本發(fā)明涉及電氣設(shè)備控制技術(shù)，尤其涉及一種四象限變流器的電流采樣電路及方法。

背景技術(shù)：

四象限變流器是電力機(jī)車交-直-交傳動(dòng)系統(tǒng)中的新型電源側(cè)變流器，具有很高的基波功率因數(shù)、較低的諧波電流干擾和優(yōu)異的再生制動(dòng)性能。隨著四象限變流器應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，會(huì)要求增大四象限變流器的功率。當(dāng)四象限變流器的功率增大時(shí)，絕緣柵雙極型晶體管(insulatedgatebipolartransistor，igbt)器件的電壓和功率隨之增大。受高壓大功率igbt器件開關(guān)損耗及溫升制約，需要降低四象限變流器的開關(guān)頻率。

在實(shí)際工程應(yīng)用中，四象限變流器網(wǎng)側(cè)電流的采樣通常是在脈寬調(diào)制載波的波谷處啟動(dòng)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(analog-to-digitalconverter，adc)來(lái)進(jìn)行電流采樣。然而，現(xiàn)有的四象限變流器的低開關(guān)頻率會(huì)導(dǎo)致采樣頻率降低，造成采樣電流嚴(yán)重失真，無(wú)法獲取較好的采樣電流波形。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種四象限變流器的電流采樣電路及方法，以克服低開關(guān)頻率導(dǎo)致現(xiàn)有的四象限變流器由于低開關(guān)頻率會(huì)導(dǎo)致采樣頻率降低進(jìn)而無(wú)法獲取較好的電流波形的問(wèn)題。

第一方面，本發(fā)明提供一種四象限變流器的電流采樣電路包括：第一計(jì)數(shù)器、第二計(jì)數(shù)器、比較器以及采樣器，所述第一計(jì)數(shù)器與所述第二計(jì)數(shù)器皆與所述比較器電連接，所述比較器還與所述四象限變流器的功率開關(guān)組電連接，所述第二計(jì)數(shù)器還與所述采樣器電連接，所述采樣器與采樣調(diào)理電路電連接，所述采樣調(diào)理電路與所述四象限變流器的功率開關(guān)組電連接，其中所述第一計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)參數(shù)包括：第一初值phase1和第一最大值prd1，0≤phase1<prd1，phase1為正整數(shù)，prd1＝0.5×fc/f，fc為所述四象限變流器的開關(guān)頻率，f為所述第一計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)頻率，且所述第一計(jì)數(shù)器采用增減計(jì)數(shù)方式，所述第一計(jì)數(shù)器的初始計(jì)數(shù)方向?yàn)閐1，其中d1＝1為增計(jì)數(shù)，d1＝-1為減計(jì)數(shù)，所述第二計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)參數(shù)包括：第二初值phase2和第二最大值prd2，0≤phase2<prd2，phase2為正整數(shù)；其中

所述第二計(jì)數(shù)器采用增減計(jì)數(shù)方式時(shí)，prd2＝prd1/4，第二初值phase2由phase1-d1*td*fc確定，td為所述采樣調(diào)理電路的延時(shí)時(shí)間，當(dāng)所述第二計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到0，所述采樣器對(duì)電網(wǎng)側(cè)的交流電流進(jìn)行采樣；

或者

所述第二計(jì)數(shù)器采用增計(jì)數(shù)方式或減計(jì)數(shù)方式時(shí)，prd2＝prd1/2，第二初值phase2由phase1-d1*td*fc確定，td為所述采樣調(diào)理電路的延時(shí)時(shí)間，當(dāng)所述第二計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到0或第二最大值prd2時(shí)，所述采樣器對(duì)電網(wǎng)側(cè)的交流電流進(jìn)行采樣。

