一种光储系统电感感量的在线监测方法及装置与流程

1.本发明属于光储系统电感感量监测技术领域，尤其涉及一种光储系统电感感量的在线监测方法及装置。


背景技术：

2.电感具有储能的功能，另外，电感具有抑制电流突变的特性，因此在电力电子领域得到广泛应用，例如在光储系统中，光储系统一般包括dc/dc电路，用于对光储阵列的输出电压进行变换后提供给后级的dc/ac电路。由于在实际工作中，电感会出现故障，因此，为了保证整个电路的可靠运行，需要获得电感的感量。当电感故障时，可以及时更换或维修，以免造成更严重的影响。
3.目前，为了保证整个电路的正常运行，需要对电感进行在线监测。但在在线监测过程中，由于占空比或电流突变造成断续工作模式，导致电感感量监测精度低的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种光储系统电感感量的在线监测方法，旨在解决现有电感感量在线监测方法电感感量监测精度低的问题。
5.本发明实施例是这样实现的，本发明实施例提供一种光储系统电感感量的在线监测方法，所述光储系统包括boost电路，所述boost电路包括主开关以及电感，所述方法包括步骤：
6.当主开关闭合时，在预设采样时间间隔时刻获取电感当前采样电流以及电感当前采样电压；
7.根据所述电感当前采样电流以及目标拟合函数，计算得到电感参考感量，所述目标拟合函数是将多个不同电感电流和对应的多个电感感量输入到预设拟合箱中进行拟合得到的；
8.根据所述电感参考感量以及所述电感当前采样电压计算电感参考斜率；
9.获取上一预设采样时间间隔的电感历史采样电流；
10.根据所述电感当前采样电流以及所述电感历史采样电流计算所述电感的电感当前斜率；
11.根据所述电感当前斜率以及所述电感参考斜率判断是否满足电感感量计算条件；
12.若满足，则根据所述电感当前采样电压、所述预设采样时间间隔、所述电感当前采样电流以及所述电感历史采样电流计算所述电感感量；
13.若不满足，则舍弃掉所述电感当前采样电压、所述预设采样时间间隔、所述电感当前采样电流以及所述电感历史采样电流，并不计算所述电感感量。
14.更进一步地，在所述在预设采样时间间隔时刻获取电感当前采样电流以及电感当前采样电压的步骤之前，所述方法还包括步骤：
15.预先输入多个不同电感电流，且获取在多个不同电感电流下所对应的电感感量，
并记录得到对应的电感电流数组以及电感感量数组；
16.将所述电感电流数组以及所述电感感量数组输入到预设拟合箱中进行拟合，得到所述目标拟合函数。
17.更进一步地，所述预设拟合箱为最小二乘法曲线拟合箱，所述将所述电感电流数组以及所述电感感量数组输入到预设拟合箱中进行拟合，得到所述目标拟合函数，包括：
18.使用所述最小二乘法曲线拟合箱，将所述电感电流数组中的多个不同电感电流作为变量，所述电感感量数组中的多个电感感量作为因变量进行拟合，得到所述目标拟合函数。
19.更进一步地，所述目标拟合函数为：
20.y(x)＝k1*x3+k2*x2+k3*x+b
21.其中，k1、k2、k3是通过所述预设拟合箱得到的具体值，x为输入的电感电流，y是所述电感电流下所对应的电感感量值，b为常数。
22.更进一步地，所述电感参考斜率的计算公式为：
23.k
slope_ref
＝v
vpv0
/l
ref
24.其中，k
slope_ref
作为电感参考斜率，v
vpv0
为电感当前采样电压，l
ref
为电感参考感量。
25.更进一步地，所述电感当前斜率的计算公式为：
26.k
slope_0
＝(i
0-i
0bak
)/t
sample
27.其中，k
slope_0
为电感当前斜率，i0为电感当前采样电流，i
0bak
为上一预设采样时间间隔的电感历史采样电流，t
sample
为预设采样时间间隔。
28.更进一步地，所述电感感量的计算公式为：
29.l＝v
vpv0
*t
sample
/(i
