逆变器的母线电压的目标值自适应方法、控制器及逆变器

技术领域

本发明涉及逆变器技术领域，尤其涉及一种逆变器的母线电压的目标值自适应方法、控制器及逆变器。

背景技术

在逆变器中，若母线电压的目标值设置过高，通常会对逆变器中的器件的温升和整机效率产生不良影响，因此，通常不会将母线电压的目标值设置过高，这种设置方法在电网状况较好的情况下，效果比较好。

但是，在电网谐波较差的工况下，若母线电压的目标值设置过低，环路谐波补偿使用调制波容易出现过调制的现象，调制波会出现削顶现象，进而加剧电网谐波的恶化。

发明内容

本发明实施例提供了一种逆变器的母线电压的目标值自适应方法、控制器及逆变器，以解决现有技术在电网谐波较差的工况下，若逆变器的母线电压的目标值设置过低，容易出现过调制的现象，进而加剧电网谐波的恶化的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种逆变器的母线电压的目标值自适应方法，逆变器包括母线和逆变电路，逆变电路的输入端连接母线，逆变电路的输出端连接交流电网；逆变器的母线电压的目标值自适应方法包括：

获取调制波在当前周期内的多个采样值；调制波为根据母线电压的目标值生成的用于调节逆变电路的输出电压的波形；

若第一数量与总数量的比值大于或等于第一预设百分比，则控制母线电压的目标值升高；第一数量为调制波在当前周期内的采样值的绝对值大于第一阈值的数量；总数量为调制波在当前周期内的采样值的总数。

在一种可能的实现方式中，在获取调制波在当前周期内的多个采样值之后，逆变器的母线电压的目标值自适应方法还包括：

若第二数量与总数量的比值大于或等于第二预设百分比，则控制母线电压的目标值降低；第二数量为调制波在当前周期内的采样值的绝对值小于第二阈值的数量；第二阈值小于第一阈值。

在一种可能的实现方式中，第一阈值和第二阈值基于母线电压的目标值的预设需求范围确定。

在一种可能的实现方式中，控制母线电压的目标值降低，包括：

控制母线电压的目标值降低第一预设电压值。

在一种可能的实现方式中，控制母线电压的目标值升高，包括：

控制母线电压的目标值升高第二预设电压值。

在一种可能的实现方式中，在控制母线电压的目标值升高之后，逆变器的母线电压的目标值自适应方法还包括：

基于升高后的母线电压的目标值，生成新的调制波；

基于新的调制波，控制逆变电路中的开关管。

第二方面，本发明实施例提供了一种逆变器的母线电压的目标值自适应装置，逆变器包括母线和逆变电路，逆变电路的输入端连接母线，逆变电路的输出端连接交流电网；逆变器的母线电压的目标值自适应装置包括：

获取模块，用于获取调制波在当前周期内的多个采样值；调制波为根据母线电压的目标值生成的用于调节逆变电路的输出电压的波形；

自适应模块，用于若第一数量与总数量的比值大于或等于第一预设百分比，则控制母线电压的目标值升高；第一数量为调制波在当前周期内的采样值的绝对值大于第一阈值的数量；总数量为调制波在当前周期内的采样值的总数。

第三方面，本发明实施例提供了一种控制器，包括存储器和处理器，存储器用于存储计算机程序，处理器用于调用并运行存储器中存储的计算机程序，执行如第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述的逆变器的母线电压的目标值自适应方法。

第四方面，本发明实施例提供了一种逆变器，包括母线、逆变电路和如第三方面所述的控制器；逆变电路的输入端连接母线，逆变电路的输出端连接交流电网；逆变电路受控于控制器。

第五方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述的逆变器的母线电压的目标值自适应方法的步骤。

本发明实施例提供一种逆变器的母线电压的目标值自适应方法、控制器及逆变器，该方法通过获取调制波在当前周期内的多个采样值，若调制波在当前周期内的采样值的绝对值大于第一阈值的数量与总数量的比值大于或等于第一预设百分比，说明出现了或即将出现过调制现象，此时，通过控制母线电压的目标值升高，进而影响调制波，可以实现母线电压的目标值的自适应，避免出现过调制现象，调制波不会再出现削顶现象，避免影响电网谐波。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的逆变器的母线电压的目标值自适应方法的流程示意图；

图2是现有技术中的调制波的示意图；

图3是使用了本发明实施例提供的逆变器的母线电压的目标值自适应方法后的调制波的示意图；

图4是本发明实施例提供的逆变器的母线电压的目标值自适应装置的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的控制器的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。

参见图1，其示出了本发明实施例提供的逆变器的母线电压的目标值自适应方法的实现流程图。上述逆变器的母线电压的目标值自适应方法的执行主体可以是控制器。

其中，逆变器包括母线和逆变电路，逆变电路的输入端连接母线，逆变电路的输出端连接交流电网。母线为直流母线，逆变电路用于将直流电转换为交流电。逆变器还可以包括其它电路，比如，直流-直流变换电路，直流-直流变换电路的输出端与母线连接，等等，在此不做具体限制。

