本發明創造涉及新能源發電領域，特別是一種多逆變器并聯發電的載波同步方法。對于本發明創造使用的方法，可以通過建立功能模塊，組合成功能模塊構架，由存儲在計算機可讀存儲介質中的計算機程序來實施。

背景技術：

如圖1所示，在逆變器中，cpu分別輸出pwm至各個開關管q1-q6、q1^'-q6^'的基極,通過pwm控制各個開關管的通斷從而實現逆變器的逆變過程。為提高效率和節省成本，通常將至少兩臺逆變器用副邊繞組雙分裂變壓器t代替原每個逆變器的輸出變壓器，從而組成圖1所示的并聯發電系統。

在圖1所示的并聯發電系統中，由于太陽能電池板邊框與地之間有較大的寄生電容c3，c4，輸出濾波電容c2在高頻工作下與地會產生寄生電容c5，且若變壓器制造工藝不一致則會引起的副邊繞組t1，t2之間耦合電容c6過大，此時在兩臺逆變器載波不同步的條件下，并聯發電系統會在c3-c6-c3’-gnd之間或者在c5-c6-c5’-gnd之間形成環流，其中前者會引起母線電壓虛高，mppt搜索不準，而后者會引起輸出濾波電容c2電流過大，從而引起輸出濾波電容c2發熱嚴重甚至燒毀。

目前，要抑制并聯系統之間的環流，需要在并聯發電系統中外加復雜的主從控制架構，且需要加入載波同步信號線，其工作過程為主機固定載波周期并通過載波同步信號線發出固定高頻的方波，從機根據方波調整自身載波周期，使主從機之間的載波同步。

然，由于該方法需要前期預留載波同步功能且需要增加復雜的硬件，而很多舊一代的逆變器在設計前期一般不會預留載波同步功能（即載波同步控制信號線），因此該方法不能應用在舊一代的逆變器身上。

技術實現要素：

為了改善現有技術中的不足，本發明提出一種多逆變器并聯發電的載波同步方法和裝置，無需外加復雜的主從控制架構，即可實現兩臺逆變器之間的載波同步，改善兩臺逆變器之間的環流問題。

為實現上述目的，本發明創造提供以下技術方案：

提供一種多逆變器并聯發電的載波同步方法，包括載波同頻步驟,使逆變器c1的載波頻率和相并聯的其他逆變器的載波頻率相同，還包括載波調整步驟：若逆變器c1輸出的載波在相位上滯后于電網波形，則縮短其載波周期，即加快其載波頻率；若逆變器c1輸出的載波在相位上超前于電網波形，則延長其載波周期，即減慢其載波頻率。

進一步地，包括相位判斷步驟：根據從電網過零點的發生時刻t0到隨后首個載波峰值的發生時刻t1所用的時長t1與載波周期之間的關系，來判斷載波在相位上是滯后于電網波形還是超前于電網波形。

進一步地，相位判斷步驟判斷的方式是判斷從電網過零點的發生時刻t0到隨后首個載波峰值的發生時刻t1所用的時長t1是否小于載波周期的一半，若是則判斷載波在相位上滯后于電網波形，若否則判斷載波在相位上超前于電網波形。

進一步地，包括捕獲步驟：采集用電網波形比較所生成的方波的上升沿，以得到所述電網過零點的發生時刻t0。

進一步地，包括捕獲計時步驟：在捕獲中斷的過程中從電網過零點的發生時刻t0開始計時，在電網過零點后的首個pwm中斷的過程中讀取此時的計時值tsctr，則tsctr為所述時長t1。

進一步地，包括增量設置步驟：對pwm周期寄存器值tbprd進行加法操作以延長載波周期，對pwm周期寄存器值tbprd進行減法操作以縮短載波周期。

進一步地，包括增量設置步驟：根據從電網過零點的發生時刻t0到隨后首個載波峰值的發生時刻t1所用的時長t1來設置載波周期的增量delatt，時長t1小于載波周期的一半時，時長t1與delatt正相關；時長t1大于載波周期的一半時，時長t1與delatt負相關。

進一步地，包括頻率計算步驟：根據電網波形的電網頻率來計算pwm的載波頻率，根據載波頻率計算pwm周期寄存器值tbprd。

還提供一種多逆變器并聯發電的載波同步裝置，包括載波同頻裝置，其使逆變器c1的載波頻率和其他逆變器的載波頻率相同，其特征在于：還包括載波調整裝置，其若逆變器c1輸出的載波在相位上滯后于電網波形，則縮短其載波周期，即加快其載波頻率；若逆變器c1輸出的載波在相位上超前于電網波形，則延長其載波周期，即減慢其載波頻率。