0-i
0bak
)
30.其中，l为电感感量，v
vpv0
为电感当前采样电压，t
sample
为预设采样时间间隔，i0为电感当前采样电流，i
0bak
为上一预设采样时间间隔的电感历史采样电流。
31.本发明实施例还提供一种光储系统电感感量的在线监测装置，所述光储系统包括boost电路，所述boost电路包括主开关以及电感，所述光储系统电感感量的在线监测装置包括：
32.第一获取模块，用于当主开关闭合时，在预设采样时间间隔时刻获取电感当前采样电流以及电感当前采样电压；
33.第一计算模块，用于根据所述电感当前采样电流以及目标拟合函数，计算得到电感参考感量，所述目标拟合函数是将多个不同电感电流和对应的多个电感感量输入到预设拟合箱中进行拟合得到的；
34.第二计算模块，用于根据所述电感参考感量以及所述电感当前采样电压计算电感参考斜率；
35.第二获取模块，用于获取上一预设采样时间间隔的电感历史采样电流；
36.第三计算模块，用于根据所述电感当前采样电流以及所述电感历史采样电流计算所述电感的电感当前斜率；
37.判断模块，用于根据所述电感当前斜率以及所述电感参考斜率判断是否满足电感感量计算条件；
38.第四计算模块，用于若满足，则根据所述电感当前采样电压、所述预设采样时间间隔、所述电感当前采样电流以及所述电感历史采样电流计算所述电感感量；
39.舍弃模块，用于若不满足，则舍弃掉所述电感当前采样电压、所述预设采样时间间隔、所述电感当前采样电流以及所述电感历史采样电流，并不计算所述电感感量。
40.更进一步地，在所述第一获取模块之前，所述装置还包括步骤：
41.记录模块，用于预先输入多个不同电感电流，且获取在多个不同电感电流下所对应的电感感量，并记录得到对应的电感电流数组以及电感感量数组；
42.拟合模块，用于将所述电感电流数组以及所述电感感量数组输入到预设拟合箱中进行拟合，得到所述目标拟合函数。
43.更进一步地，所述预设拟合箱为最小二乘法曲线拟合箱，所述拟合模块还用于使用所述最小二乘法曲线拟合箱，将所述电感电流数组中的多个不同电感电流作为变量，所述电感感量数组中的多个电感感量作为因变量进行拟合，得到所述目标拟合函数。
44.本发明所达到的有益效果，由于当主开关闭合时，在预设采样时间间隔时刻获取电感当前采样电流以及电感当前采样电压；根据所述电感当前采样电流以及目标拟合函数，计算得到电感参考感量，所述目标拟合函数是将多个不同电感电流和对应的多个电感感量输入到预设拟合箱中进行拟合得到的；根据所述电感参考感量以及所述电感当前采样电压计算电感参考斜率；获取上一预设采样时间间隔的电感历史采样电流；根据所述电感当前采样电流以及所述电感历史采样电流计算所述电感的电感当前斜率；根据所述电感当前斜率以及所述电感参考斜率判断是否满足电感感量计算条件；若满足，则根据所述电感当前采样电压、所述预设采样时间间隔、所述电感当前采样电流以及所述电感历史采样电流计算所述电感感量；若不满足，则舍弃掉所述电感当前采样电压、所述预设采样时间间隔、所述电感当前采样电流以及所述电感历史采样电流，并不计算所述电感感量。所以，通过结合电感当前采样电流、电感当前采样电压以及目标拟合函数计算电感参考斜率与电感当前斜率来判断是否满足电感感量计算条件，以避免由占空比或电流突变造成断续模式，导致电感感量计算偏差较大的问题，从而可以保证在断续模式下也能够计算出准确的电感感量，以提高电感感量计算准确率，进而提高电感感量监测精度，可以及时反映当前电感感值变化，以便于采取对应措施。
附图说明
45.图1是本发明实施例提供的一种光储系统的boost电路的电路图示意图；
46.图2是本发明实施例提供的一种光储系统电感感量的在线监测方法的流程图；
47.图3是本发明实施例提供的一种工作状态示意图；
48.图4是本发明实施例提供的另一种光储系统电感感量的在线监测方法的流程图；
49.图5是本发明实施例提供的一种光储系统电感感量的在线监测装置的结构示意图；