上述逆变器的母线电压的目标值自适应方法包括：

在S101中，获取调制波在当前周期内的多个采样值；调制波为根据母线电压的目标值生成的用于调节逆变电路的输出电压的波形。

在本实施例中，可以每隔预设时长，采集调制波的一个采样值，预设时长小于单个周期的时长，该周期可以是市电周期。预设时长可以根据实际需求进行设置，比如可以根据逆变电路的开关频率确定。

在一些可能的实现方式中，可以通过对调制波进行过零点检测确定何时开始采集以及何时结束采集调制波的采样值。示例性地，当检测到第一个由负值切换为正值的过零点时开始采集，并每隔预设时长，采集一次调制波的当前值，作为一个采样值，当检测到第二个由负值切换为正值的过零点时，停止采集，完成一个周期的调制波的采样。

其中，母线电压的目标值是通过相应控制使母线电压要达到的电压值。

调制波是根据母线电压的目标值生成的用于调节逆变电路的输出电压的波形，可以根据调制波，生成用于驱动逆变电路中的各个开关管的驱动信号，进而通过对应驱动信号控制各个开关管。

母线电压的目标值可以相当于逆变电路的输入电压，为直流电压，需要对其进行变换，使逆变电路的输出电压为交流电压。调制波的绝对值可以理解为占空比，调制波的绝对值大于或等于0，且小于1。母线电压的目标值乘以调制波的实时值，得到逆变电路的输出电压的实时值。由于交流电压分正负，因此，调制波同样分正负。

每相均有对应的调制波，上述S101中的调制波可以为任意一相的调制波。

在S102中，若第一数量与总数量的比值大于或等于第一预设百分比，则控制母线电压的目标值升高；第一数量为调制波在当前周期内的采样值的绝对值大于第一阈值的数量；总数量为调制波在当前周期内的采样值的总数。

为了保证逆变电路输出稳定的交流电压，调制波的波形随着母线电压的目标值的变化而变化。当母线电压的目标值偏低且电网谐波较差时，调制波的峰值会很大，导致超出其上限值，出现削顶现象，即过调制现象。参见图2，图2给出了母线电压的目标值偏低且电网谐波较差时，未使用本申请的方法的A相、B相和C相的调制波，图2中三个波形分别对应A相调制波、B相调制波和C相调制波。图2中的调制波出现了削顶现象，即过调制现象。

为了解决该问题，本实施例通过对一个周期内的调制波进行采样，获取调制波在当前周期内的多个采样值，并获取当前周期的所有采样值中，绝对值大于第一阈值的采样值的数量作为第一数量。将当前周期的所有采样值的数量作为总数量。若检测到第一数量与总数量的比值大于或等于第一预设百分比，认为母线电压的目标值设置过低，导致出现或即将出现过调制现象，此时可以通过控制母线电压值的目标值升高来解决过调制的问题。

其中，第一阈值为0到1之间的数值，可以为小于调制波的绝对值的上限值，且接近调制波的绝对值的上限值的数值，可以根据实际需求或相关实验进行设置。比如，可以为0.98或0.97等等。

由于调制波的数值接近或大于其上限值的数量较少，因此，第一预设百分比是一个较小值，可以根据实际需求或相关实验确定。比如，可以为1％、2％或3％等等。

控制母线电压的目标值升高的幅度可以根据实际需求或相关实验确定，在此不做具体限定。

图3给出了使用本申请的方法后的三相的调制波的示意图，未再出现过调制现象。

本实施例通过获取调制波在当前周期内的多个采样值，若调制波在当前周期内的采样值的绝对值大于第一阈值的数量与总数量的比值大于或等于第一预设百分比，说明出现了或即将出现过调制现象，此时，通过控制母线电压的目标值升高，进而影响调制波，可以实现母线电压的目标值的自适应，避免出现过调制现象，调制波不会再出现削顶现象，避免影响电网谐波。

在一些实施例中，在上述S101之后，上述逆变器的母线电压的目标值自适应方法还包括：

若第二数量与总数量的比值大于或等于第二预设百分比，则控制母线电压的目标值降低；第二数量为调制波在当前周期内的采样值的绝对值小于第二阈值的数量；第二阈值小于第一阈值。

当母线电压的目标值过高时，会对逆变器中的器件温升和整机效率等带来不良影响，因此，母线电压的目标值也不宜过高。

为了解决该问题，本实施例通过对一个周期内的调制波进行采样，获取调制波在当前周期内的多个采样值，并获取当前周期的所有采样值中，绝对值小于第二阈值的采样值的数量作为第二数量。若检测到第二数量与总数量的比值大于或等于第二预设百分比，认为母线电压的目标值设置过高，影响器件温升和整机效率等，此时可以通过控制母线电压值的目标值降低来解决该问题。

其中，第二阈值为0到1之间的数值，且小于第一阈值。第二阈值可以为小于第一阈值，且与第一阈值的差值较小的数值，可以根据实际需求或相关实验进行设置。比如，可以为0.96或0.95等等。

由于调制波的数值的绝对值小于第二阈值的数量较多，因此，第二预设百分比是一个较大值，可以根据实际需求或相关实验确定。比如，可以为99％、98％、97％或96％等等。

