计及石英晶振频率偏差的并网变流器PWM仿真方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了计及石英晶振频率偏差的并网变流器PWM仿真方法及系统，包括：频率偏差生成模块、频率同步模块、三角波发生器；频率偏差生成模块被配置为：接收环境温度，输出温度对频率所造成的频率偏差；所述频率同步模块被配置为：对频率偏差进行采样，采样时间需与三角波发生器的仿真步长保持同步，以使偏差信号与三角波发生器的频率同步；所述三角波发生器被配置为：输入为采样后的偏差频率信号，接收输入信号后产生PWM三角波的频率偏差，基于频率偏差获得实际输出的三角波频率。偏差获得实际输出的三角波频率。偏差获得实际输出的三角波频率。

【技术实现步骤摘要】
计及石英晶振频率偏差的并网变流器PWM仿真方法及系统


[0001]本专利技术属于PWM仿真
，尤其涉及计及石英晶振频率偏差的并网变流器PWM仿真方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]石英晶振，即用石英材料做成的石英晶体谐振器，是并网变流器控制系统中不可缺少的组成部分，位于微型处理器上的石英晶振生成对换流器有控制作用的PWM三角波，其具有稳定度高的特点，在电子
中一直占有重要的地位。然而，晶振的频率并不是一成不变的，其具有温度敏感性，易受到环境温度的影响而发生变化。晶振频率的变化会影响PWM三角波频率的变化，导致换流器的输出频率会产生随机波动，每台并网换流器由不同的微型处理器控制，不同处理器在工作时的晶振频率不同，导致并网运行时不同变流器偏差进行叠加，产生随机的纹波。石英晶振依据不同的应用领域及工作温度需求，产生了许多不同的石英切割角度种类，最常用的切割方式是AT切，以室温25℃作为相对零点，AT切的最大优点是使晶振频率随温度的变化呈一条三次曲线。
[0004]现有的仿真软件中，三角波发生器是常用的PWM三角波生成设备，PWM三角波生成是新能源换流器、并网装备等仿真模型中必不可少的环节。然而，仿真软件中的三角波生成器使用计算机时钟，只能输出固定频率，其结果是理想状态下的，与实际情况严重不符，导致仿真结果与实测结果存在偏差，例如，多台并网装备工作时所产生的高频谐波会随机叠加，而仿真中无法复现该现象。
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技术实现思路