50.图6是本发明实施例提供的另一种光储系统电感感量的在线监测装置的结构示意图。
具体实施方式
51.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。
52.通过结合电感当前采样电流、电感当前采样电压以及目标拟合函数计算电感参考斜率与电感当前斜率来判断是否满足电感感量计算条件，以避免由占空比或电流突变造成断续模式，导致电感感量计算偏差较大的问题，从而可以保证在断续模式下也能够计算出准确的电感感量，以提高电感感量计算准确率，进而提高电感感量监测精度，可以及时反映当前电感感值变化，以便于采取对应措施。
53.实施例一
54.结合附图1，本光储系统包括boost电路，该boost电路包括主开关k以及电感l，该boost电路还包括二极管d、电容c0以及电源v
pv
，其中，电源v
pv
的正极与电感l的一端电连接，电感l的另一端与主开关k的一端、以及二极管d的正极电连接，二极管d的另一端与电容c0的一端电连接，电容c0的另一端、主开关k的另一端均与电源v
pv
的负极电连接。
55.具体的，当主开关k闭合时，电感l两侧电压
△
v为v
pv
，主开关k关断时电感l两侧电压
△
v为(v
pv-v
bus
)。本发明实施例中的光储系统电感感量的在线监测方法主要以主开关k闭合给电感l充能时的电感感量进行计算为例进行说明。从而防止v
bus
与v
pv
在采样时造成的误差影响计算结果，进而提高电感感量计算准确率。
56.实施例二
57.如图2所示，本发明实施例提供一种光储系统电感感量的在线监测方法。该光储系统电感感量的在线监测方法包括步骤：
58.步骤101、当主开关闭合时，在预设采样时间间隔时刻获取电感当前采样电流以及电感当前采样电压。
59.其中，上述预设采样时间间隔为预先设置好的用于进行电感电流采样和电感电压采样的时间周期，也可以是指采样频率。上述电感当前采样电流为当前预设采样时间间隔所采样得到的电感的当前电流采样值。上述电感当前采样电压为当前预设采样时间间隔所采样得到的电感的当前电压采样值，电感当前电压为电感输入侧的电压采样值。
60.具体的，在预设采样时间间隔时刻来到时，对电感进行电流采样和电压采样，进而得到对应的电感当前采样电流和电感当前采样电压。电感当前采样电流可以通过电流采样电路或者电感电流采样表进行采样得到，电感当前采样电压可以通过电感电压采样电路或电感电压采样表进行采样得到。
61.步骤102、根据电感当前采样电流以及目标拟合函数，计算得到电感参考感量。
62.其中，目标拟合函数是将多个不同电感电流和对应的多个电感感量输入到预设拟合箱中进行拟合得到的。
63.具体的，将采样得到的电感当前采样电流输入到目标拟合函数中进行计算得到对应的电感参考感量。电感参考感量用l
ref
来表示。
64.步骤103、根据电感参考感量以及电感当前采样电压计算电感参考斜率。
65.其中，电感参考斜率的计算公式为：
66.k
slope_ref
＝v
vpv0
/l
ref
67.其中，k
slope_ref
作为电感参考斜率，v
vpv0
为电感当前采样电压，l
ref
为电感参考感量。
68.具体的，将得到的电感参考感量以及电感当前采样电压输入到电感参考斜率的计算公式中进行计算得到对应的电感参考斜率。
69.步骤104、获取上一预设采样时间间隔的电感历史采样电流。
70.其中，上述上一预设采样时间间隔可以是指上一个预设的采样时间周期。上述电感历史采样电流为上一预设采样时间间隔采样得到的电感采样电流。
71.具体的，可以从历史采样数据记录中获取得到对应的电感历史采样电流。
72.步骤105、根据电感当前采样电流以及电感历史采样电流计算电感的电感当前斜率。
73.其中，电感当前斜率的计算公式为：
74.k
slope_0
＝(i
0-i
0bak
)/t
sample
75.其中，k
slope_0