第二方面，本發(fā)明提供一種四象限變流器的電流采樣方法，所述方法通過(guò)如上所述的電流采樣電路實(shí)現(xiàn)，所述方法包括：

控制所述第一計(jì)數(shù)器和所述第二計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)；

若所述第二計(jì)數(shù)器采用增減計(jì)數(shù)方式，在所述第二計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到0時(shí)，控制所述采樣器對(duì)電網(wǎng)側(cè)的交流電流進(jìn)行采樣；

若所述第二計(jì)數(shù)器采用增計(jì)數(shù)方式或減計(jì)數(shù)方式，在所述第二計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到0或第二最大值prd2時(shí)，控制所述采樣器對(duì)電網(wǎng)側(cè)的交流電流進(jìn)行采樣。

可選地，所述控制所述第一計(jì)數(shù)器和所述第二計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)之前，還包括：

向所述采樣調(diào)理電路輸入階躍測(cè)試信號(hào)，并記錄輸入所述階躍測(cè)試信號(hào)的輸入時(shí)間；

獲取所述采樣調(diào)理電路對(duì)所述階躍測(cè)試信號(hào)進(jìn)行采樣后的信號(hào)的輸出時(shí)間；

根據(jù)所述輸出時(shí)間和所述輸入時(shí)間，得到所述采樣調(diào)理電流的延時(shí)時(shí)間td。

可選地，若所述第二計(jì)數(shù)器采用增減計(jì)數(shù)方式，所述方法還包括：

獲取所述第一計(jì)數(shù)器的初始計(jì)數(shù)方向d1；

獲取的商q和余數(shù)r；

當(dāng)q為偶數(shù)時(shí)，設(shè)置第二計(jì)數(shù)器的第二初值phase2＝|r|，所述第二計(jì)數(shù)器的初始計(jì)數(shù)方向其中d2＝1為增計(jì)數(shù)，d2＝-1為減計(jì)數(shù)；

當(dāng)q為奇數(shù)時(shí)，設(shè)置第二計(jì)數(shù)器的第二初值phase2＝prd2-|r|，所述第二計(jì)數(shù)器的初始計(jì)數(shù)方向其中d2＝1為增計(jì)數(shù)，d2＝-1為減計(jì)數(shù)。

可選地，所述四象限變流器采用spwm調(diào)制，具體為如下中的任一：

單極性spwm調(diào)制、單極性倍頻spwm調(diào)制以及雙極性spwm調(diào)制。

本發(fā)明提供的四象限變流器的電流采樣電路及方法，該電路通過(guò)設(shè)定第一計(jì)數(shù)器、第二計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)參數(shù)和計(jì)數(shù)方式，能夠使得采樣器的采樣頻率為四象限變流器的開關(guān)頻率的四倍，還考慮采樣調(diào)理電路的延時(shí)時(shí)間，能夠使得采樣器盡可能多的采樣到電網(wǎng)側(cè)的交流電流的基波成分。本實(shí)施例提供的電路及方法都解決了由于四象限變流器的低開關(guān)頻率對(duì)電流采樣頻率的限制，增加了對(duì)交流電流的采樣頻率，提升了四象限變流器電流采樣的快速性和準(zhǔn)確性，從而有利于四象限變流器對(duì)交流電流的控制。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明提供的四象限變流器的電流采樣電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的四象限變流器的電流采樣電路中第一計(jì)數(shù)器、第二計(jì)數(shù)器和采樣器的波形分析圖一；

圖3為本發(fā)明提供的四象限變流器的電流采樣電路中第一計(jì)數(shù)器、第二計(jì)數(shù)器和采樣器的波形分析圖二；

圖4為本發(fā)明提供的四象限變流器的電流采樣方法的結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖5為本發(fā)明提供的四象限變流器的電流采樣方法的結(jié)構(gòu)示意圖二；

