基于数字化电源实现多相运行方法及装置与流程

本发明涉及多相运行领域，尤其涉及一种基于数字化电源实现多相运行方法及装置。

背景技术：

1、数字化电源的多相运行的过程是指以数字化电源作为多条并联支路的供电电源，且多条并联支路通过相位的互补变化，来交替为负载进行供电的过程，以向负载提供一个低纹波的交流电源。

2、目前，多相电源的多相支路大多为三条支路，但一些情况中，三条多相支路并不能与电路适配，例如需要减少电路中输入电容的情况下，若电路中相位支路的数量选取不当，则输入电容的容值减少效果并不明显，其次，通过电压补偿网络在电路中对多相支路的电压进行调整的过程中，由于电压发生变化，则多相支路中的电压占空比也会发生变化，而现有技术往往是仅对电压调整，而忽略了对电压占空比的调整。因此，数字化电源的多相运行的精细化不足。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种基于数字化电源实现多相运行方法及装置，可以提高数字化电源的多相运行的精细化。

2、第一方面，本发明提供了一种基于数字化电源实现多相运行方法，包括：

3、采集数字化电源的电源电压与负载的负载电压，基于所述电源电压与所述负载电压，计算与所述数字化电源串联的电路的总占空系数，根据所述总占空系数，计算与所述数字化电源并联的电容的纹波电流，利用所述纹波电流与所述总占空系数之间的函数关系，确定所述数字化电源的运行相位；

4、根据所述负载与所述电容，利用所述运行相位构建数字化电源的多相运行电路，并构建所述多相运行电路中多相支路的传递函数，其中，所述根据所述负载与所述电容，利用所述运行相位构建数字化电源的多相运行电路的过程是指：将所述电容与所述数字化电源并联，得到所述电容与所述数字化电源之间的电容-电源并联电路，并构建所述电容-电源并联电路的符合所述运行相位的数量的多相并联支路，将所述多相并联支路的输入端与所述电容-电源并联电路，将所述多相并联支路的输出端与所述负载连接，得到所述多相运行电路，其中，所述构建所述多相运行电路中多相支路的传递函数，包括：将所述多相支路的误差电流作为传递函数输入，并将所述误差电流对应的误差电压作为传递函数输出，将所述传递函数输入的拉普拉斯变换与所述传递函数输出的拉普拉斯变换之间的比值作为所述传递函数；

5、利用所述传递函数计算所述多相支路中的误差信号，基于所述误差信号，对所述多相支路进行多相电流调整，得到调整多相电流，基于所述调整多相电流，计算所述多相支路的初始占空系数，对所述初始占空系数进行占空系数调整，得到调整占空系数；

6、利用所述调整占空系数，计算所述多相支路的高电平数量与低电平数量，基于所述高电平数量与所述低电平数量，构建所述多相支路中每个多相支路之间的多相运行顺序，以实现所述多相运行电路的多相运行，其中，所述利用所述调整占空系数，计算所述多相支路的高电平数量与低电平数量，包括：基于所述调整占空系数，利用下述公式计算所述多相支路的高电平数量：

7、

8、

9、其中，表示所述多相支路的高电平数量，表示一个脉冲循环的宽度，表示单位电平的宽度，表示所述调整占空系数，

10、基于所述高电平数量，利用下述公式计算所述多相支路的低电平数量：

11、

12、其中，表示所述低电平数量，表示所述多相支路的高电平数量，表示一个脉冲循环的宽度，表示单位电平的宽度。

13、在第一方面的一种可能实现方式中，所述基于所述电源电压与所述负载电压，计算与所述数字化电源串联的电路的总占空系数，包括：

14、基于所述电源电压与所述负载电压，利用下述公式计算与所述数字化电源串联的电路的总占空系数：

15、

16、

17、其中，d表示所述总占空系数，表示所述电源电压，表示所述负载电压，表示整个以所述数字化电源作为供电电源的电路的电流，表示与所述数字化电源相连接的并联电路中接地电路的电阻，表示与接地电路并联的另一条电路的电阻，表示并联电路汇集在同一条串联电路上的电阻。

18、在第一方面的一种可能实现方式中，所述根据所述总占空系数，计算与所述数字化电源并联的电容的纹波电流，包括：

19、根据所述总占空系数，利用下述公式计算与所述数字化电源并联的电容的纹波电流：

20、

21、其中，表示与所述数字化电源并联的电容的纹波电流，n表示相位数量，取值为1,2,3,…n-1,n，d表示所述总占空系数，floor表示向下取整函数。

22、在第一方面的一种可能实现方式中，所述利用所述纹波电流与所述总占空系数之间的函数关系，确定所述数字化电源的运行相位，包括：

23、利用下述公式构建所述纹波电流与所述总占空系数之间的关系函数：

24、

25、其中，表示所述关系函数，表示与所述数字化电源并联的电容的纹波电流，d表示所述总占空系数， a与 b表示偏移参数，用于将所述关系函数的周期扩大或缩小， w用于将的值保持在0~1之内，最大值为1，且随着运行相位的数量的增加， w会逐渐增大，使得减小， c用于将进行上下移动，不同运行相位下的 w、a、b、c的值不同；

