过零监测+电网电压穿越负向峰值点监测；所需的监测点数量为两个；其中一个监测点用于监测过零点，另一个监测点用于监测峰值点。

（5）电网电压从负到正过零监测+电网电压从正到负过零监测+电网电压穿越正向峰值点监测；所需的监测点数量为三个，其中两个监测点用于监测过零点，另一个监测点用于监测峰值点。

（6）电网电压从负到正过零监测+电网电压从正到负过零监测+电网电压穿越负向峰值点监测；所需的监测点数量为三个，其中两个监测点用于监测过零点，另一个监测点用于监测峰值点。

（7）电网电压从负到正过零监测+电网电压穿越正向峰值点监测+电网电压穿越负向峰值点监测；所需的监测点数量为三个，其中一个监测点用于监测过零点，另外两个监测点用于监测峰值点。

（8）电网电压从正到负过零监测+电网电压穿越正向峰值点监测+电网电压穿越负向峰值点监测；所需的监测点数量为三个，其中一个监测点用于监测过零点，另外两个监测点用于监测峰值点。

（9）电网电压从正到负过零监测+电网电压从负到正过零监测+电网电压穿越正向峰值点监测+电网电压穿越负向峰值点监测；所需的监测点数量为四个，其中两个监测点用于监测过零点，另外两个监测点用于监测峰值点。

以上描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请的范围内。本申请要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种多逆变器软件同步方法，其特征在于，包括如下步骤：

基于三角载波的峰值和/或谷值位置对电网电压进行连续采样；

根据设定的连续数量的采样值大小，判断采样值标定的三角载波零点与电网电压设定的基准点之间位置关系；

基于采样值以及设定周期的三角载波计数值N_T，计算出三角载波零点与电网电压的基准点的三角载波偏离值，根据三角载波偏离值/>对多逆变器进行软件同步调整。

2.如权利要求1所述的多逆变器软件同步方法，其特征在于，三角载波零点与电网电压的基准点之间的位置关系有三种；

第一种位置关系：三角载波零点与电网电压的基准点对齐，则不需要进行三角载波移动；

第二种位置关系：三角载波零点位于电网电压的基准点右侧，则三角载波需要左移以进行同步；

第三种位置关系：三角载波零点位于电网电压的基准点左侧，则三角载波需要右移以进行同步。

3.如权利要求2所述的多逆变器软件同步方法，其特征在于，设定电网电压的基准点为过零点；三角载波零点与电网电压过零点之间的位置关系的具体判断过程为：

判断电网电压的过零点位置，基于过零点的位置对电网电压过零点两侧的三角载波峰值对应的采样值进行绝对值对比；

基于对比结果，判断三角载波零点与电网电压过零点之间的位置关系。

4.如权利要求3所述的多逆变器软件同步方法，其特征在于，设任意连续的两个三角载波峰值对应的采样值为v_g(k-1)和v_g(k)；

若v_g(k-1)为正，v_g(k)为负，判断电网电压从正到负穿越过零点；

若v_g(k-1)为负，v_g(k)为正，判断电网电压从负到正穿越过零点；

若|v_g(k-1)|=|v_g(k)|，判断三角载波零点与电网电压过零点符合第一种位置关系；

若|v_g(k-1)|<|v_g(k)|，判断三角载波零点与电网电压过零点符合第二种位置关系；

若|v_g(k-1)|>|v_g(k)|，判断三角载波零点与电网电压过零点符合第三种位置关系。

5.如权利要求4所述的多逆变器软件同步方法，其特征在于，当电网电压从正到负穿越过零点时，三角载波偏离值的计算公式如下：

；

当电网电压从负到正穿越过零点时，三角载波偏离值的计算公式如下：

。

6.如权利要求2所述的多逆变器软件同步方法，其特征在于，设定电网电压的基准点为峰值点；三角载波零点与电网电压过零点之间的位置关系的具体判断过程为：

判断电网电压的峰值点位置，基于峰值点位置对电网电压峰值点两侧的三角载波峰值对应的采样值进行绝对值对比；

基于对比结果，判断三角载波零点与电网电压峰值点之间的位置关系。

7.如权利要求6所述的多逆变器软件同步方法，其特征在于，设任意连续的四个三角载波峰值对应的采样值为v_g(k-3)、v_g(k-2)、v_g(k-1)和v_g(k)；

若v_g(k-3)<v_g(k-2)，v_g(k-1)>v_g(k)，v_g(k)≤v_g(k-2)以及v_g(k-3)≤v_g(k-1)，判断电网电压穿越正向峰值点，且v_g(k-3)和v_g(k-2)位于正向峰值的左侧，v_g(k-1)和v_g(k)位于正向峰值的右侧；

若v_g(k-3)>v_g(k-2)，v_g(k-1)<v_g(k)，v_g(k)≥v_g(k-2)以及v_g(k-3)≥v_g(k-1)，判断电网电压穿越负向峰值点，且v_g(k-3)和v_g(k-2)位于负向峰值的左侧，v_g(k-1)和v_g(k)位于负向峰值的右侧；

若|v_g(k-1)|=|v_g(k-2)|，判断三角载波零点与电网电压峰值点符合第一种位置关系；

若|v_g(k-1)|<|v_g(k-2)|，判断三角载波零点与电网电压峰值点符合第二种位置关系；

若|v_g(k-1)|>|v_g(k-2)|，判断三角载波零点与电网电压峰值点符合第三种位置关系。

8.如权利要求7所述的多逆变器软件同步方法，其特征在于，三角载波偏离值的计算公式如下：

。

9.如权利要求2-8任一项所述的多逆变器软件同步方法，其特征在于，对于三角载波零点与电网电压的基准点进行同步包括如下过程：

设定半个工频周期为一个开关周期，所包括的三角载波的总个数为N_{half_50Hz}；

根据过零处的开关周期计算出三角载波偏离值，并判断三角载波同步所需的移动方向；

若三角载波需要右移同步，后面每个开关周期值将增加ΔN/N_{half_50Hz}；若三角载波需要左移同步，后面每个开关周期值将减小ΔN/N_{half_50Hz}。

10.如权利要求9所述的多逆变器软件同步方法，其特征在于，三角载波零点与电网电压的基准点的同步还包括异常处理机制，具体包括如下过程：

设置门槛值ΔN_th以及阈值ΔN_limit；

当第一次出现三角载波偏离值时，不进行三角载波的同步移动调整，并记录下此时三角载波偏离值/>为/>；

等待下一个开关周期并计算出新的三角载波偏离值；

若且|ΔN(2)-ΔN(1)|<ΔN_limit，将以/>和/>中数值较大的执行三角载波的同步移动调整；

若，清除对三角载波偏离值/>的记录，并按照/>的值执行三角载波的同步移动调整。