一種級聯變換器的控制方法和相關設備的製作方法

2023-05-22 15:03:26 1

專利名稱：一種級聯變換器的控制方法和相關設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信技術領域，具體涉及一種級聯變換器的控制方法和相關設備。
背景技術：
級聯多電平變換器(簡稱為級聯變換器)，指的是可以將信號源發出的信號按一定的目的進行變換的一種系統，其被廣泛應用到電機傳動、電能質量調節器等場合。
級聯多電平變換器主要可以包括主控制器和功率單元等部分，其中，功率單元可以包括單元控制器和開關半導體功率器件等部件，其中，主控制器主要用於發送控制信息給各個功率單元的單元控制器，而各個單元控制器則根據接收到的控制信息，對本功率單元的開關半導體功率器件進行相應的控制，從而實現整個系統的協調工作。此外，各功率單元還可以上傳自身(即功率單元)的狀態信息給主控制器，以便主控制器監測功率單元的狀態，然後根據功率單元的狀態採取相應的操作，以及發送相應的控制信息。在現有技術中，為了實現對功率單元中的開關半導體器件的控制，主控制器會先分別生成各個功率單元的脈衝寬度調製(PWM，Pulse Width Modulation)控制信號，並把得到的PWM控制信號進行數字編碼以形成PWM編碼信息，然後將形成的PWM編碼信息通過光纖通信傳輸給功率單元的單元控制器，單元控制器在接收到主控制器傳輸過來的PWM編碼信息後，對這些PWM編碼信息進行解碼，得到PWM控制信號，然後根據PWM控制信號對本功率單元的開關半導體功率器件進行控制。其中，由於通信延遲將會導致解碼後的PWM控制信號滯後，因此，在傳輸PWM編碼信息時，對通信傳輸帶寬的要求主要取決於功率單元的開關半導體功率器件的開關特性。在對現有技術的研究和實踐過程中，本發明的發明人發現，現有技術對主控制器和功率單元之間通信的帶寬要求較高，導致成本較高，而且，在PWM編碼信息解碼後，得到的PWM控制信號的邊沿也會存在抖動，這將會導致在系統的輸出信號上加入了一個直流分量，從而影響系統的運行精度和可靠性。

發明內容
本發明實施例提供一種級聯變換器的控制方法和相關設備，可以降低主控制器和功率單元之間通信的帶寬要求，以及提高系統的運行精度和可靠性。一種級聯變換器的控制方法，包括接收主控制器發送的控制信息，所述控制信息至少包括調製信號；根據所述控制信息和功率單元的配置參數生成載波信號；根據所述調製信號和載波信號生成PWM控制信號；根據PWM控制信號對功率單元的開關半導體功率器件進行控制。可選的，其中，控制信息還可以包括同步信息，則所述根據所述控制信息和功率單元的配置參數生成載波信號之前還可以包括根據所述同步信息對所述配置參數進行更新和裝載；
則此時，所述根據所述控制信息和功率單元的配置參數生成載波信號具體可以為根據所述控制信息，以及更新和裝載後的配置參數生成載波信號。例如，其中，所述根據所述同步信息對所述預置參數進行更新和裝載可以包括根據所述同步信息對同步操作過程中產生的延時進行計算，得到同步時間補償信息；根據所述同步時間補償信息對所述配置參數進行更新和裝載。可選的，其中，配置參數可以包括載波周期和移相時間，則此時，所述根據所述控制信息和功率單元的配置參數生成載波信號可以包括根據所述控制信息、功率單元預置的載波周期和功率單元預置的移相時間生成載波信號。可選的，所述接收主控制器發送的控制信息具體可以為通過光纖接收主控制器發送的控制信息。
相應的，本發明實施例還提供一種級聯變換器的單元控制設備，包括接收單元，用於接收主控制器發送的控制信息，所述控制信息至少包括調製信號;載波生成單元，用於根據所述控制信息和功率單元的配置參數生成載波信號；信號生成單元，用於根據所述調製信號和載波信號生成PWM控制信號；控制單元，用於根據PWM控制信號對功率單元的開關半導體功率器件進行控制。可選的，其中，所述控制信息還可以包括同步信息，則此時，該級聯變換器的單元控制設備還可以包括配置單元；配置單元，用於根據所述同步信息對所述配置參數進行更新和裝載；則此時，載波生成單元，具體用於根據所述控制信息，以及更新和裝載後的配置參數生成載波信號。例如，其中，所述配置單元可以包括計算子單元和配置子單元；計算子單元，用於根據所述同步信息對同步操作過程中產生的延時進行計算，得到同步時間補償信息；配置子單元，用於根據所述同步時間補償信息對所述配置參數進行更新和裝載。可選的，所述配置參數可以包括載波周期和移相時間，則所述載波生成單元，具體可以用於根據所述控制信息、功率單元預置的載波周期和功率單元預置的移相時間生成載波信號。可選的，其中，所述接收單元，具體可以用於通過光纖接收主控制器發送的控制信
