一种谐振变换器过流保护方法及装置与流程

1.本发明涉及谐振变换器技术领域，尤其涉及一种谐振变换器过流保护方法及装置。


背景技术：

2.随着国家对分布电源项目配套政策和标准的完善，在未来相当长的一段时间内，分布式电源尤其是分布式光伏发电将呈现快速发展趋势。随着分布式能源大量接入，配电网建设与发展也将受到广泛影响。伴随着全控型功率半导体技术的迅猛发展，给直流电能在输、配电的舞台上带来了新的机会，电力电子变换器能将电力交流和直流互相转换(从交流转换为直流，即整流，直流转换为交流，即逆变)，直流转换为直流，即斩波，交流转换为交流，即变频)，将得到大力的研究和应用。
3.谐振变换器是在脉宽调制型功率变换器电路的开关元件上加一谐振电路，使得变换器中开关元件的切换动作在零电压或零电流条件下进行，从而有效地解决了开关强度、开关损耗以及电磁干扰等问题。为了保护开关元件，必须对其电流电压加以限制，首先需要做的工作就是过电流、过电压的识别，一般通过传感器采样并与阈值比较的方法，但是谐振变换器为了减小体积，提高功率密度，一般工作频率都比较高，这就要求采样频率更高，根据奈奎斯特采样定律，如果要采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，必须使采样频率fs.max大于信号中最高频率fmax的2倍(fs.max》2fmax)，高频的采样并不一定能采集到电流电压的极值点，所以用来对开关元件的保护有一定的误差。
4.因此，如何有效的对谐振变换器进行过流保护，是一项亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种谐振变换器过流保护方法，通过同步控制同步采样的方法，保证了每次采样都是电流波形的波峰波谷值，进而能够有效的保护开关器件。
6.本发明提供了一种谐振变换器过流保护方法，包括：
7.分别向n个谐振变换器模块统一分配同步信号，其中，分配至每个谐振变换器模块的同步信号之间分别相差预设角度；
8.基于接收到的同步信号，分别对对应的谐振变换器模块的调制三角波进行清零处理；
9.将参考信号与清零处理后的调制三角波进行比较，生成控制开关器件的方波信号；
10.在开关器件的开合过程中，计算引起谐振网络产生谐振的谐振周期；
11.基于开关器件的动作时间和半个谐振周期，得到谐振电流的波峰波谷时刻；
12.在所述谐振电流的波峰波谷时刻触发采样；
13.将采样的模拟量转换为数字量；
14.将所述数字量与预设的过流阈值进行比较；
15.当所述数字量超过所述预设的过流阈值时，对开关器件进行过流保护。
16.优选地，所述分别向n个谐振变换器模块统一分配同步信号，其中，分配至每个谐振变换器模块的同步信号之间分别相差预设角度，包括：
17.通过光纤分别向n个谐振变换器模块统一分配同步信号，其中，分配至每个谐振变换器模块的同步信号之间分别相差预设角度。
18.优选地，所述预设角度为180/n度。
19.优选地，所述开关器件的动作时间为：启动开关动作到实际动作的延时时间t1、滤波的延时时间t2与芯片的转换延时时间t3之和。
20.一种谐振变换器过流保护装置，包括：主控制器和n个谐振变换器模块，其中，谐振变换器模块中包括：开关器件和谐振网络；其中：
21.所述主控制器，用于分别向n个谐振变换器模块统一分配同步信号，其中，分配至每个谐振变换器模块的同步信号之间分别相差预设角度；
22.谐振变换器模块，用于基于接收到的同步信号，分别对对应的谐振变换器模块的调制三角波进行清零处理；
23.谐振变换器模块，还用于将参考信号与清零处理后的调制三角波进行比较，生成控制开关器件的方波信号；
24.谐振网络，用于在开关器件的开合过程中，计算引起谐振网络产生谐振的谐振周期；
25.谐振变换器模块，还用于基于开关器件的动作时间和半个谐振周期，得到谐振电流的波峰波谷时刻；
26.谐振变换器模块，还用于在所述谐振电流的波峰波谷时刻触发采样；
