一种变换器的控制方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种变换器的控制方法和装置。本发明实施例方法包括：采样电网的电压，然后根据采样的电压得到谐波成分的集合和基波成分，集合中的谐波成分各不相同，其中，集合中的M个谐波成分对应变换器中的M个控制器，每个谐波成分对应一个控制器，M为正整数，在预设时间内，若M个谐波成分中存在大于预设基波成分的谐波成分时，则控制与该大于预设基波成分的谐波成分所对应的控制器运行，可以有效地提高稳定性和可靠性。
【专利说明】一种变换器的控制方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信领域，尤其涉及一种变换器的控制方法和装置。
【背景技术】
[0002]在电力系统中，传统的电力电子设备,如不间断电源(UPS, Uninterrupted PowerSupply)和通信电源等一般视电网为理想的电压源，但是对于以风能或太阳能等可再生资源为能源的发电变换器，由于受电网阻抗的影响，在电网下无法稳定可靠的工作。
[0003]现有技术中针对电网阻抗的存在，提出了一种微型电网的阻抗的测量方法。该方法具体包括以下:首先向微型电网某一节点注入三相方波电流，并测量由此引起的电压扰动，然后采样该三相方波电流和该电压扰动，最后对采样的方波电流和电压扰动做快速傅里叶变换，得到电网的阻抗值。但是，现有技术中仅可以针对微型电网或静态的电网进行阻抗的测量，测量的是某一稳态场景下的电网阻抗，而对于如含有发电变换器在内的复杂电网来说，在电网中投切不同的负荷会引起电网阻抗的快速变化，很难得到电网阻抗的精确数据，因此上述发电变换器在电网下无法稳定可靠的工作。
【发明内容】
[0004]本发明实施例提供了一种变换器的控制方法和装置，可以有效地提高稳定性和可靠性。
[0005]有鉴于此，本发明第一方面提供了一种变换器的控制方法，其中，所述方法包括:
[0006]采样电网的电压；
[0007]根据电压得到谐波成分的集合和基波成分，集合中的谐波成分各不相同，其中，集合中的M个谐波成分对应变换器中的M个控制器，每个谐波成分对应一个控制器，M为正整数；
[0008]在预设时间内，若M个谐波成分中存在大于预设基波成分的谐波成分，则控制与大于预设基波成分的谐波成分所对应的控制器运行。
[0009]在第一方面的第一种可能实现的方式中，谐波成分的集合中的谐波成分为N次谐波成分，其中，N为大于I的奇数。
[0010]结合第一方面或第一方面的第一种可能实现的方式，在第二种可能实现的方式中，变换器包括第一控制器、第二控制器和第三控制器，谐波成分的集合中的3次谐波成分对应第一控制器，5次谐波成分对应第二控制器，7次谐波成分对应第三控制器；对应地，在预设时间内，若所述M个谐波成分中存在大于预设基波成分的谐波成分，则控制与大于预设基波成分的谐波成分所对应的控制器运行包括:在预设时间内，当3次谐波成分大于预设基波成分时，控制第一控制器运行；在预设时间内，当5次谐波成分大于预设基波成分时，控制第二控制器运行；在预设时间内，当7次谐波成分大于预设基波成分时，控制第三控制器运行。
[0011]结合第一方面或第一方面第一或第二种可能实现的方式，在第三种可能实现的方式中，每个控制器对应一个控制开关，对应地，控制与大于预设基波成分的谐波成分所对应的控制器运行包括:通过控制开关控制与大于预设基波成分的谐波成分所对应的控制器运行。
[0012]结合第一方面或第一方面第一至第三种任一可能实现的方式，在第四种可能实现的方式中，根据电压得到谐波成分的集合和基波成分，具体包括:
[0013]对电压进行傅里叶变换得到谐波成分的集合和基波成分。
[0014]结合第一方面或第一方面第一至第四种任一可能实现的方式，在第五种可能实现的方式中，预设基波成分为2%的基波成分。
[0015]本发明第二方面提供一种变换器的控制装置，所述装置包括:
[0016]采样单元，用于采样电网的电压；
[0017]获取单元，根据电压得到谐波成分的集合和基波成分，集合中的谐波成分各不相同，其中，集合中的M个谐波成分对应变换器中的M个控制器，每个谐波成分对应一个控制器，M为正整数；
[0018]处理单元，用于在预设时间内，若M个谐波成分中存在大于预设基波成分的谐波成分，则控制与大于预设基波成分的谐波成分所对应的控制器运行。
[0019]在第二方面的第一种可能实现的方式中，获取单元得到谐波成分的集合中的谐波成分为N次谐波成分，其中，N为大于I的奇数。
[0020]结合第二方面或第二方面的第一种可能实现的方式，在第二种可能实现的方式中，处理单元通过控制开关控制与大于预设基波成分的谐波成分所对应的控制器运行，其中，每个控制器对应一个控制开关。
[0021]结合第二方面或第二方面第一或第二种可能实现的方式，在第三种可能实现的方式中，预设基波成分为2%的基波成分。