肩、O相應的，本發明實施例提供一種級聯變換器，可以包括主控制器和功率單元，所述功率單元包括單元控制器和開關半導體功率器件；所述主控制器，用於根據上層控制算法對採集信號進行採樣和計算，得到調製信號，發送控制信息給單元控制器，所述控制信息至少包括調製信號；單元控制器，用於接收主控制器發送的控制信息，根據控制信息和功率單元的配置參數生成載波信號，根據所述調製信號和載波信號生成脈衝寬度調製PWM控制信號，根據PWM控制信號對功率單元的開關半導體功率器件進行控制。本發明實施例採用接收主控制器發送的至少包括調製信號的控制信息，根據控制信息和功率單元的配置參數生成載波信號，然後再根據調製信號和載波信號生成PWM控制信號，最後根據PWM控制信號對功率單元的開關半導體功率器件進行控制；由於本方案中主控制器與各個功率單元的單元控制器之間傳輸的是控制信息，其體現為調製信號，而在控制上，用於傳輸調製信號的時間要求要比傳輸PWM編碼信息寬裕的多，所以，本方案可以有效降低主控制器和功率單元之間通信的帶寬要求，從而降低成本。而且，由於傳輸的不是PWM編碼信息，所以不存在PWM編碼信息解碼後的邊沿抖動問題，能夠改善系統的控制輸出效果，即採用該方案，不僅可以降低成本，而且可以從整體上提高系統的運行精度和可靠性。


為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖I是本發明實施例提供的級聯變換器的控制方法的流程圖；圖2是本發明實施例提供的級聯變換器的控制方法的流程圖；圖3a是級聯變換器的控制方法的場景示意圖；圖3b是本發明實施例提供的級聯變換器的控制方法的另一流程圖；圖3c是主控制器生成調製信號的示意圖；圖3d是各個功率單元的單元控制器的載波周期和移相時間的示意圖；圖3e是各個功率單元的單元控制器的載波同步後的示意圖；圖4a是本發明實施例提供的級聯變換器的單元控制設備的結構示意圖；圖4b是本發明實施例提供的級聯變換器的單元控制設備的另一結構示意圖；圖5是本發明實施例提供的級聯變換器的主控制設備的結構示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。本發明實施例提供一種級聯變換器的控制方法和相關設備。以下分別進行詳細說明。實施例一、本實施例將級聯變換器的單元控制設備的角度進行描述，該級聯變換器的單元控制設備具體可以為功率單元的單元控制器。一種級聯變換器的控制方法，包括接收主控制器發送的控制信息，所述控制信息至少包括調製信號，根據所述控制信息和功率單元的配置參數生成載波信號，根據所述調製信號和載波信號生成PWM控制信號，根據PWM控制信號對功率單元的開關半導體功率器件進行控制。
參見圖I，具體流程可以如下101、接收主控制器發送的控制信息，其中，控制信息至少包括調製信號，該調製信號由主控制器根據上層控制算法對採集信號計算得到。其中，該控制信息除了可以包括調製信號之外，還可以包括其他信息，比如同步信息等信息，其中，同步信息用於控制主控制器和各個單元控制器之間的同步，以及用於控制各個單元控制器之間的同步。具體實施時，主控制器和各單元控制器之間的通信可以採用兩線制異步串行通信協議，另外，為了得到更高的數據傳輸速度，以及提高系統的可靠性，主控制器和各單元控制器之間的通信還可以採用全雙工的工作方式，所謂全雙工方式，指的是在發送設備的發送方和接收設備的接收方之間採取點到點的連接，並允許數據在兩個方向上同時傳輸。此外，主控制器和各單元控制器之間的傳輸可以採用普通的電纜作為傳輸的物理介質，也可以採用光纖等其他的介質作為傳輸的物理介質，即接收主控制器發送的控制信·息(即步驟101)具體可以為通過光纖接收主控制器發送的控制信息。其中，採用光纖的方式可以提高傳輸速度，以及提高抗幹擾能力。102、根據步驟101中接收到的控制信息和功率單元的配置參數生成載波信號；其中，配置參數可以包括載波周期和移相時間等參數，也就是說，根據控制信息和功率單元的配置參數生成載波信號(即步驟102)，具體可以為根據控制信息、功率單元的載波周期和功率單元的移相時間生成載波信號。