進一步地，包括相位判斷裝置，其根據從電網過零點的發生時刻t0到隨后首個載波峰值的發生時刻t1所用的時長t1與載波周期之間的關系，來判斷載波在相位上是滯后于電網波形還是超前于電網波形。

進一步地，相位判斷裝置判斷的方式是判斷從電網過零點的發生時刻t0到隨后首個載波峰值的發生時刻t1所用的時長t1是否小于載波周期的一半，若是則判斷載波在相位上滯后于電網波形，若否則判斷載波在相位上超前于電網波形。

進一步地，包括捕獲裝置，其采集用電網波形比較所生成的方波的上升沿，以得到所述電網過零點的發生時刻t0。

進一步地，包括捕獲計時裝置和pwm讀取裝置，捕獲計時裝置在捕獲中斷的過程中從電網過零點的發生時刻t0開始計時，pwm讀取裝置在電網過零點后的首個pwm中斷的過程中讀取此時的計時值tsctr，則tsctr為所述時長t1。

進一步地，載波調整裝置包括寄存器值變化裝置，其對pwm周期寄存器值tbprd進行加法操作以延長載波周期，對pwm周期寄存器值tbprd進行減法操作以縮短載波周期。

進一步地，包括增量設置裝置，其根據從電網過零點的發生時刻t0到隨后首個載波峰值的發生時刻t1所用的時長t1來設置載波周期的增量delatt，時長t1小于載波周期的一半時，時長t1與delatt正相關；時長t1大于載波周期的一半時，時長t1與delatt負相關。

進一步地，包括頻率計算裝置，其根據電網波形的電網頻率來計算pwm的載波頻率，根據載波頻率計算pwm周期寄存器值tbprd。

在本發明創造中，假設逆變器有兩個，其中一個逆變器通過對比判斷出：在相位上其pwm中斷時刻所處的位置位于電網波形過零點的左側，另一個逆變器通過對比判斷出：在相位上其pwm中斷時刻所處的位置位于電網波形過零點的右側，由于，pwm中斷時刻在過零點右側的表示其在相位上是“滯后者”，pwm中斷時刻在過零點左側的表示其在相位上是“超前者”，那么“滯后者”就縮短其載波周期（加快其載波頻率），使其pwm中斷時刻在相位上向左移動，以“追上再超越”“超前者”，而“超前者”則延長其載波周期（減慢其載波頻率），使其pwm中斷時刻在相位上向右移動，以“等待”“滯后者”，由于在電氣應用中允許有誤差的存在，此時僅需控制“超前者”和“滯后者”的載波周期的增量大小，保證在一個電網周期內，不管是在相位上還是在頻率上，“超前者”和“滯后者”之間的大部分差距均在誤差允許范圍內，則可視為實現兩個逆變器之間的載波達到工程意義上的同頻同相，即達到載波同步。與現有技術相比，本發明創造無需外加傳統中復雜的主從控制架構，也可實現兩臺逆變器之間的載波同步，改善兩臺逆變器之間的環流問題。

附圖說明

圖1為現有技術的并聯發電系統的電路圖。

圖2為本發明創造的載波同步方法運行時的波形示意圖。

具體地，圖2中的a波形為電網a相電的模擬電壓，b波形為模擬電壓比較出來的方波，c波形為捕獲寄存器的累計波形，d波形為分別在過零點左側和右側的載波波形。

圖3為載波波形的校正過程的示意圖。

圖4為本方法運行的流程圖。

具體實施方式

參考圖2，為了實現并聯發電系統的載波同步，本發明創造在硬件上無需外加復雜的主從控制架構，僅需在圖1所示的并聯發電系統中外加一個比較器即可。具體地，將一路逆變器稱為c1，c1的控制器稱為cpu_1，另一路逆變器稱為c2，c2的控制器稱為cpu_2，則cpu_1和cpu_2的捕獲引腳均通過同一個外加的比較器與變壓器的a相電線輸入端ain電連接，此時比較器將將a相電線輸入端ain處的電網波形（即圖2的a波形）轉變成方波（即圖2的b波形）并傳輸給各個cpu，方波的上升沿即為電網的過零點所在位置。