圖6為本發(fā)明提供的四象限變流器的電流采樣電路的結(jié)構(gòu)示意圖三。

具體實(shí)施方式

四象限變流器的功能是穩(wěn)定直流電壓，提高交流側(cè)的功率因數(shù)，降低諧波電流，實(shí)現(xiàn)電能的雙向流動(dòng)。在機(jī)車處于牽引工況時(shí)，四象限變流器從交流側(cè)獲得能量；在機(jī)車處于制動(dòng)工況時(shí)，四象限變流器向交流側(cè)輸入能量。在離散控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)的信號(hào)都是以脈沖序列或數(shù)字序列的形式存在的，為了把連續(xù)信號(hào)變換成脈沖信號(hào)，需要使用采樣器對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣。無(wú)論四象限變流器采樣何種控制方法，皆需要對(duì)交流電流進(jìn)行采樣，采樣信號(hào)作為反饋以控制四象限變流器的輸出，而為了更有利于電流控制，控制的反饋電流最好是交流電流的基波成分，因此，需要盡可能多的采樣到交流電流的基波成分，以優(yōu)化采樣過(guò)程，進(jìn)而更加有利于四象限變流器的控制過(guò)程。

傳統(tǒng)采樣方法中通常設(shè)計(jì)有一個(gè)計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器的增減計(jì)數(shù)得到的計(jì)數(shù)值隨著時(shí)間變化的曲線為三角波形曲線，可將其作為四象限變流器調(diào)制時(shí)的三角載波，且可選擇該計(jì)數(shù)器增減計(jì)數(shù)過(guò)程中的任一時(shí)刻來(lái)觸發(fā)采樣器對(duì)電網(wǎng)側(cè)的交流電流進(jìn)行采樣，從而得到采樣電流，再將該采樣電流與直流電壓輸出的給定值進(jìn)行比較，得到交流電流反饋值，進(jìn)而通過(guò)該交流電流反饋值計(jì)算出調(diào)制波的幅值和相位。接著在需要加載調(diào)制波時(shí)，在比較器中比較調(diào)制波與三角載波的大小，進(jìn)而得到脈沖信號(hào)。最后根據(jù)脈沖信號(hào)來(lái)控制四象限變流器的功率開關(guān)組，以實(shí)現(xiàn)對(duì)四象限變流器的輸出的控制。然而，傳統(tǒng)采樣方法中因?yàn)檫x擇了在計(jì)數(shù)器增減計(jì)數(shù)過(guò)程中任一時(shí)刻進(jìn)行采樣，這樣采樣過(guò)程得到的采樣電流具有隨意性，該采樣電流很有可能不是交流電流的基波成分，會(huì)與實(shí)際交流側(cè)電流相差太大，進(jìn)而影響對(duì)四象限變流器的輸出的控制過(guò)程。且當(dāng)四象限變流器的開關(guān)頻率過(guò)低時(shí)，傳統(tǒng)采樣方法中的采樣過(guò)程也會(huì)受到制約，即使采用高采樣頻率采樣方法所得到的采樣電流與實(shí)際交流側(cè)電流會(huì)相近，但也會(huì)把高頻波動(dòng)成分采樣進(jìn)來(lái)，從而降低了四象限變流器電流采樣的快速性和準(zhǔn)確性，不利于四象限變流器對(duì)交流電流的控制。