比如，根據控制信息中的調製信號、功率單元的載波周期和功率單元的移相時間生成載波信號，其中，根據調製信號、功率單元的載波周期和功率單元的移相時間生成載波信號的方法具體可參見現有技術，在此不再贅述。其中，配置參數的初始值可以由用戶或廠家進行預置，然後後續由主控制器進行更新，或者，該配置參數也可以直接由主控制器進行設置以及更新。例如，如果步驟101中接收到的控制信息中包括了同步信息，則此時還可以根據所述同步信息對這些配置參數進行更新和裝載，比如，具體可以如下根據同步信息對同步操作過程中產生的延時進行計算，得到同步時間補償信息；根據該得到的同步時間補償信息對配置參數進行更新和裝載。如果配置參數已經進行了更新，則此時，步驟102具體為根據步驟101中接收到的控制信息、以及更新和裝載後的配置參數生成載波信號。例如，具體可以根據步驟101中接收到的控制信息(比如控制信息中的調製信號)、以及更新和裝載後的配置參數(比如更新和裝載後的載波周期和移相時間等參數)生成載波信號。103、根據步驟101中接收到的調製信號和步驟102中得到的載波信號生成PWM控制信號；例如，具體可以如下從接收到的控制信號中提取出相應的調製信號，根據提取出的調製信號和步驟102中生成的載波信號生成PWM控制信號。其中，根據調製信號和載波信號生成PWM控制信號的方法具體可參見現有技術，在此不再贅述。104、根據步驟103中生成的PWM控制信號對功率單元的開關半導體功率器件進行控制。
其中，功率單元可以包括單元控制器和開關半導體功率器件等器件。其中，根據PWM控制信號對功率單元的開關半導體功率器件進行控制的方法具體可參見現有技術，在此不再贅述。由上可知，本實施例採用接收主控制器發送的至少包括調製信號的控制信息，根據控制信息和功率單元的配置參數生成載波信號，然後再根據調製信號和載波信號生成PWM控制信號，最後根據PWM控制信號對功率單元的開關半導體功率器件進行控制；由於本方案傳輸的是控制信息，其體現為調製信號，而在控制上，用於傳輸調製信號的時間要求要比傳輸PWM編碼信息寬裕的多，所以，本方案可以有效降低主控制器和功率單元之間通信的帶寬要求，從而降低成本。而且，由於傳輸的不是PWM編碼信息，所以不存在PWM編碼信息解碼後的邊沿抖動問題，能夠改善系統的控制輸出效果，即採用該方案，不僅可以降低成本，而且可以從整體上提高系統的運行精度和可靠性。 實施例二、本實施例將級聯變換器的主控制器的角度進行描述。—種級聯變換器的控制方法，包括根據上層控制算法對採集信號進行採樣和計算，得到調製信號，發送控制信息給各個功率單元的單元控制器，其中，該控制信息至少包括調製信號，以便單元控制器根據該控制信息和功率單元的配置參數生成載波信號，以及根據該調製信號和載波信號生成PWM控制信號，並根據PWM控制信號對功率單元的開關半導體功率器件進行控制。參見圖2，具體流程可以如下201、根據上層控制算法對採集信號進行採樣和計算，得到調製信號；202、發送控制信息給各個功率單元的單元控制器，其中，控制信息至少包括調製信號，以便各個功率單元的單元控制器根據該控制信息和功率單元的配置參數生成載波信號，以及根據該調製信號和載波信號生成PWM控制信號，並根據PWM控制信號對功率單元的開關半導體功率器件進行控制。此外，發送控制信息還可以包括其他信息，比如同步信息等信息，以便各個功率單元的單元控制器根據所述同步信息對所述配置參數進行更新和裝載。具體實施時，主控制器和各單元控制器之間的通信可以採用兩線制異步串行通信協議，另外，為了得到更高的數據傳輸速度，主控制器和各單元控制器之間的通信還可以採用全雙工的工作方式。此外，主控制器和各單元控制器之間的傳輸可以採用普通的電纜作為傳輸的物理介質，也可以採用光纖等其他的介質作為傳輸的物理介質，即發送控制信息給各個功率單元的單元控制器(即步驟202)具體可以為通過光纖發送控制信息給各個功率單元的單元控制器。其中，採用光纖的方式可以提高傳輸速度，以及提高抗幹擾能力。