为电感当前斜率，i0为电感当前采样电流，i
0bak
为上一预设采样时间间隔的电感历史采样电流，t
sample
为预设采样时间间隔。
76.具体的，将电感当前采样电流与电感历史采样电流输入到电感当前斜率的计算公式中，并结合预设采样时间间隔一同计算得到对应的电感当前斜率。
77.需要说明的是，在感量计算时，会有如图3情况出现，如出现连续模式和断续模式，在连续模式中不影响电感感量的计算。但是，在断续模式中，采样频率(采样时间间隔)不可能无限小，即采样两点并未全在上升沿上，会导致感量计算偏差较大，所以可以通过电感参考斜率和电感当前斜率来避免此问题。进而保证电感在断续模式下也可以进行电感感量计算，以提高电感感量的计算准确率，同时能够满足连续模式和断续模式的电感感量监测，进而提高电感感量监测精度。
78.步骤106、根据电感当前斜率以及电感参考斜率判断是否满足电感感量计算条件。
79.其中，上述电感感量计算条件为电感当前斜率是否大于电感参考斜率，可以表示为k
slope_0
》k
slope_ref
。当然，上述电感感量计算条件为电感当前斜率是否大于电感参考斜率减去电感参考斜率调整值，可以表示为k
slope_0
》k
slope_ref
‑△
k，其中，
△
k为电感参考斜率调整值，让电感当前斜率在电感参考斜率附近也可以进行计算。
80.具体的，当电感当前斜率大于电感参考斜率时，说明满足电感感量计算条件。当电感当前斜率小于或等于电感参考斜率时，说明不满足电感感量计算条件。当然，当电感当前斜率大于电感参考斜率减去电感参考斜率调整值时，也可以说明满足电感感量计算条件，以及当电感当前斜率小于等于电感参考斜率减去电感参考斜率减去电感参考斜率调整值时，说明不满足电感感量计算条件。
81.需要说明的是，当不满足电感感量计算条件时，说明是占空比或电感电流突变造成的。
82.步骤107、若满足，则根据电感当前采样电压、预设采样时间间隔、电感当前采样电流以及电感历史采样电流计算电感感量。
83.其中，电感感量的计算公式为：
84.l＝v
vpv0
*t
sample
/(i
0-i
0bak
)
85.其中，l为电感感量，v
vpv0
为电感当前采样电压，t
sample
为预设采样时间间隔，i0为电
感当前采样电流，i
0bak
为上一预设采样时间间隔的电感历史采样电流。
86.具体的，当满足电感感量计算条件时，将电感当前采样电压、预设采样时间间隔、电感当前采样电流以及电感历史采样电流输入电感感量的计算公式中进行计算得到对应的电感感量。
87.步骤108、若不满足，则舍弃掉电感当前采样电压、预设采样时间间隔、电感当前采样电流以及电感历史采样电流，并不计算电感感量。
88.具体的，当不满足电感感量计算条件时，可以舍此此次获得的电感当前采样电压、预设采样时间间隔、电感当前采样电流以及电感历史采样电流，并不计算此次电感感量，需要等待下一个预设采样时间间隔的到来，再重新进行电感感量计算判断，以便于计算出准确的电感感量。
89.在本实施例中，通过在预设采样时间间隔时刻获取电感当前采样电流以及电感当前采样电压；根据电感当前采样电流以及目标拟合函数，计算得到电感参考感量，目标拟合函数是将多个不同电感电流和对应的多个电感感量输入到预设拟合箱中进行拟合得到的；根据电感参考感量以及电感当前采样电压计算电感参考斜率；获取上一预设采样时间间隔的电感历史采样电流；根据电感当前采样电流以及电感历史采样电流计算电感的电感当前斜率；根据电感当前斜率以及电感参考斜率判断是否满足电感感量计算条件；若满足，则根据电感当前采样电压、预设采样时间间隔、电感当前采样电流以及电感历史采样电流计算电感感量；若不满足，则舍弃掉电感当前采样电压、预设采样时间间隔、电感当前采样电流以及电感历史采样电流，并不计算电感感量。这样，通过结合电感当前采样电流、电感当前采样电压以及目标拟合函数计算电感参考斜率与电感当前斜率来判断是否满足电感感量计算条件，以避免由占空比或电流突变造成断续模式，导致电感感量计算偏差较大的问题，从而可以保证在断续模式下也能够计算出准确的电感感量，以提高电感感量计算准确率，进而可以及时反映当前电感感值变化，以便于采取对应措施。