[0005]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了计及石英晶振频率偏差的并网变流器PWM仿真方法，用于在仿真中模拟石英晶振的温度
‑
频率特性生成PWM三角波。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
[0007]第一方面，公开了计及石英晶振频率偏差的并网变流器PWM仿真系统，包括：频率偏差生成模块、频率同步模块、三角波发生器；
[0008]频率偏差生成模块被配置为：接收环境温度，输出温度对频率所造成的频率偏差；
[0009]所述频率同步模块被配置为：对频率偏差进行采样，采样时间需与三角波发生器的仿真步长保持同步，以使采样获得的偏差频率信号与三角波发生器的频率同步；
[0010]所述三角波发生器被配置为：输入为采样后的偏差频率信号，接收输入信号后产生PWM三角波的频率偏差，基于频率偏差获得实际输出的三角波频率。
[0011]作为进一步的技术方案，所述频率偏差生成模块针对环境温度值，根据AT切型石英晶振温度
‑
频率特性曲线输出对应的晶振频率偏差值Δp。
[0012]作为进一步的技术方案，AT切型石英晶振温度
‑
频率特性曲线具体生成步骤为：
[0013]设置石英晶振AT切角的偏差参数Δθ；
[0014]拟合出不同的Δθ值所对应的温度
‑
频率特性曲线上的极值T
m.left
、T
m.right
；
[0015]基于极值T
m.left
、T
m.right
获得拐点左右两条二次曲线上极值点的坐标；
[0016]基于获得的坐标数据获得三次曲线拆分后的两条二次曲线的系数，两条二次曲线合并后即为所求的三次特性曲线。
[0017]第二方面，公开了计及石英晶振频率偏差的并网变流器PWM仿真方法，包括：
[0018]基于所处的环境温度，输出环境温度对频率所造成的偏差；
[0019]将偏差信号与三角波发生器的频率同步，即偏差信号采样时间与三角波发生器步长保持相同；
[0020]三角波发生器的输入为采样后的偏差频率信号，设定初始的三角波频率，接收信号后产生PWM三角波的频率偏差，得到实际输出的三角波频率。
[0021]以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0022]本专利技术模拟了AT切型石英晶振的温度
‑
频率特性曲线，复现了其晶振频率随温度的变化情况，使用后可使仿真的实验结果更贴近实际。通过简易的流程就可以控制输出的三角波频率，适用于多种不同的并网变流器应用场合。
[0023]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0024]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0025]图1为本专利技术一种模拟晶振温度
‑
频率特性的换流器PWM设计示意框图；
[0026]图2为本专利技术参照的AT切型石英晶振温度
‑
频率特性曲线图；
[0027]图3为三角波发生器的程序流程框图；
[0028]图4为本专利技术的三角波发生器中载波高度H的设置原理图；
[0029]图5为本专利技术的三角波发生器在变化的温度下输出的PWM波形图。
具体实施方式
[0030]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0031]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。
[0032]在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0033]实施例一
[0034]系统构成整体框图如图1所示，本实施例公开了计及石英晶振频率偏差的并网变流器PWM仿真系统，主要包括频率偏差生成模块、频率同步模块、三角波发生器。
[0035]频率偏差生成模块与三角波发生器由函数程序组成。频率偏差生成模块的输入为环境温度T，输出为温度对频率所造成的偏差Δp，其为频率偏差放大106后与额定频率的比
值。
[0036]频率同步模块分别连接频率偏差生成模块与三角波发生器，采样频率偏差生成模块的输出Δp后得到偏差信号U(t)，将偏差信号U(t)与三角波发生器的频率同步，即偏差信号采样时间与三角波发生器步长保持相同，为T
s
。
[0037]三角波发生器的输入为采样后的偏差频率信号，设定初始的三角波频率为F
tri
，接收信号后产生PWM三角波的频率偏差Δf，则实际输出的三角波频率为F
s
。
[0038]其中，仿真设计中还设置了石英晶振AT切角的偏差参数Δθ，调节Δθ的值可以改变石英晶振的温度
‑
频率特性曲线。
[0039]具体的，频率偏差生成模块通过输入石英晶振所处的环境温度值，根据AT切型石英晶振温度
‑
频率特性曲线输出对应的晶振频率偏差值Δp，参照的AT切型石英本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.计及石英晶振频率偏差的并网变流器PWM仿真系统，其特征是，包括：频率偏差生成模块、频率同步模块、三角波发生器；频率偏差生成模块被配置为：接收环境温度，输出温度对频率所造成的频率偏差；所述频率同步模块被配置为：对频率偏差进行采样，采样时间需与三角波发生器的仿真步长保持同步，以使偏差信号与三角波发生器的频率同步；所述三角波发生器被配置为：输入为采样后的偏差频率信号，接收输入信号后产生PWM三角波的频率偏差，基于频率偏差获得实际输出的三角波频率。2.如权利要求1所述的计及石英晶振频率偏差的并网变流器PWM仿真系统，其特征是，所述频率偏差生成模块针对环境温度值，根据AT切型石英晶振温度
‑
频率特性曲线输出对应的晶振频率偏差值Δp。3.如权利要求1或2所述的计及石英晶振频率偏差的并网变流器PWM仿真系统，其特征是，所述频率偏差生成模块输出为温度对频率所造成的偏差Δp，其为频率偏差放大106后与额定频率的比值。4.如权利要求2所述的计及石英晶振频率偏差的并网变流器PWM仿真系统，其特征是，AT切型石英晶振温度
‑
频率特性曲线具体生成步骤为：设置石英晶振AT切角的偏差参数Δθ；拟合出不同的Δθ值所对应的温度
‑
频率特性曲线上的极值T
m.left
、T
m.right
；基于极值T
m.left
、T
m.right
获得拐点左右两条二次曲线上极值点的坐标；基于获得的坐标数据获得三次曲线拆分后的两条二...

【专利技术属性】
技术研发人员：许涛，曹亚越，高峰，方旌扬，田昊，周康佳，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：