由上可知，本實施例的主控制器可以將至少包括了調製信號的控制信息傳輸給功率單元的單元控制器，由單元控制器根據該控制信息最終生成PWM控制信號，然後再根據PWM控制信號對功率單元的開關半導體功率器件進行控制；由於本方案傳輸的是控制信息，其體現為調製信號，而在控制上，用於傳輸調製信號的時間要求要比傳輸PWM編碼信息寬裕的多(因為在現有技術中，主控制器需要對PWM控制信號進行編碼，以得到PWM編碼信息，然後單元控制器在接收到PWM編碼信息後，還得對PWM編碼信息進行解碼，所以需要消耗較多的時間，而為了縮短處理時間，只能提高對帶寬的要求，即加大帶寬；而且，為了保證傳輸數據的精確度，在對PWM控制信號進行編碼時，會儘量提高編碼的精度，從而導致數據量的增加，因此也需要提高帶寬來進行傳輸)，所以，本方案可以有效降低主控制器和功率單元之間通信的帶寬要求，從而降低成本。而且，由於傳輸的不是PWM編碼信息，所以不存在PWM編碼信息解碼後的邊沿抖動問題，能夠改善系統的控制輸出效果，即採用該方案，不僅可以降低成本，而且可以從整體上提高系統的運行精度和可靠性。實施例三、根據實施例一和二所描述的方法，以下將舉例進行詳細說明。在本實施例中，將以主控制器和功率單元的單元控制器之間採用光纖進行通信為例進行說明。參見圖3a，該圖為級聯變換器的控制系統的場景示意圖，該級聯變換器的控制系統可以包括主控制器和功率單元，其中，功率單元可以包括單元控制器和開關半導體功率器件，其中，各部分的主要功能如下I、主控制器，用於根據控制算法對該接收到的採集信號進行計算，得到調製信號，發送控制信息給功率單元，其中，控制信息包括調製信號，此外，控制信號還可以包括同步信息。2、功率單元，用於接收主控制器發送的控制信息，根據該控制信息和功率單元的配置參數生成載波信號，根據調製信號和載波信號生成PWM控制信號，根據PWM控制信號對本功率單元的開關半導體功率器件進行控制，由開關半導體功率器件輸出相應的輸出信號。其中，該功率單元可以包括單元控制器和開關半導體功率器件，如下(I)功率單元的單元控制器，用於接收主控制器發送的控制信息，根據該控制信息和功率單元的配置參數生成載波信號，根據調製信號和載波信號生成PWM控制信號，根據PWM控制信號對本功率單元的開關半導體功率器件進行控制。(2)功率單元的開關半導體功率器件，用於接受功率單元的單元控制器的控制，輸出相應的輸出信號。以下對該級聯變換器的控制系統的執行流程進行舉例說明。如圖3b所示，級聯變換器的控制方法具體可以如下301、主控制器根據控制算法對採集信號進行採樣和計算，得到調製信號。例如，具體可以如下參見圖3c，其中，h為該控制算法計算時間，t2為下行通信的時間(即發送給各功率單元的單元控制器的時間)，Ts為計算周期(即從一個採樣點到下一個採樣點之間的時間差)，也稱為控制周期，h與t2的時間和為Ts。主控制器根據計算周期Ts對該採集信號進行採樣，得到採樣點，然後根據控制算法對採樣點進行計算，得到調製信號的值，從而形成調製信號。其中，計算出調製信號所用的時間為t1;由於計算周期為Ts，而Ts -t1 = t2，所以可知，在計算周期Ts內，除去控制算法計算時間h外，剩餘時間為t2，也就是說，在某個採樣點處計算得出調製信號後，需要在剩餘時間t2時間段內完成調製信號的發送。302、主控制器通過光纖發送控制信息給各功率單元的單元控制器，比如，分別發、送給功率單元I的單元控制器、功率單元I的單元控制器、功率單元2的單元控制器……功率單元η的單元控制器，等等。其中，該控制信息中至少包括調製信號，此外，還可以包括同步信息等信息。其中，主控制器和各單元控制器之間的通信可以採用兩線制異步串行通信協議，另外，為了得到更高的數據傳輸速度，主控制器和各單元控制器之間的通信還可以採用全雙工的工作方式。303、功率單元的單元控制器接收到該控制信息後，功率單元的單元控制器從該控制信息中提取出相應的同步信息，根據同步信息和本功率單元的單元控制器的載波周期和
移相時間等配置參數生成載波信號。例如，具體可以如下功率單元I的單元控制器從該控制信息中提取出相應的同步信息，根據同步信息和功率單元I的單元控制器的載波周期和移相時間等配置參數生成載波信號I ;功率單元2的單元控制器從該控制信息中提取出相應的同步信息，根據同步信息和功率單元2的單元控制器的載波周期和移相時間等配置參數生成載波信號2 ；......；功率單元η的單元控制器從該控制信息中提取出相應的同步信息，根據同步信息和功率單元η的單元控制器的載波周期和移相時間等配置參數生成載波信號η ；以此類推，等等。其中，各個功率單元的單元控制器的載波周期和移相時間等配置參數可以由功率單元自身根據實際需求進行設置，也可以由主控制器進行設置，即主控制器分別將各個單元控制器的載波周期和移相時間發送給各個功率單元的單元控制器以進行設置。