27.谐振变换器模块，还用于控制模数转换模块将采样的模拟量转换为数字量；
28.谐振变换器模块，还用于将所述数字量与预设的过流阈值进行比较；
29.谐振变换器模块，还用于当所述数字量超过所述预设的过流阈值时，对开关器件进行过流保护。
30.优选地，所述主控制器在执行分别向n个谐振变换器模块统一分配同步信号，其中，分配至每个谐振变换器模块的同步信号之间分别相差预设角度时，具体用于：
31.通过光纤分别向n个谐振变换器模块统一分配同步信号，其中，分配至每个谐振变换器模块的同步信号之间分别相差预设角度。
32.优选地，所述预设角度为180/n度。
33.优选地，所述开关器件的动作时间为：启动开关动作到实际动作的延时时间t1、滤波的延时时间t2与芯片的转换延时时间t3之和。
34.综上所述，本发明公开了一种谐振变换器过流保护方法，当需要对谐振变换器进行过流保护时，首先分别向n个谐振变换器模块统一分配同步信号，其中，分配至每个谐振变换器模块的同步信号之间分别相差预设角度；然后基于接收到的同步信号，分别对对应的谐振变换器模块的调制三角波进行清零处理；将参考信号与清零处理后的调制三角波进行比较，生成控制开关器件的方波信号；在开关器件的开合过程中，计算引起谐振网络产生谐振的谐振周期；基于开关器件的动作时间和半个谐振周期，得到谐振电流的波峰波谷时刻；在谐振电流的波峰波谷时刻触发采样，将采样的模拟量转换为数字量，将数字量与预设
的过流阈值进行比较；当数字量超过预设的过流阈值时，对开关器件进行过流保护。本发明通过同步控制同步采样的方法，保证了每次采样都是电流波形的波峰波谷值，进而能够有效的保护开关器件。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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。
36.图1为本发明公开的一种谐振变换器过流保护方法实施例1的方法流程图；
37.图2为本发明公开的一种谐振变换器过流保护方法实施例2的方法流程图；
38.图3为本发明公开的一种种谐振变换器过流保护装置实施例1的结构示意图；
39.图4为本发明公开的一种种谐振变换器过流保护装置实施例2的结构示意图。
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
41.如图1所示，为本发明公开的一种谐振变换器过流保护方法实施例1的方法流程图，所述方法包括：
42.s101、分别向n个谐振变换器模块统一分配同步信号，其中，分配至每个谐振变换器模块的同步信号之间分别相差预设角度；
43.当需要对谐振变换器进行过流保护时，首先给各个谐振变换器模块统一分配同步信号；需要说明的是，给各个谐振变换器模块分配的同步信号并不是同时刻，而是相差预设角度，这样可有效的降低输出电流的谐波分量。
44.s102、基于接收到的同步信号，分别对对应的谐振变换器模块的调制三角波进行清零处理；
45.各个谐振变换器模块在接收到同步信号后，对本谐振变换器模块的调制三角波进行清零处理。通过对调制三角波进行清零处理，可以使所有的谐振变换器模块的调制三角波以同一步调运行。
46.s103、将参考信号与清零处理后的调制三角波进行比较，生成控制开关器件的方波信号；
47.在对调制三角波进行清零处理后，进一步将参考信号与清零处理后的调制三角波进行比较，生成控制开关器件的方波信号，通过生成的方波信号控制开关器件的开合。
48.s104、在开关器件的开合过程中，计算引起谐振网络产生谐振的谐振周期；
49.在开关器件的开合过程中，引起谐振网络产生谐振，然后计算引起谐振网络产生谐振的谐振周期t。
50.s105、基于开关器件的动作时间和半个谐振周期，得到谐振电流的波峰波谷时刻；
51.然后，根据开关器件的动作时间加上半个谐振周期t/2，可得到谐振电流的波峰波谷时刻。