[0022]从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点:
[0023]本发明首先采样电网的电压，然后根据采样的电压得到谐波成分的集合和基波成分，集合中的谐波成分各不相同，其中，集合中的M个谐波成分对应变换器中的M个控制器，每个谐波成分对应一个控制器，M为正整数，在预设时间内，若M个谐波成分中存在大于预设基波成分的谐波成分时，则控制与该大于预设基波成分的谐波成分所对应的控制器运行。本发明实施例根据不同的谐波成分选择不同的控制方法，实现了变换器与电网和谐共存，可以有效地提高稳定性和可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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。
[0025]图1是本发明实施例中变换器的控制方法的流程示意图；
[0026]图2是本发明实施例中变换器的控制装置的结构示意图；
[0027]图3是本发明实施例中变换器的控制电路示意图。
【具体实施方式】[0028]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。
[0029]本发明实施例提供了一种变换器的控制方法，可以有效地提高稳定性和可靠性。本发明实施例还提供相应的变换器的控制装置。请参阅图1至图3，以下分别详细说明。
[0030]本发明实施例提供了一种变换器的控制方法，下面将以变换器的控制装置的角度对该方法进行详细描述。本发明实施例可以应用在各种电力电子设备中，例如，有源电力滤波器和不间断电源等电力电子设备。具体可以如下:
[0031]一种变换器的控制方法，主要可以包括:采样电网的电压；根据电压得到谐波成分的集合和基波成分，集合中的谐波成分各不相同，其中，集合中的M个谐波成分对应变换器中的M个控制器，每个谐波成分对应一个控制器，M为正整数；在预设时间内，若M个谐波成分中存在大于预设基波成分的谐波成分，则控制与大于预设基波成分的谐波成分所对应的控制器运行。其中，该方法在存在大于预设基波成分的谐波成分时，控制与大于预设基波成分的谐波成分所对应的控制器运行，该方法可以根据不同的谐波成分选择不同的控制方法，实现了变换器与电网和谐共存，可以有效地提高稳定性和可靠性。
[0032]请参阅图1，图1是本发明实施例中变换器的控制方法的流程示意图，具体流程可以如下:
[0033]101、采样电网的电压；
[0034]变换器的控制装置对电网电压进行实时采样，进而可以对采样所得的电网的电压进行谐波提取，得到电网的电压的基波成分以及由各次谐波成分组成的谐波成分的集合。
[0035]应当理解的是，在复杂的周期性振荡中，包含基波和谐波，基波是和该振荡最长周期相等的正弦波分量，而相应于这个最长周期的频率称为基本频率，谐波是频率等于该基本频率的整倍数的正弦波分量。也就是说，谐波的频率是基波的频率的整数倍。在电网中，假设基波的频率为50赫兹，那么，谐波的频率则为50赫兹的整数倍，例如，2次谐波的频率为100赫兹，3次谐波的频率为150赫兹，4次谐波的频率为200赫兹，5次谐波的频率为250赫兹，以此类推。
[0036]本实施例中的电网可以但不限定为三相电网，三相电网是目前电力系统采用的主要供电方式，本发明实施例适用于三相电网等电力系统中。为了描述方便，本发明实施例以该电网为三相电网为例进行详细说明，不构成本发明的限定。
[0037]102、根据采样的电压得到谐波成分的集合和基波成分，该集合中的谐波成分各不相同，其中，集合中的M个谐波成分对应变换器中的M个控制器，每个谐波成分对应的控制器各不相同，M为正整数；例如，具体可以如下:
[0038]根据步骤101采样所得的电网电压进行谐波提取，可以得到电网电压的基波成分以及由各次谐波成分成的谐波成分的集合。例如，可以通过对采样所得的电网电压进行傅里叶变换，得到电网电压的基波成分以及谐波成分的集合。其中，谐波成分为谐波的含量，基波成分为基波的含量。应当理解的是，还可以通过其他方式得到电网电压的基波成分以及谐波成分的集合，此处不再赘述。
[0039]谐波成分的集合中的元素为谐波成分，集合中的各个谐波成分各不相同。需说明的是，电网侧的谐波成分一般表达为奇数次谐波成分。那么，谐波成分的集合由各个奇数次谐波成分组成。例如，该谐波成分的集合可以包括:3次谐波成分、5次谐波成分、7次谐波成分……和N次谐波成分，其中N为大于I的奇数。
[0040]在本发明的一个实施例中，对采样所得的电网电压进行傅里叶变换，得到三相电压的表达式可以如下:
[0041]Ua (t) =UalSin ( ω t) +Ua3sin (3 ω t) +Ua5sin (5 ω t) +Ua7sin (7 ω t) +......+UanSin (η ω?)；