例如，在本實施例中，各個功率單元的單元控制器的載波周期和移相時間具體可以如圖3d所示。需說明的是，為了節省信令流量，主控制器在發送控制信息時，可以不在每一條控制信息中都攜帶同步信息，而是周期性地攜帶同步信息，即周期性地發送同步信息，然後，各個功率單元的單元控制器在接收到同步信息後，保存該同步信息，直至接收到新的同步信息時，才對同步信息進行更新。其中，發送同步信息的周期可以根據實際應用的需求進行設置，比如，可以兩個計算周期Ts同步一次，或者，三個計算周期Ts同步一次，等等。例如，以兩個計算周期Ts同步一次為例，參見圖3e，該圖為各個功率單元的單元控制器的載波同步後的示意圖，其中，各個功率單元的單元控制器之間，以及各功率單元與主控制器之間的同步方法具體可以如下各功率單元的單元控制器在接收到同步信息後，對同步操作過程中產生的延時進行計算，得到同步時間補償信息，然後根據該得到的同步時間補償信息對配置參數進行更新和裝載，從而完成各功率單元之間，以及各功率單元與主控制器之間的同步。此外，還需說明的是，功率單元還可以返回自身的故障狀態信息和/或其他信息給主控制器，以便主控制器進行相應的操作，在此不再贅述。304、功率單元的單元控制器從控制信息中提取出調製信號，根據調製信號和步驟303中生成的載波信號生成PWM控制信號。例如，具體可以如下功率單元I的單元控制器從控制信息中提取出調製信號，然後結合調製信號和功率單元I的單元控制器生成的載波信號1，產生PWM控制信號I ;功率單元2的單元控制器從控制信息中提取出調製信號，然後結合調製信號和功率單元2的單元控制器生成的載波信號2，產生PWM控制信號2 ;......；功率單元η的單元控制器從控制信息中提取出調製信號，然後結合調製信號和功率單元η的單元控制器生成的載波信號η，產生PWM控制信號η ；以此類推，等等。305、功率單元的單元控制器根據步驟304中生成的PWM控制信號對本功率單元的開關半導體功率器件進行控制。例如，具體可以如下功率單元I的單元控制器根據本功率單元生成的PWM控制信號對功率單元I的開關半導體功率器件進行控制；
功率單元2的單元控制器根據本功率單元生成的PWM控制信號對功率單元2的開關半導體功率器件進行控制；......功率單元η的單元控制器根據本功率單元生成的PWM控制信號對功率單元η的開關半導體功率器件進行控制；以此類推，等等。其中，單元控制器根據PWM控制信號對本功率單元的開關半導體功率器件進行控制的具體方法可參見現有技術，在此不再贅述。由上可知，本實施例採用接收主控制器發送的至少包括調製信號的控制信息，根據控制信息和功率單元的配置參數生成載波信號，然後再根據調製信號和載波信號生成PWM控制信號，最後根據PWM控制信號對功率單元的開關半導體功率器件進行控制；由於本方案傳輸的是控制信息，其體現為調製信號，而在控制上，用於傳輸調製信號的時間要求要比傳輸PWM編碼信息寬裕的多，所以，本方案可以有效降低主控制器和功率單元之間通信的帶寬要求，從而降低成本。而且，由於傳輸的不是PWM編碼信息，所以不存在PWM編碼信息解碼後的邊沿抖動問題，能夠改善系統的控制輸出效果，即採用該方案，不僅可以降低成本，而且可以從整體上提高系統的運行精度和可靠性。進一步的，由於本實施例的主控制器和功率單元之間的通信採用了全雙工的串行通信協議，所以，不僅可以提高數據傳輸的速度，而且也提高了系統的可靠性。而且，由於採用了優化的同步技術，減弱了各單元控制器時鐘信號誤差的累積效應，並同時對於同步傳輸延遲進行了優化補償，所以，可以實現良好的同步效果。實施例四、為了更好地實施以上方法，本發明實施例還相應地提供一種級聯變換器的單元控制設備(簡稱單元控制設備)，可以作為功率單元的單元控制器，如圖4a所示，該級聯變換器的單元控制設備包括接收單元401、載波生成單元402、信號生成單元403和控制單元404 ；接收單元401，用於接收主控制器發送的控制信息，其中，控制信息至少包括調製信號，該調製信號由主控制器根據上層控制算法對採集信號計算得到；當然，控制信息除了可以包括調製信號之外，還可以包括其他信息，比如同步信息等信息。載波生成單元402，用於根據接收單元401接收到的控制信息和功率單元的配置參數生成載波信號。