52.s106、在谐振电流的波峰波谷时刻触发采样；
53.在得到谐振电流的波峰波谷时刻后，在在谐振电流的波峰波谷时刻启动触发采样。
54.s107、将采样的模拟量转换为数字量；
55.在采样过程中，将采样的模拟量转换为数字量。
56.s108、将数字量与预设的过流阈值进行比较；
57.然后，将数字量与预设的过流阈值进行比较。
58.s109、当数字量超过预设的过流阈值时，对开关器件进行过流保护。
59.当数字量超过预设的过流阈值时，启动开关器件的闭锁，或者启动其它限流器件，以实现对开关器件的保护。
60.综上所述，在上述实施例中，当需要对谐振变换器进行过流保护时，首先分别向n个谐振变换器模块统一分配同步信号，其中，分配至每个谐振变换器模块的同步信号之间分别相差预设角度；然后基于接收到的同步信号，分别对对应的谐振变换器模块的调制三角波进行清零处理；将参考信号与清零处理后的调制三角波进行比较，生成控制开关器件的方波信号；在开关器件的开合过程中，计算引起谐振网络产生谐振的谐振周期；基于开关器件的动作时间和半个谐振周期，得到谐振电流的波峰波谷时刻；在谐振电流的波峰波谷时刻触发采样，将采样的模拟量转换为数字量，将数字量与预设的过流阈值进行比较；当数字量超过预设的过流阈值时，对开关器件进行过流保护。通过同步控制同步采样的方法，保证了每次采样都是电流波形的波峰波谷值，进而能够有效的保护开关器件。
61.如图2所示，为本发明公开的一种谐振变换器过流保护方法实施例2的方法流程图，所述方法包括：
62.s201、通过光纤分分别向n个谐振变换器模块统一分配同步信号，其中，分配至每个谐振变换器模块的同步信号之间分别相差预设角度；
63.当需要对谐振变换器进行过流保护时，首先通过光纤给各个谐振变换器模块统一分配同步信号；需要说明的是，给各个谐振变换器模块分配的同步信号并不是同时刻，而是相差预设角度，这样可有效的降低输出电流的谐波分量。
64.具体的，预设角度可以为180/n度，其中，n为谐振变换器模块的数量。
65.s202、基于接收到的同步信号，分别对对应的谐振变换器模块的调制三角波进行清零处理；
66.各个谐振变换器模块在接收到同步信号后，对本谐振变换器模块的调制三角波进行清零处理。通过对调制三角波进行清零处理，可以使所有的谐振变换器模块的调制三角波以同一步调运行。
67.s203、将参考信号与清零处理后的调制三角波进行比较，生成控制开关器件的方波信号；
68.在对调制三角波进行清零处理后，进一步将参考信号与清零处理后的调制三角波进行比较，生成控制开关器件的方波信号，通过生成的方波信号控制开关器件的开合。
69.s204、在开关器件的开合过程中，计算引起谐振网络产生谐振的谐振周期；
70.在开关器件的开合过程中，引起谐振网络产生谐振，然后计算引起谐振网络产生谐振的谐振周期t。
71.s205、基于开关器件的动作时间和半个谐振周期，得到谐振电流的波峰波谷时刻；
72.然后，根据开关器件的动作时间加上半个谐振周期t/2，可得到谐振电流的波峰波谷时刻。
73.具体的，在实际应用时，因为谐振频率比较高，还必须考虑延时的问题，如启动开关动作到实际动作的延时时间t1，模拟电流信号到数字转换的时间，包括调理电路中滤波的延时时间t2、芯片的转换延时时间t3等,触发采样的时刻，即谐振电流的波峰波谷时刻为t1+t2+t3+t/2。
74.s206、在谐振电流的波峰波谷时刻触发采样；
75.在得到谐振电流的波峰波谷时刻后，在在谐振电流的波峰波谷时刻启动触发采样。
76.s207、将采样的模拟量转换为数字量；
77.在采样过程中，将采样的模拟量转换为数字量。
78.s208、将数字量与预设的过流阈值进行比较；
79.然后，将数字量与预设的过流阈值进行比较。
80.s209、当数字量超过预设的过流阈值时，对开关器件进行过流保护。