在一些实施例中，第一阈值和第二阈值基于母线电压的目标值的预设需求范围确定。

母线电压的目标值的预设需求范围为想让母线电压的目标值所处的一个范围。通过该预设需求范围，可以通过实验或通过相关计算等确定第一阈值和第二阈值的大小。

示例性地，母线电压的目标值的预设需求范围的下限值可以为预设下限值，上限值可以为预设上限值。即母线电压的目标值大于或等于预设下限值，且小于或等于预设上限值。

在一些实施例中，上述控制母线电压的目标值降低，包括：

控制母线电压的目标值降低第一预设电压值。

在一些实施例中，在上述S102中，上述控制母线电压的目标值升高，包括：

控制母线电压的目标值升高第二预设电压值。

其中，第一预设电压值和第二预设电压值可以相等，也可以不相等，两者均为较小值。比如，第一预设电压值和第二预设电压值可以均为3V，也可以第一预设电压值为3V，第二预设电压值为2V等等。第一预设电压值和第二预设电压值可以根据实际需求或相关实验确定。

在一些实施例中，在上述S102中，在控制母线电压的目标值升高之后，上述逆变器的母线电压的目标值自适应方法还包括：

基于升高后的母线电压的目标值，生成新的调制波；

基于新的调制波，控制逆变电路中的开关管。

本实施例可以根据升高后的母线电压的目标值和逆变电路的输出电压的需求范围，生成新的调制波，并基于新的调制波生成控制逆变电路中的各个开关管的驱动信号，以及根据对应的驱动信号控制对应的开关管。

在一些可能的实现方式中，在上述控制母线电压的目标值降低之后，上述逆变器的母线电压的目标值自适应方法还包括：

基于降低后的母线电压的目标值，生成新的调制波；

基于新的调制波，控制逆变电路中的开关管。

本实施例提供的逆变器的母线电压的目标值自适应方法可以在每个周期均执行，也可以隔几个周期执行一次，在此不做具体限制。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

以下为本发明的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。

图4示出了本发明实施例提供的逆变器的母线电压的目标值自适应装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

逆变器包括母线和逆变电路，逆变电路的输入端连接母线，逆变电路的输出端连接交流电网。如图4所示，逆变器的母线电压的目标值自适应装置30可以包括：获取模块31和自适应模块32。

获取模块31，用于获取调制波在当前周期内的多个采样值；调制波为根据母线电压的目标值生成的用于调节逆变电路的输出电压的波形；

自适应模块32，用于若第一数量与总数量的比值大于或等于第一预设百分比，则控制母线电压的目标值升高；第一数量为调制波在当前周期内的采样值的绝对值大于第一阈值的数量；总数量为调制波在当前周期内的采样值的总数。

在一种可能的实现方式中，自适应模块32还用于：在获取调制波在当前周期内的多个采样值之后，若第二数量与总数量的比值大于或等于第二预设百分比，则控制母线电压的目标值降低；第二数量为调制波在当前周期内的采样值的绝对值小于第二阈值的数量；第二阈值小于第一阈值。

在一种可能的实现方式中，第一阈值和第二阈值基于母线电压的目标值的预设需求范围确定。

在一种可能的实现方式中，在自适应模块32中，控制母线电压的目标值降低，包括：

控制母线电压的目标值降低第一预设电压值。

在一种可能的实现方式中，在自适应模块32中，控制母线电压的目标值升高，包括：

控制母线电压的目标值升高第二预设电压值。

在一种可能的实现方式中，在自适应模块32中，在控制母线电压的目标值升高之后，逆变器的母线电压的目标值自适应方法还包括：

基于升高后的母线电压的目标值，生成新的调制波；

基于新的调制波，控制逆变电路中的开关管。

图5是本发明实施例提供的控制器的示意图。如图5所示，该实施例的控制器4包括：处理器40和存储器41。所述存储器41用于存储计算机程序42，所述处理器40用于调用并运行所述存储器41中存储的计算机程序42，执行上述各个逆变器的母线电压的目标值自适应方法实施例中的步骤，例如图1所示的S101至S102。或者，所述处理器40用于调用并运行所述存储器41中存储的计算机程序42，实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图4所示模块/单元31至32的功能。

示例性的，所述计算机程序42可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器41中，并由所述处理器40执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序42在所述控制器4中的执行过程。例如，所述计算机程序42可以被分割成图4所示的模块/单元31至32。

所述控制器4可包括，但不仅限于，处理器40、存储器41。本领域技术人员可以理解，图4仅仅是控制器4的示例，并不构成对控制器4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述控制器还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器40可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器41可以是所述控制器4的内部存储单元，例如控制器4的硬盘或内存。所述存储器41也可以是所述控制器4的外部存储设备，例如所述控制器4上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器41还可以既包括所述控制器4的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器41用于存储所述计算机程序以及所述控制器所需的其他程序和数据。所述存储器41还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

对应于上述控制器，本实施例还提供了一种逆变器，包括母线、逆变电路和上述控制器；逆变电路的输入端连接母线，逆变电路的输出端连接交流电网；逆变电路受控于控制器。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，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、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。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。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/控制器和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/控制器实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个均流控制方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。