信號生成單元403，用於根據接收單元401接收到的調製信號和載波生成單元402生成的載波信號生成PWM控制信號。控制單元404，用於根據PWM控制信號對功率單元的開關半導體功率器件進行控制。其中，配置參數則可以包括載波周期和移相時間等參數，SP 載波生成單元402，具體用於根據控制信息、功率單元的載波周期和功率單元的移相時間生成載波信號。其中，該配置參數初始值可以由用戶或廠家進行預置，然後後續由主控制器進行更新，或者，該配置參數也可以直接由主控制器進行設置以及更新。例如，如果控制信息中包括了同步信息，則此時還可以根據所述同步信息對這些配置參數進行更新和裝載，即，如圖4b所示，該級聯變換器的單元控制設備還可以包括配置單元405 ； 配置單元405，用於根據同步信息對配置參數進行更新和裝載。例如，具體可以如下如圖4b所示，配置單元405可以包括計算子單元4051和配置子單元4052 ；計算子單元4051，用於根據所述同步信息對同步操作過程中產生的延時進行計算，得到同步時間補償信息；配置子單元4052，用於根據所述同步時間補償信息對所述配置參數進行更新和裝載。則此時，載波生成單元402，具體用於根據接收單元401接收到的控制信息，以及配置單元405更新和裝載後的配置參數生成載波信號。例如，該載波生成單元402，具體用於根據接收單元401接收到的控制信息(比如調製信號)，以及配置子單元4052更新和裝載後的配置參數(比如載波周期和移相時間等參數)生成載波信號。其中，主控制器和各單元控制器之間的通信可以採用兩線制異步串行通信協議，另外，為了得到更高的數據傳輸速度，以及提高系統的可靠性，主控制器和各單元控制器之間的通信還可以採用全雙工的工作方式。此外，主控制器和各單元控制器之間的傳輸可以採用普通的電纜作為傳輸的物理介質，也可以採用光纖等其他的介質作為傳輸的物理介質，即接收單元401，具體用於通過光纖接收主控制器發送的控制信息。其中，採用光纖的方式可以提高傳輸速度，以及提高抗幹擾能力。具體實施時，以上各個單元可以作為獨立的實體來實現，也可以進行任意組合，作為同一或若干個實體來實現。以上各個單元的具體實施可參見前面的方法實施例，在此不再贅述。由上可知，本實施例的級聯變換器的單元控制設備的接收單元401可以接收主控制器發送的至少包括調製信號的控制信息，然後由載波生成單元402根據控制信息和功率單元的配置參數生成載波信號，然後再由信號生成單元403根據調製信號和載波信號生成PWM控制信號，最後由控制單元403根據PWM控制信號對功率單元的開關半導體功率器件進行控制；由於本方案傳輸的是控制信息，其體現為調製信號，而在控制上，用於傳輸調製信號的時間要求要比傳輸PWM編碼信息寬裕的多，所以，本方案可以有效降低主控制器和功率單元之間通信的帶寬要求，從而降低成本。而且，由於傳輸的不是PWM編碼信息，所以不存在PWM編碼信息解碼後的邊沿抖動問題，能夠改善系統的控制輸出效果，即採用該方案，不僅可以降低成本，而且可以從整體上提高系統的運行精度和可靠性。實施例五、相應的，本發明實施例還提供另一種級聯變換器的主控制設備，可以作為級聯變換器的主控制器，簡稱主控制器，如圖5所示，該級聯變換器的主控制設備包括調製信號獲取單元501和發送單元502 ；調製信號獲取單元501，用於根據上層控制算法對接收到的採集信號進行採樣和計算，得到調製信號；發送單元502，用於發送控制信息給各個功率單元的單元控制器，其中，控制信息至少包括調製信號，以便級聯變換器的單元控制設備(比如單元控制器)根據該控制信息和·功率單元的配置參數生成載波信號，以及根據該調製信號和載波信號生成PWM控制信號，並根據PWM控制信號對功率單元的開關半導體功率器件進行控制。此外，發送控制信息還可以包括其他信息，比如同步信息等信息，以便級聯變換器的單元控制設備(比如單元控制器)根據所述同步信息對配置參數進行更新和裝載。具體實施時，主控制器和各單元控制器之間的通信可以採用兩線制異步串行通信協議，另外，為了得到更高的數據傳輸速度，主控制器和各單元控制器之間的通信還可以採用全雙工的工作方式。此外，主控制器和各單元控制器之間的傳輸可以採用普通的電纜作為傳輸的物理介質，也可以採用光纖等其他的介質作為傳輸的物理介質，即發送單元502，具體用於通過光纖發送控制信息給各個功率單元的單元控制器。其中，採用光纖的方式可以提高傳輸速度，以及提高抗幹擾能力。具體實施時，以上各個單元可以作為獨立的實體來實現，也可以進行任意組合，作為同一或若干個實體來實現，以上各個單元的具體實施可參見前面的方法實施例，在此不再贅述。