81.当数字量超过预设的过流阈值时，启动开关器件的闭锁，或者启动其它限流器件，以实现对开关器件的保护。
82.综上所述，本发明通过同步控制同步采样的方法，保证了每次采样都是电流波形的波峰波谷值，有效的保护了开关元件，同时采样频率只需要大于信号频率的两倍，可有效的降低实现的难度系数，功耗也可以相应的降低。另外，通过给各个谐振变换器模块统一分配同步信号，同步信号相差180/n，输出的电流电压也同样相差180/n，这样叠加在一起的波形，相当于进行了平波处理，有效降低了谐波含量。
83.如图3所示，为本发明公开的一种谐振变换器过流保护装置实施例1的结构示意图，所述装置包括：主控制器和n个谐振变换器模块，其中，谐振变换器模块中包括：开关器件和谐振网络；其中：
84.主控制器，用于分别向n个谐振变换器模块统一分配同步信号，其中，分配至每个谐振变换器模块的同步信号之间分别相差预设角度；
85.当需要对谐振变换器进行过流保护时，主控制器首先给各个谐振变换器模块统一分配同步信号；需要说明的是，给各个谐振变换器模块分配的同步信号并不是同时刻，而是相差预设角度，这样可有效的降低输出电流的谐波分量。
86.谐振变换器模块，用于基于接收到的同步信号，分别对对应的谐振变换器模块的调制三角波进行清零处理；
87.各个谐振变换器模块在接收到同步信号后，对本谐振变换器模块的调制三角波进行清零处理。通过对调制三角波进行清零处理，可以使所有的谐振变换器模块的调制三角波以同一步调运行。
88.谐振变换器模块，用于将参考信号与清零处理后的调制三角波进行比较，生成控制开关器件的方波信号；
89.在对调制三角波进行清零处理后，进一步将参考信号与清零处理后的调制三角波进行比较，生成控制开关器件的方波信号，通过生成的方波信号控制开关器件的开合。
90.谐振变换器模块，用于在开关器件的开合过程中，计算引起谐振网络产生谐振的谐振周期；
91.在开关器件的开合过程中，引起谐振网络产生谐振，然后计算引起谐振网络产生谐振的谐振周期t。
92.谐振变换器模块，用于基于开关器件的动作时间和半个谐振周期，得到谐振电流的波峰波谷时刻；
93.然后，根据开关器件的动作时间加上半个谐振周期t/2，可得到谐振电流的波峰波谷时刻。
94.谐振变换器模块，用于在谐振电流的波峰波谷时刻触发采样；
95.在得到谐振电流的波峰波谷时刻后，在在谐振电流的波峰波谷时刻启动触发采样。
96.谐振变换器模块，用于控制模数转换模块将采样的模拟量转换为数字量；
97.在采样过程中，谐振变换器模块控制模数转换模块将采样的模拟量转换为数字量。
98.谐振变换器模块，用于将数字量与预设的过流阈值进行比较；
99.然后，将数字量与预设的过流阈值进行比较。
100.谐振变换器模块，用于当数字量超过预设的过流阈值时，对开关器件进行过流保护。
101.当数字量超过预设的过流阈值时，启动开关器件的闭锁，或者启动其它限流器件，以实现对开关器件的保护。
102.综上所述，在上述实施例中，当需要对谐振变换器进行过流保护时，首先分别向n个谐振变换器模块统一分配同步信号，其中，分配至每个谐振变换器模块的同步信号之间分别相差预设角度；然后基于接收到的同步信号，分别对对应的谐振变换器模块的调制三角波进行清零处理；将参考信号与清零处理后的调制三角波进行比较，生成控制开关器件的方波信号；在开关器件的开合过程中，计算引起谐振网络产生谐振的谐振周期；基于开关器件的动作时间和半个谐振周期，得到谐振电流的波峰波谷时刻；在谐振电流的波峰波谷时刻触发采样，将采样的模拟量转换为数字量，将数字量与预设的过流阈值进行比较；当数字量超过预设的过流阈值时，对开关器件进行过流保护。通过同步控制同步采样的方法，保证了每次采样都是电流波形的波峰波谷值，进而能够有效的保护开关器件。
103.如图4所示，为本发明公开的一种谐振变换器过流保护装置实施例2的结构示意图，所述装置包括：主控制器和n个谐振变换器模块，其中，谐振变换器模块中包括：开关器件和谐振网络；其中：