由于cpu_1和cpu_2的工作過程基本相同，下文僅對cpu_1進行描述，而不再對cpu_2進行贅述。

參考圖4，本系統在工作時，cpu_1設置并啟動其內部的捕獲寄存器，當捕獲引腳接收到方波的上升沿（即為電網電壓過零點）時，cpu_1進入捕獲中斷ecap_int。如圖2中的c波形所示，在捕獲中斷的進程中，cpu_1先讀取在上個方波周期中捕獲中斷寄存器累計的計數值tsctr，然后對捕獲標志位ecap_flag置1，并重新累計tsctr。每一次進入捕獲中斷ecap_int，cpu_1均讀取tsctr，然后根據tsctr來實時計算電網頻率。通過捕獲寄存器對電網a相電進行周期計時，從而實時獲知電網頻率。

cpu_1算出電網頻率后，用電網頻率乘以pwm的載波比從而計算出pwm的載波頻率，具體地，為適應電網頻率變化的情況，各個逆變器發波均采用固定調制比方式，即載波頻率=電網頻率*載波比，假設算得的電網頻率為50hz，固定設置的載波比為60，則載波頻率=50*60=3000。由于cpu_1和cpu_2從同個比較器輸出端獲取信號，因此cpu_1和cpu_2計得相同電網頻率相同，cpu_1和cpu_2根據電網頻率計算出的載波頻率也是相同的。

cpu_1算出載波頻率后，根據載波頻率計算pwm周期寄存器值tbprd，將tbprd寫入pwm周期寄存器，然后啟動pwm。pwm被啟動后，pwm周期寄存器會從零開始累計，累計到tbprd時pwm周期寄存器發生溢出從而觸發pwm中斷，pwm中斷被觸發時載波升至峰值。

在pwm中斷進程中，cpu_1若檢測到ecap_flag為0則退出中斷，否則將ecap_flag清零，然后從捕獲中斷寄存器中讀取此時的tsctr（即從電網過零點的發生時刻t0t0到隨后首個載波峰值的發生時刻t1所用的時長t1），將tsctr與tbprd進行比較，從而判斷pwm中斷時刻是在電網過零點的左側還是右側。例如：

如圖2中的d波形所示，其中三角波d1、d2分別表示cpu_1輸出的載波的兩種狀態。假設捕獲寄存器的時鐘和pwm寄存器的時鐘一致，則：

在載波d1中，當波形上升至峰值點pwm_int1處時，pwm周期寄存器發生溢出，cpu_1進入pwm中斷。在pwm中斷進程中，由于是過零點后的第一次pwm中斷（cpu_1會在過零點時觸發的捕獲中斷ecap_int中將ecap_flag置1，而在pwm中斷中將ecap_flag清零），cpu_1會檢測到ecap_flag為1從而繼續執行pwm中斷，此時，cpu_1從捕獲中斷寄存器中讀取tsctr1，然后將tsctr1與tbprd進行比較得出0≤tsctr1≤tbprd，則cpu_1判斷pwm中斷時刻pwm_int1在電網過零點的右側。

在載波d2中，當波形上升至峰值點pwm_int2_1處時，pwm周期寄存器發生溢出，cpu_1進入pwm中斷。此時cpu_1在運行pwm中斷的進程中，由于并非是過零點后的第一次pwm中斷，ecap_flag已經被在此之前的pwm中斷清零，因此cpu_1會檢測到ecap_flag為0從而退出pwm中斷。而當波形上升至峰值點pwm_int2_2處時，cpu_1再次進入pwm中斷，此時檢測到ecap_flag為1，cpu_1從捕獲中斷寄存器中讀取此時的tsctr2，然后將tsctr2與tbprd進行比較得出tbprd≤tsctr2≤2*tbprd，則cpu_1判斷pwm中斷時刻pwm_int2在電網過零點的左側。