90.实施例三
91.如图4所示，本发明是实施例还提供了另一种光储系统电感感量的在线监测方法，该光储系统电感感量的在线监测方法包括步骤：
92.步骤201、预先输入多个不同电感电流，且获取在多个不同电感电流下所对应的电感感量，并记录得到对应的电感电流数组以及电感感量数组。
93.具体的，预先输入多个不同电感电流，并通过电感测试仪器获取多个不同电感电流下电感所对应的电感感量，并记录得到两组数组，分别为电感电流数组以及电感感量数组。其中，电感电流数组可以表示为[i1,i2,i3,
……i98
,i
99
,i
100
]，电感感量数组表示为[l1,l2,l3,
……
l
98
,l
99
,l
100
]，其中，i1对应l1以此类推。
[0094]
步骤202、将电感电流数组以及电感感量数组输入到预设拟合箱中进行拟合，得到目标拟合函数。
[0095]
其中，上述预设拟合箱为最小二乘法曲线拟合箱，具体为matlab中的最小二乘法曲线拟合箱cftool。
[0096]
具体的，使用最小二乘法曲线拟合箱，将电感电流数组中的多个不同电感电流作为变量，电感感量数组中的多个电感感量作为因变量进行拟合，得到目标拟合函数。
[0097]
其中，目标拟合函数为：
[0098]
y(x)＝k1*x3+k2*x2+k3*x+b
[0099]
其中，k1、k2、k3是通过预设拟合箱得到的具体值，x为输入的电感电流，y是电感电流下所对应的电感感量值，b为常数。输入的电感电流可以表示为i
l
，电感电流下所对应的电感感量值可以表示为l
ref
。
[0100]
更具体的，可以将电感电流数组[i1,i2,i3,
……i98
,i
99
,i
100
]，电感感量数组[l1,l2,l3,
……
l
98
,l
99
,l
100
]输入到matlab中的最小二乘法曲线拟合箱cftool得到目标拟合函数y(x)＝k1*x3+k2*x2+k3*x+b。此步骤得到了电感的标准电感曲线，这样后面通过电流采样计算得到电感值可以与该电感值进行对比。
[0101]
步骤203、当主开关闭合时，在预设采样时间间隔时刻获取电感当前采样电流以及电感当前采样电压；
[0102]
步骤204、根据电感当前采样电流以及目标拟合函数，计算得到电感参考感量，目标拟合函数是将多个不同电感电流和对应的多个电感感量输入到预设拟合箱中进行拟合得到的；
[0103]
步骤205、根据电感参考感量以及电感当前采样电压计算电感参考斜率；
[0104]
步骤206、获取上一预设采样时间间隔的电感历史采样电流；
[0105]
步骤207、根据电感当前采样电流以及电感历史采样电流计算电感的电感当前斜率；
[0106]
步骤208、根据电感当前斜率以及电感参考斜率判断是否满足电感感量计算条件；
[0107]
步骤209、若满足，则根据电感当前采样电压、预设采样时间间隔、电感当前采样电流以及电感历史采样电流计算电感感量；
[0108]
步骤210、若不满足，则舍弃掉电感当前采样电压、预设采样时间间隔、电感当前采样电流以及电感历史采样电流，并不计算电感感量。
[0109]
其中，本发明实施例中的步骤203～步骤210与实施例二中的步骤101～步骤108相同，在此不在赘述。
[0110]
在本实施例中，通过输入多个不同的电感电流以得到对应电感感量，并得到电感电流数组和电感感量数组，再将电感电流数组和电感感量数组与最小二乘法曲线拟合箱进行拟合得到目标拟合函数，以便于计算电感感量，进而提高电感感量计算准确率。
[0111]
实施例四
[0112]
如图5所示，本发明实施例提供一种光储系统电感感量的在线监测装置，该光储系统电感感量的在线监测装置300包括：