圖1為本發(fā)明提供的四象限變流器的電流采樣電路的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明提供的四象限變流器的電流采樣電路中第一計(jì)數(shù)器、第二計(jì)數(shù)器和采樣器的波形分析圖一，圖3為本發(fā)明提供的四象限變流器的電流采樣電路中第一計(jì)數(shù)器、第二計(jì)數(shù)器和采樣器的波形分析圖二。如圖1所示，本實(shí)施例四象限變流器的電流采樣電路包括：第一計(jì)數(shù)器11、第二計(jì)數(shù)器12、比較器13以及采樣器14，第一計(jì)數(shù)器11與第二計(jì)數(shù)器12皆與比較器13電連接，比較器13還與四象限變流器的功率開關(guān)組15電連接，第二計(jì)數(shù)器12還與采樣器14電連接，采樣器14與采樣調(diào)理電路16電連接，采樣調(diào)理電路16與四象限變流器的功率開關(guān)組15電連接，其中第一計(jì)數(shù)器11的計(jì)數(shù)參數(shù)包括：第一初值phase1和第一最大值prd1，0≤phase1<prd1，phase1為正整數(shù)，prd1＝0.5×fc/f，fc為四象限變流器的開關(guān)頻率，f為第一計(jì)數(shù)器11的計(jì)數(shù)頻率，且第一計(jì)數(shù)器11采用增減計(jì)數(shù)方式，第一計(jì)數(shù)器11的初始計(jì)數(shù)方向?yàn)閐1，其中d1＝1為增計(jì)數(shù)，d1＝-1為減計(jì)數(shù)，第二計(jì)數(shù)器12的計(jì)數(shù)參數(shù)包括：第二初值phase2和第二最大值prd2，0≤phase2<prd2，phase2為正整數(shù)；其中第二計(jì)數(shù)器12采用增減計(jì)數(shù)方式時(shí)，prd2＝prd1/4，第二初值phase2由phase1-d1*td*fc確定，td為采樣調(diào)理電路16的延時(shí)時(shí)間，當(dāng)?shù)诙?jì)數(shù)器12計(jì)數(shù)到0，采樣器14對(duì)電網(wǎng)側(cè)的交流電流進(jìn)行采樣；或者第二計(jì)數(shù)器12采用增計(jì)數(shù)方式或減計(jì)數(shù)方式時(shí)，prd2＝prd1/2，第二初值phase2由phase1-d1*td*fc確定，td為采樣調(diào)理電路16的延時(shí)時(shí)間，當(dāng)?shù)诙?jì)數(shù)器12計(jì)數(shù)到0或第二最大值prd2時(shí)，采樣器14對(duì)電網(wǎng)側(cè)的交流電流進(jìn)行采樣。

具體地，本實(shí)施例中四象限變流器采用正弦脈寬調(diào)制(sinusoidalpulsewidthmodulation，spwm)的調(diào)制方式。本實(shí)施例中對(duì)spwm調(diào)制的具體方式不做限定，只需滿足四象限變流器采用spwm調(diào)制的調(diào)制方式即可?？蛇x地，spwm調(diào)制具體為如下中的任一：?jiǎn)螛O性spwm調(diào)制、單極性倍頻spwm調(diào)制以及雙極性spwm調(diào)制。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例中通過(guò)設(shè)置兩個(gè)計(jì)數(shù)器，其中由于四象限變流器的spwm調(diào)制方式對(duì)應(yīng)的載波為三角波，因此，第一計(jì)數(shù)器11需要采樣增減計(jì)數(shù)方式，第一計(jì)數(shù)器11的增減計(jì)數(shù)得到的計(jì)數(shù)值隨著時(shí)間變化的曲線為三角波形曲線，可將其作為四象限變流器調(diào)制時(shí)的三角載波，且第一計(jì)數(shù)器11可采樣先增后減的計(jì)數(shù)方式，也可采樣先減后增的技術(shù)方式。且可設(shè)第一計(jì)數(shù)器11的初始技術(shù)方向?yàn)閐1，其中d1＝1為增計(jì)數(shù)，d1＝-1為減計(jì)數(shù)。本實(shí)施例對(duì)第一計(jì)數(shù)器11增減的先后順序不做限定，只要第一計(jì)數(shù)器11采樣增減計(jì)數(shù)方式即可。本實(shí)施例中還設(shè)置了第一計(jì)數(shù)器11的計(jì)數(shù)參數(shù)，計(jì)數(shù)參數(shù)包括：第一最大值prd1和第一初值phase1，其中prd1＝0.5×fc/f，第一初值phase1一般在0到第一最大值prd1的范圍內(nèi)，即0≤phase1<prd1，且phase1為正整數(shù)。通常情況將第一初值phase1取為0。由于四象限變流器的開關(guān)頻率fc和第一計(jì)數(shù)器11的計(jì)數(shù)頻率f為已知的，因此，第一計(jì)數(shù)器11的第一最大值prd1也為已知的，且由于第一計(jì)數(shù)器11的第一初值phase1為操作人員設(shè)定的，因此，第一計(jì)數(shù)器11的計(jì)數(shù)參數(shù)為已知的。