由上可知，本實施例的級聯變換器的主控制設備的調製信號獲取單元501可以根據上層控制算法計算得到調製信號，由發送單元502將至少包括了調製信號的控制信息傳輸給功率單元的單元控制器，使得單元控制器可以根據該控制信息最終生成PWM控制信號，然後再根據PWM控制信號對功率單元的開關半導體功率器件進行控制；由於本方案傳輸的是控制信息，其體現為調製信號，而在控制上，用於傳輸調製信號的時間要求要比傳輸PWM編碼信息寬裕的多，所以，本方案可以有效降低主控制器和功率單元之間通信的帶寬要求，從而降低成本。而且，由於傳輸的不是PWM編碼信息，所以不存在PWM編碼信息解碼後的邊沿抖動問題，能夠改善系統的控制輸出效果，即採用該方案，不僅可以降低成本，而且可以從整體上提高系統的運行精度和可靠性。實施例六、相應的，本發明實施例還相應地提供一種級聯變換器，包括本發明實施例提供的任一種級聯變換器的單元控制設備，該級聯變換器的單元控制設備可作為級聯變換器中的功率單元的單元控制器。其中，功率單元可以包括單元控制器和開關半導體功率器件等器件。
級聯變換器的單元控制設備，比如單元控制器，用於接收主控制器發送的控制信息，其中，該控制信息至少包括調製信號，根據控制信息和功率單元的配置參數生成載波信號，根據該調製信號和載波信號生成PWM控制信號，根據PWM控制信號對功率單元的開關半導體功率器件進行控制。其中，配置參數可以包括載波周期和移相時間等參數，配置參數的初始值可以由用戶或廠家進行預置，然後後續由主控制器進行更新，或者，該配置參數也可以直接由主控制器進行設置以及更新。其中，該控制信息除了可以包括調製信號之外，還可以包括其他信息，比如同步信息等信息，其中，同步信息用於控制主控制器和各個單元控制器之間的同步，以及用於控制各個單元控制器之間的同步，即:級聯變換器的單元控制設備，比如單元控制器，還用於根據同步信息對配置參數進行更新和裝載。例如，具體可以根據同步信息對同步操作過程中產生的延時進行計算，得到同步時間補償信息，然後根據所述同步時間補償信息對所述配置參數進行更新和裝載。 如果配置參數已經進行了更新，則此時，級聯變換器的單元控制設備具體可以根據接收到的控制信息、以及更新和裝載後的配置參數生成載波信號。例如，具體可以根據接收到的控制信息(比如控制信息中的調製信號)、以及更新和裝載後的配置參數(比如更新和裝載後的載波周期和移相時間等參數)生成載波信號。此外，該級聯變換器還可以包括級聯變換器的主控制設備，作為級聯變換器中的主控制器。級聯變換器的主控制設備，比如主控制器，用於根據上層控制算法對採集信號進行採樣和計算，得到調製信號，發送控制信息給級聯變換器的單元控制設備，比如，發送控制信息給各個功率單元的單元控制器。以上各個設備的具體實施可參見前面的實施例，在此不再贅述。由上可知，本實施例級聯變換器中的主控制設備(比如主控制器)可以根據上層控制算法計算得到調製信號，然後將至少包括了調製信號的控制信息傳輸給功率單元的單元控制器，由單元控制器根據該控制信息最終生成PWM控制信號，然後再根據PWM控制信號對功率單元的開關半導體功率器件進行控制；由於本方案傳輸的是控制信息，其體現為調製信號，而在控制上，用於傳輸調製信號的時間要求要比傳輸PWM編碼信息寬裕的多，所以，本方案可以有效降低主控制器和功率單元之間通信的帶寬要求，從而降低成本。而且，由於傳輸的不是PWM編碼信息，所以不存在PWM編碼信息解碼後的邊沿抖動問題，能夠改善系統的控制輸出效果，即採用該方案，不僅可以降低成本，而且可以從整體上提高系統的運行精度和可靠性。本領域普通技術人員可以理解上述實施例的各種方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關的硬體來完成，該程序可以存儲於一計算機可讀存儲介質中，存儲介質可以包括只讀存儲器(ROM, Read Only Memory)、隨機存取記憶體(RAM, RandomAccess Memory)、磁碟或光碟等。以上對本發明實施例所提供的一種級聯變換器的控制方法和相關設備進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對於本領域的技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式