[0113]
第一获取模块301，用于当主开关闭合时，在预设采样时间间隔时刻获取电感当前采样电流以及电感当前采样电压；
[0114]
第一计算模块302，用于根据电感当前采样电流以及目标拟合函数，计算得到电感参考感量，目标拟合函数是将多个不同电感电流和对应的多个电感感量输入到预设拟合箱中进行拟合得到的；
[0115]
第二计算模块303，用于根据电感参考感量以及电感当前采样电压计算电感参考斜率；
[0116]
第二获取模块304，用于获取上一预设采样时间间隔的电感历史采样电流；
[0117]
第三计算模块305，用于根据电感当前采样电流以及电感历史采样电流计算电感
的电感当前斜率；
[0118]
判断模块306，用于根据电感当前斜率以及电感参考斜率判断是否满足电感感量计算条件；
[0119]
第四计算模块307，用于若满足，则根据电感当前采样电压、预设采样时间间隔、电感当前采样电流以及电感历史采样电流计算电感感量；
[0120]
舍弃模块308，用于若不满足，则舍弃掉电感当前采样电压、预设采样时间间隔、电感当前采样电流以及电感历史采样电流，并不计算电感感量。
[0121]
实施例五
[0122]
如图6所示，本发明实施例提供另一种光储系统电感感量的在线监测装置，在第一获取模块301之前，该光储系统电感感量的在线监测装置300还包括：
[0123]
记录模块309，用于预先输入多个不同电感电流，且获取在多个不同电感电流下所对应的电感感量，并记录得到对应的电感电流数组以及电感感量数组；
[0124]
拟合模块310，用于将电感电流数组以及电感感量数组输入到预设拟合箱中进行拟合，得到目标拟合函数。
[0125]
可选的，预设拟合箱为最小二乘法曲线拟合箱，拟合模块310还用于使用最小二乘法曲线拟合箱，将电感电流数组中的多个不同电感电流作为变量，电感感量数组中的多个电感感量作为因变量进行拟合，得到目标拟合函数。
[0126]
可选的，目标拟合函数为：
[0127]
y(x)＝k1*x3+k2*x2+k3*x+b
[0128]
其中，k1、k2、k3是通过预设拟合箱得到的具体值，x为输入的电感电流，y是电感电流下所对应的电感感量值，b为常数。
[0129]
可选的，电感参考斜率的计算公式为：
[0130]kslope_ref
＝v
vpv0
/l
ref
[0131]
其中，k
slope_ref
作为电感参考斜率，v
vpv0
为电感当前采样电压，l
ref
为电感参考感量。
[0132]
可选的，电感当前斜率的计算公式为：
[0133]kslope_0
＝(i
0-i
0bak
)/t
sample
[0134]
其中，k
slope_0
为电感当前斜率，i0为电感当前采样电流，i
0bak
为上一预设采样时间间隔的电感历史采样电流，t
sample
为预设采样时间间隔。
[0135]
可选的，电感感量的计算公式为：
[0136]
l＝v
vpv0
*t
sample
/(i
0-i
0bak
)
[0137]
其中，l为电感感量，v
vpv0
为电感当前采样电压，t
sample
为预设采样时间间隔，i0为电感当前采样电流，i
0bak
为上一预设采样时间间隔的电感历史采样电流。
[0138]
在本发明实施例中，通过结合电感当前采样电流、电感当前采样电压以及目标拟合函数计算电感参考斜率与电感当前斜率来判断是否满足电感感量计算条件，以避免由占空比或电流突变造成断续模式，导致感量计算偏差较大的问题，从而可以保证在断续模式也能够计算出准确的电感感量，以提高电感感量计算准确率，进而提高电感感量监测精度，可以及时反映当前电感感值变化，以便于采取对应措施。
[0139]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精
神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。