參考圖3，為使cpu_1和cpu_2的載波同相，只需約定各個cpu的pwm中斷時刻與電網過零點對齊（在誤差允許的范圍內即可視為對齊）。例如，假設cpu_1的pwm中斷時刻在過零點右側，如pwm_int3，由于坐標系的橫坐標為時間，pwm_int3在過零點右側則相當于其在相位上是“滯后者”，假設cpu_2的pwm中斷時刻pwm_int在過零點左側，如pwm_int4，則相當于其在相位上是“超前者”。此時，可對cpu_1的pwm周期寄存器值tbprd減去一次deltat的絕對值（同一個pwm中斷中僅減一次），使cpu_1輸出的載波的周期縮短，pwm_int3在相位上向左移動，相當于“滯后者”縮短其載波周期，加快其載波頻率，以“追上再超越”“超前者”。而對cpu_2的pwm周期寄存器值tbprd加上一次deltat的絕對值（同一個pwm中斷中僅加一次），使cpu_2輸出的載波的周期延長，pwm_int4在相位上向右移動，相當于“超前者”延長其載波周期，減慢其載波頻率，以“等待”“滯后者”，由于在電氣應用中允許有誤差的存在，此時僅需控制deltat的大小，保證在一個電網周期內，不管是在相位上還是在頻率上，“超前者”和“滯后者”之間的大部分差距d均在誤差允許范圍內，則可視為實現cpu_1和cpu_2的載波達到工程意義上的同頻同相，即達到載波同步，從而改善兩個逆變器之間的環流問題。

其中，為兼容載波同步的速度和載波同步的可靠性，deltat的選取原則以最小單位為基準，其控制流程如圖3所示，當檢測到0≤tsctr≤tbprd，則進一步判斷tsctr是處于0≤tsctr≤0.5*tbprd區域還是處于0.5*tbprd≤tsctr≤tbprd區域，從而選取deltat是等于1還是等于2。當檢測到tbprd≤tsctr≤2*tbprd，則進一步判斷tsctr是處于tbprd≤tsctr≤1.5*tbprd區域還是處于1.5*tbprd≤tsctr≤2*tbprd區域，從而選取deltat是等于-1還是等于-2。

進一步地，由于變壓器繞組t1-t之間的相位差不同于變壓器繞組t2-t之間的相位差，使變壓器輸出端（即電網電壓）和捕獲中斷ecap_int存在相位差deltad，因而上述步驟只能保證pwm_int3和pwm_int4有固定相位差0~deltad，所以還需要對該相位差進行補償，其補償范圍為0°~360°，對應要寫入cpu里的相位補償值tcmp范圍為0~8333*2。由于實際應用中無法具體測量deltad值，且各逆變器輸出的載波同步時逆變器之間的環流最小，因此在相位補償值tcmp整定過程中，可通過實時測量流過電容c2或電容c2’的電流i,當i最小時，可認為tcmp為合適的相位補償值。獲得相位補償值tcmp后，可在判斷pwm中斷時刻是在電網過零點的左側還是右側時，在判斷條件中加入相位補償值tcmp，使得判斷的基準產生偏移以彌補由于變壓器輸出端和捕獲中斷ecap_int存在相位差所帶來的誤差。參考圖4，具體地，加入相位補償值tcmp后的判斷條件變為：若tcmp≤tsctr≤（0.5*tbprd）+tcmp，則表示pwm中斷時刻在電網過零點的右側，此時將deltat設為1；若（0.5*tbprd）+tcmp≤tsctr≤tbprd+tcmp，則表示pwm中斷時刻在電網過零點的右側，此時將deltat設為2；若tbprd+tcmp≤tsctr≤（1.5*tbprd）+tcmp，則表示pwm中斷時刻在電網過零點的左側，此時將deltat設為-1；若（1.5*tbprd）+tcmp≤tsctr≤（2*tbprd）+tcmp，則表示pwm中斷時刻在電網過零點的左側，此時將deltat設為-2。

通過上述的方法，很好實現各個逆變器之間的載波同步，減小各個逆變器間的差模環流。

需要說明的是，cpu每一次進入其捕獲中斷ecap_int中時，都會重新檢測其pwm_int是在過零點的左側還是右側，然后重新在相位上移動。此外，應當理解的是，cpu_1和cpu_2的捕獲引腳除了電連接同一個比較器外，也可以是cpu_1和cpu_2的捕獲引腳分別電連接不同的比較器。同理，比較器的連接方式也不局限于與變壓器的a相電線輸入端ain電連接。

對于本發明創造使用的方法，可以通過建立功能模塊，組合成功能模塊構架，由存儲在計算機可讀存儲介質中的計算機程序來實施。

最后，以上實施例僅用以說明本發明創造的技術方案，而非對本發明創造保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發明創造作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明創造的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明創造技術方案的實質和范圍。