[0042]Ub (t) =Ubls iη ( ω t) +Ub3s iη (3 ω t) +Ub5s iη (5 ω t) +Ub7s i η (7 ω t) +......+UbnSin(ηω?)；
[0043]Uc (t) =UclSin ( ω t) +Uc3s iη (3 ω t) +Uc5s iη (5 ω t) +Uc7s i η (7 ω t) +......+UcnSin (η ω t) ο
[0044]其中，上述表达式中的η为奇数，Ual为A相的基波成分，Ua3为A相的3次谐波成分，Ua5为A相的5次谐波成分，Ua7为A相的7次谐波成分，Uan为A相的η次谐波成分；Β相和C相与A相类似，此处不再赘述。
[0045]本发明实施例通 过对电网电压进行实时采样，从而提取电网的基波成分和谐波成分的集合，其中，电网的谐波成分和基波成分的差值可以表征电网的阻抗特征。具体的，电网的谐波成分和基波成分的差值大于一定值时，表征电网是弱阻抗，例如，当电网的谐波成分大于2%的基波成分时，表示电网弱阻抗，需要调整控制器的控制策略，电网的谐波成分和基波成分的差值不大于一定值时，则表征电网是高阻抗，例如，当电网的谐波成分低于或等于2%的基波成分时，表示电网强阻抗，不需要调整控制器的控制策略，保持原状态即可。
[0046]该电网中的变换器可以包括M个控制器，用于对电网阻抗进行控制。其中，对控制器的数量不做限定。谐波成分的集合中的M个谐波成分对应变换器中的M个控制器，每个谐波成分对应一个控制器。其中，M为正整数。例如，谐波成分的集合中的其中I个谐波成分分别与变换器的I个控制器一一对应，谐波成分的集合中的其中3个谐波成分分别与变换器的3个控制器一一对应，或者谐波成分的集合中的其中5个谐波成分分别与变换器的5个控制器一一对应，每个谐波成分对应的控制器各不相同。
[0047]在本发明的另一个实施例中，变换器中的每个控制器都可以有一个谐波成分与其一一对应，使得变换器可以更好的根据电网的阻抗特征来选择不同的控制策略。
[0048]103、在预设时间内，分别判断这M个谐波成分是否大于预设基波成分；
[0049]谐波成分在不断的变化中，为了更好的预测电网的阻抗特征，可以选择一定时间内的谐波成分与基波成分进行比较，例如，可以选择第一个5秒的谐波成分作为判断依据，即在第一个5秒内对谐波成分和基波成分进行比较。
[0050]其中，预设基波成分可以为一定百分比含量的基波成分，例如，可以是2%的基波成分，也可以是5%的基波成分，本实施例中对具体数值不做限定，可根据电网的实际情况进行选择。例如，可以判断第一个5秒内的3次谐波成分是否大于2%的基波成分。或，可以判断在第一个7秒内的5次谐波成分是否大于3%的基波成分。
[0051 ] 例如，在第一个5秒内，若判断得到这M个谐波成分中不存在任何一个大于预设基波成分的谐波成分，则无需运行控制器，可保持原有的控制方法。
[0052]若在第一个5秒内，判断得到这M个谐波成分中存在任何一个大于预设基波成分的谐波成分时，控制与该大于预设基波成分的谐波成分所对应的控制器运行，即执行步骤104。
[0053]104、若M个谐波成分中存在大于预设基波成分的谐波成分时，控制与该大于预设基波成分的谐波成分所对应的控制器运行。
[0054]若M个谐波成分中存在任何一个大于预设基波成分的谐波成分时，控制与该大于预设基波成分的谐波成分所对应的控制器运行。其中，谐波成分过大时，会引起继电保护或电能计量出现混乱，并会对通信设备和电子设备产生干扰，为了避免逆变器因电网的谐波成分的变化导致无法稳定运行甚至导致关机，此时将该大于预设基波成分的谐波成分所对应的控制器运行，使得变换器可以适应当前的电网的谐波成分工作，使得变换器与电网可以和谐共存，可以有效地提高稳定性和可靠性。
[0055]其中，每个控制器对应一个控制开关，那么，控制与大于预设基波成分的谐波成分所对应的控制器运行包括:可以通过控制开关控制与大于预设基波成分的谐波成分所对应的控制器运行。例如，与第一控制器对应的3次谐波成分大于2%的基波成分时，将控制该第一控制器的控制开关闭合，使得第一控制器运行。
[0056]本发明实施例通过对电网电压进行实时采样，从而提取电网的基波成分和谐波成分，采用电网的谐波成分和基波成分来预测电网的阻抗特征，在不同的谐波成分下采用不同的控制策略，实现了变换器与电网和谐共存，可以有效地提高稳定性和可靠性。
[0057]下面以一个具体的应用例对本发明中变换器的控制方法进行详细描述，具体可以如下:
[0058]本发明实施例的电网中的变换器可以包括3个控制器，为了描述方便，将这三个控制器分别描述为第一控制器、第二控制器和第三控制器，谐波成分的集合中的3次谐波成分对应第一控制器，5次谐波成分对应第二控制器，7次谐波成分对应第三控制器。其中，预设时间设为第一个5秒，预设基波成分为2%的基波成分。具体可以如下:
[0059]在第一个5秒内，当3次谐波成分大于2%的基波成分时，控制第一控制器运行，当5次谐波成分大于2%的基波成分时，控制第二控制器运行，当7次谐波成分大于2%的基波成分时，控制第三控制器运行。
[0060]由上可知，本发明实施例中的三相电压的表达式可以如下:
[0061]Ua (t) =UalSin ( ω t) +Ua3sin (3 ω t) +Ua5sin (5 ω t) +Ua7sin (7 ω t) +......+UanSin(ηω?)；
[0062]Ub (t) =Ubls iη ( ω t) +Ub3s iη (3 ω t) +Ub5s iη (5 ω t) +Ub7s i η (7 ω t) +......+UbnSin(ηω?)；
[0063]Uc (t) =UclSin ( ω t) +Uc3s iη (3 ω t) +Uc5s iη (5 ω t) +Uc7s i η (7 ω t) +......+UcnSin (η ω t) ο
[0064]电网中的变换器可以包括3个控制器，3次谐波成分对应第一控制器，5次谐波成分对应第二控制器，7次谐波成分对应第三控制器，并且SI控制第一控制器，S2控制第二控制器，S3控制第三控制器，当SI闭合时，相当于控制第一控制器运行，当S2闭合时，相当于控制第二控制器运行，当S3闭合时，相当于控制第三控制器运行，具体的实现方式可参见下表一:
[0065]表一[0066]
【权利要求】
1.一种变换器的控制方法，其特征在于，包括: 采样电网的电压； 根据所述电压得到谐波成分的集合和基波成分，所述集合中的谐波成分各不相同，其中，所述集合中的M个谐波成分对应所述变换器中的M个控制器，每个谐波成分对应一个所述控制器，M为正整数； 在预设时间内，若所述M个谐波成分中存在大于预设基波成分的谐波成分，则控制与大于预设基波成分的所述谐波成分所对应的控制器运行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述谐波成分的集合中的谐波成分为N次谐波成分，其中，所述N为大于I的奇数。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于， 所述变换器包括第一控制器、第二控制器和第三控制器，所述谐波成分的集合中的3次谐波成分对应第一控制器，5次谐波成分对应第二控制器，7次谐波成分对应第三控制器； 对应地，所述在预设时间内，若所述M个谐波成分中存在大于预设基波成分的谐波成分，则控制与大于预设基波成分的所述谐波成分所对应的控制器运行包括: 在预设时间内，当3次谐波成分大于预设基波成分时，控制第一控制器运行； 在预设时间内，当5次谐波成分大于预设基波成分时，控制第二控制器运行； 在预设时间内，当7次谐波成分大于预设基波成分时，控制第三控制器运行。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述每个控制器对应一个控制开关，对应地，所述控制与大于预设基波成分的所述谐波成分所对应的控制器运行包括: 通过所述控制开关控制与大于预设基波成分的所述谐波成分所对应的控制器运行。
5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述根据所述电压得到谐波成分的集合和基波成分，具体包括: 对所述电压进行傅里叶变换得到谐波成分的集合和基波成分。
6.根据权利要求1-5任一所述的方法,其特征在于， 所述预设基波成分为2%的基波成分。
7.一种变换器的控制装置，其特征在于，包括: 采样单元，用于采样电网的电压； 获取单元，根据所述电压得到谐波成分的集合和基波成分，所述集合中的谐波成分各不相同，其中，所述集合中的M个谐波成分对应所述变换器中的M个控制器，每个谐波成分对应一个所述控制器，M为正整数； 处理单元，用于在预设时间内，若所述M个谐波成分中存在大于预设基波成分的谐波成分，则控制与大于预设基波成分的所述谐波成分所对应的控制器运行。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于， 所述获取单元得到谐波成分的集合中的谐波成分为N次谐波成分，其中，所述N为大于I的奇数。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于， 所述处理单元通过控制开关控制与大于预设基波成分的所述谐波成分所对应的控制器运行，其中，每个控制器对应一个控制开关。
10.根据权利要求7-9任一所述的装置， 其特征在于，所述预设基波成分为2%的基波成分。
【文档编号】H02J3/00GK103956730SQ201410146665
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月11日 优先权日:2014年4月11日
【发明者】郑越, 肖永利, 尹凯 申请人:华为技术有限公司