及應用範圍上均會有改變 之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
權利要求
1.一種級聯變換器的控制方法，其特徵在於，包括 接收主控制器發送的控制信息，所述控制信息至少包括調製信號； 根據所述控制信息和功率單元的配置參數生成載波信號； 根據所述調製信號和載波信號生成脈衝 寬度調製PWM控制信號； 根據PWM控制信號對功率單元的開關半導體功率器件進行控制。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述控制信息還包括同步信息，則所述根據所述控制信息和功率單元的配置參數生成載波信號之前，還包括 根據所述同步信息對所述配置參數進行更新和裝載； 則所述根據所述控制信息和功率單元的配置參數生成載波信號具體為根據所述控制信息，以及更新和裝載後的配置參數生成載波信號。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述根據所述同步信息對所述預置參數進行更新和裝載，包括 根據所述同步信息對同步操作過程中產生的延時進行計算，得到同步時間補償信息； 根據所述同步時間補償信息對所述配置參數進行更新和裝載。
4.根據權利要求I至3任一項所述的方法，其特徵在於，所述配置參數包括載波周期和移相時間，則所述根據所述控制信息和功率單元的配置參數生成載波信號包括 根據所述控制信息、功率單元預置的載波周期和功率單元預置的移相時間生成載波信號。
5.一種級聯變換器的單元控制設備，用於對所述變換器中功率單元的開關半導體功率器進行控制，其特徵在於，包括 接收單元，用於接收主控制器發送的控制信息，所述控制信息至少包括調製信號； 載波生成單元，用於根據所述控制信息和功率單元的配置參數生成載波信號； 信號生成單元，用於根據所述調製信號和載波信號生成脈衝寬度調製PWM控制信號； 控制單元，用於根據PWM控制信號對功率單元的開關半導體功率器件進行控制。
6.根據權利要求5所述的級聯變換器的單元控制設備，其特徵在於，所述控制信息還包括同步信息，則該級聯變換器的單元控制設備還包括配置單元； 配置單元，用於根據所述同步信息對所述配置參數進行更新和裝載； 則所述載波生成單元，具體用於根據所述控制信息，以及更新和裝載後的配置參數生成載波信號。
7.根據權利要求6所述的級聯變換器的單元控制設備，其特徵在於，所述配置單元包括計算子單元和配置子單元； 計算子單元，用於根據所述同步信息對同步操作過程中產生的延時進行計算，得到同步時間補償信息； 配置子單元，用於根據所述同步時間補償信息對所述配置參數進行更新和裝載。
8.根據權利要求5至7任一項所述的級聯變換器的單元控制設備，其特徵在於，所述配置參數包括載波周期和移相時間，則 所述載波生成單元，具體用於根據所述控制信息、功率單元預置的載波周期和功率單元預置的移相時間生成載波信號。
9.根據權利要求5至7任一項所述的級聯變換器的單元控制設備，其特徵在於，所述接收單元，具體用於通過光纖接收主控制器發送的控制信息。
10.一種級聯變換器，其特徵在於，包括主控制器和功率單元，所述功率單元包括單元控制器和開關半導體功率器件； 所述主控制器，用於根據上層控制算法對採集信號進行採樣和計算，得到調製信號，發送控制信息給單元控制器，所述控制信息至少包括調製信號； 單元控制器，用於接收主控制器發送的控制信息，根據控制信息和功率單元的配置參數生成載波信號，根據所述調製信號和載波信號生成脈衝寬度調製PWM控制信號，根據PWM控制信號對功率單元的開關半導體功率器件進行控制。
全文摘要
本發明實施例公開了一種級聯變換器的控制方法和相關設備。本發明實施例採用接收主控制器發送的至少包括調製信號的控制信息，根據控制信息和功率單元的配置參數生成載波信號，然後再根據調製信號和載波信號生成PWM控制信號，最後根據PWM控制信號對功率單元的開關半導體功率器件進行控制。採用該方案，不僅可以有效降低主控制器和功率單元之間通信的帶寬要求，降低成本，而且可以從整體上提高系統的運行精度和可靠性。
文檔編號H02M1/092GK102780385SQ20121026401
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月27日 優先權日2012年7月27日
發明者李明才, 郭曉兵 申請人:華為技術有限公司