104.主控制器，用于通过光纤分分别向n个谐振变换器模块统一分配同步信号，其中，分配至每个谐振变换器模块的同步信号之间分别相差预设角度；
105.当需要对谐振变换器进行过流保护时，主控制器首先通过光纤给各个谐振变换器模块统一分配同步信号；需要说明的是，给各个谐振变换器模块分配的同步信号并不是同时刻，而是相差预设角度，这样可有效的降低输出电流的谐波分量。
106.具体的，预设角度可以为180/n度，其中，n为谐振变换器模块的数量。
107.谐振变换器模块，用于基于接收到的同步信号，分别对对应的谐振变换器模块的调制三角波进行清零处理；
108.各个谐振变换器模块在接收到同步信号后，对本谐振变换器模块的调制三角波进行清零处理。通过对调制三角波进行清零处理，可以使所有的谐振变换器模块的调制三角波以同一步调运行。
109.谐振变换器模块，用于将参考信号与清零处理后的调制三角波进行比较，生成控制开关器件的方波信号；
110.在对调制三角波进行清零处理后，进一步将参考信号与清零处理后的调制三角波进行比较，生成控制开关器件的方波信号，通过生成的方波信号控制开关器件的开合。
111.谐振变换器模块，用于在开关器件的开合过程中，计算引起谐振网络产生谐振的谐振周期；
112.在开关器件的开合过程中，引起谐振网络产生谐振，然后计算引起谐振网络产生谐振的谐振周期t。
113.谐振变换器模块，用于基于开关器件的动作时间和半个谐振周期，得到谐振电流的波峰波谷时刻；
114.然后，根据开关器件的动作时间加上半个谐振周期t/2，可得到谐振电流的波峰波谷时刻。
115.具体的，在实际应用时，因为谐振频率比较高，还必须考虑延时的问题，如启动开关动作到实际动作的延时时间t1，模拟电流信号到数字转换的时间，包括调理电路中滤波的延时时间t2、芯片的转换延时时间t3等,触发采样的时刻，即谐振电流的波峰波谷时刻为t1+t2+t3+t/2。
116.谐振变换器模块，用于在谐振电流的波峰波谷时刻触发采样；
117.在得到谐振电流的波峰波谷时刻后，在在谐振电流的波峰波谷时刻启动触发采样。
118.谐振变换器模块，用于控制模数转换模块将采样的模拟量转换为数字量；
119.在采样过程中，谐振变换器模块控制模数转换模块将采样的模拟量转换为数字量。
120.谐振变换器模块，用于将数字量与预设的过流阈值进行比较；
121.然后，将数字量与预设的过流阈值进行比较。
122.谐振变换器模块，用于当数字量超过预设的过流阈值时，对开关器件进行过流保护。
123.当数字量超过预设的过流阈值时，启动开关器件的闭锁，或者启动其它限流器件，以实现对开关器件的保护。
124.综上所述，本发明通过同步控制同步采样的方法，保证了每次采样都是电流波形的波峰波谷值，有效的保护了开关元件，同时采样频率只需要大于信号频率的两倍，可有效的降低实现的难度系数，功耗也可以相应的降低。另外，通过给各个谐振变换器模块统一分配同步信号，同步信号相差180/n，输出的电流电压也同样相差180/n，这样叠加在一起的波形，相当于进行了平波处理，有效降低了谐波含量。
125.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
126.专业人员还可以进一步意识到，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、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。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。
127.结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
128.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。