26、在所述关系函数中的纹波电流不符合预设阈值时，获取所述关系函数对应的相位，得到目标相位，从所述目标相位中选取最大相位，得到所述运行相位。

27、在第一方面的一种可能实现方式中，所述利用所述传递函数计算所述多相支路中的误差信号，包括：

28、利用下述公式计算所述多相支路中的电流误差值：

29、

30、其中，表示所述电流误差值，表示所述多相支路中第t个多相支路的电流值，t示多相支路的总数；

31、将所述电流误差值作为所述传递函数的输入数据，以通过所述传递函数计算所述多相支路中的误差信号。

32、在第一方面的一种可能实现方式中，所述基于所述误差信号，对所述多相支路进行多相电流调整，得到调整多相电流，包括：

33、基于所述误差信号，利用下述公式计算所述多相支路的目标电压：

34、

35、其中，表示所述目标电压，表示所述误差信号，与表示电容，且与并联，表示基准电压，表示输入电压，复变量s在实部为零、虚部为角频率时为频率响应，、表示电感的电阻，且与串联，与输入电压串联；

36、根据所述目标电压，确定所述调整多相电流。

37、在第一方面的一种可能实现方式中，所述基于所述高电平数量与所述低电平数量，构建所述多相支路中每个多相支路之间的多相运行顺序，包括：

38、设置所述多相支路的高电平间隔；

39、基于所述高电平间隔，利用多相支路对应的运行相位确定所述多相支路中每两个高电平之间的低电平间隔；

40、计算所述高电平间隔与所述低电平间隔之间的间隔和，并基于所述间隔和、所述高电平数量及所述低电平数量，确定所述多相运行顺序。

41、第二方面，本发明提供了一种基于数字化电源实现多相运行装置，所述装置包括：

42、相位确定模块，用于采集数字化电源的电源电压与负载的负载电压，基于所述电源电压与所述负载电压，计算与所述数字化电源串联的电路的总占空系数，根据所述总占空系数，计算与所述数字化电源并联的电容的纹波电流，利用所述纹波电流与所述总占空系数之间的函数关系，确定所述数字化电源的运行相位；

43、传递构建模块，用于根据所述负载与所述电容，利用所述运行相位构建数字化电源的多相运行电路，并构建所述多相运行电路中多相支路的传递函数，其中，所述根据所述负载与所述电容，利用所述运行相位构建数字化电源的多相运行电路的过程是指：将所述电容与所述数字化电源并联，得到所述电容与所述数字化电源之间的电容-电源并联电路，并构建所述电容-电源并联电路的符合所述运行相位的数量的多相并联支路，将所述多相并联支路的输入端与所述电容-电源并联电路，将所述多相并联支路的输出端与所述负载连接，得到所述多相运行电路，其中，所述构建所述多相运行电路中多相支路的传递函数，包括：将所述多相支路的误差电流作为传递函数输入，并将所述误差电流对应的误差电压作为传递函数输出，将所述传递函数输入的拉普拉斯变换与所述传递函数输出的拉普拉斯变换之间的比值作为所述传递函数；

44、占空调整模块，用于利用所述传递函数计算所述多相支路中的误差信号，基于所述误差信号，对所述多相支路进行多相电流调整，得到调整多相电流，基于所述调整多相电流，计算所述多相支路的初始占空系数，对所述初始占空系数进行占空系数调整，得到调整占空系数；

45、顺序构建模块，用于利用所述调整占空系数，计算所述多相支路的高电平数量与低电平数量，基于所述高电平数量与所述低电平数量，构建所述多相支路中每个多相支路之间的多相运行顺序，以实现所述多相运行电路的多相运行，其中，所述利用所述调整占空系数，计算所述多相支路的高电平数量与低电平数量，包括：基于所述调整占空系数，利用下述公式计算所述多相支路的高电平数量：

46、

47、

48、其中，表示所述多相支路的高电平数量，表示一个脉冲循环的宽度，表示单位电平的宽度，表示所述调整占空系数，

49、基于所述高电平数量，利用下述公式计算所述多相支路的低电平数量：

50、

51、其中，表示所述低电平数量，表示所述多相支路的高电平数量，表示一个脉冲循环的宽度，表示单位电平的宽度。

52、与现有技术相比，本方案的技术原理及有益效果在于：

53、本发明实施例通过基于所述电源电压与所述负载电压，计算与所述数字化电源串联的电路的总占空系数，以用于观测相位变化但占空比不发生变化下纹波电流的曲线变化，目的在于通过选取合适的相位来尽量减少纹波电流，进一步地，本发明实施例通过利用所述纹波电流与所述总占空系数之间的函数关系，确定所述数字化电源的运行相位，以用于选取合适的相位支路的数量，提升输入电容的容值减少效果，进一步地，本发明实施例通过构建所述多相运行电路中多相支路的传递函数，以用于基于电路中电流的变化确定电压的变动。其中，所述传递函数是指零初始条件下线性系统响应（即输出）量的拉普拉斯变换（或z变换）与激励（即输入）量的拉普拉斯变换之比，本发明实施例通过利用所述传递函数计算所述多相支路中的误差信号，以用于将支路中的电流误差转换为难以测量的电压误差，进一步地，本发明实施例通过基于所述误差信号，对所述多相支路进行多相电流调整，得到调整多相电流，以用于基于电压误差，确定当前电压进行调整之后的电压，这样随着电压的变化，电流也会发生变化，本发明实施例通过利用所述调整占空系数，计算所述多相支路的高电平数量与低电平数量，可以对固定数量的多个高电平和多个低电平进行排列与组合，以得到能够保障多条支路之间交替运行的高电平与低电平组合，进一步地，本发明实施例通过基于所述高电平数量与所述低电平数量，构建所述多相支路中每个多相支路之间的多相运行顺序，以用于保障每个多相支路之间进行交替运行时，下一个运行支路不与前一个要运行支路相同，使得每个支路都均匀被运行。因此，本发明实施例提出的一种基于数字化电源实现多相运行方法及装置，可以提高多相运行的精细化。