進(jìn)一步地，由于四象限變流器采樣spwm調(diào)制方式，為了使得采樣器14采樣到交流電的基波成分，采樣器14的采樣頻率需要是四象限變流器的開關(guān)頻率的四倍。若不考慮到采樣調(diào)理電路16的延時(shí)時(shí)間td，可在第一計(jì)數(shù)器11計(jì)數(shù)到0或者0與第一最大值prd1的中間值或者第一最大值prd1時(shí)，觸發(fā)采樣器14對(duì)電網(wǎng)側(cè)的交流電流進(jìn)行采樣。若考慮到采樣調(diào)理電路16的延時(shí)時(shí)間td，可在采樣一開始將延時(shí)時(shí)間td計(jì)算進(jìn)去，仍采用采樣器14的采樣頻率是四象限變流器的開關(guān)頻率的四倍的規(guī)律，讓采樣器14對(duì)電網(wǎng)側(cè)的交流電流進(jìn)行采樣。本實(shí)施例中可通過(guò)設(shè)置的第二計(jì)數(shù)器12的計(jì)數(shù)方式和技術(shù)參數(shù)來(lái)確定采樣器14的采樣時(shí)刻，進(jìn)而在第二計(jì)數(shù)器12計(jì)數(shù)到某一值時(shí)觸發(fā)采樣器14對(duì)電網(wǎng)側(cè)的交流電流進(jìn)行采樣。本實(shí)施例中第二計(jì)數(shù)器12可采用不同的計(jì)數(shù)方式，本實(shí)施例對(duì)此不做限定，只需保證采樣器14的采樣頻率是四象限變流器的開關(guān)頻率的四倍即可。

在一種可行的實(shí)現(xiàn)方式中，當(dāng)?shù)诙?jì)數(shù)器12采用增減計(jì)數(shù)方式時(shí)，第二計(jì)數(shù)器12的第二最大值prd2為第一計(jì)數(shù)器11的第一最大值prd1的1/4，即prd2＝prd1/4?？紤]到采樣調(diào)理電路16會(huì)存在一定的延時(shí)時(shí)間td，第二計(jì)數(shù)器12的第二初值phase2通過(guò)第一計(jì)數(shù)器11的第一初值phase1、第一計(jì)數(shù)器11的計(jì)數(shù)初始方向d1、采樣調(diào)理電路16的延時(shí)時(shí)間td以及四象限變流器的開關(guān)頻率fc確定，本實(shí)施例具體可通過(guò)公式phase1-d1*td*fc來(lái)確定第二計(jì)數(shù)器12的初值phase2。本實(shí)施例中基于第二計(jì)數(shù)器12的計(jì)數(shù)方式和計(jì)數(shù)參數(shù)，當(dāng)?shù)诙?jì)數(shù)器12計(jì)數(shù)到0時(shí)，采樣器14的采樣頻率可為四象限變流器的開關(guān)頻率的四倍，因此，可在第二計(jì)數(shù)器12計(jì)數(shù)到0時(shí)觸發(fā)采樣器14對(duì)電網(wǎng)側(cè)的交流電流進(jìn)行采樣。

在另一種可行的實(shí)現(xiàn)方式中，當(dāng)?shù)诙?jì)數(shù)器12采用增計(jì)數(shù)方式或減計(jì)數(shù)方式時(shí)，第二計(jì)數(shù)器12的第二最大值prd2為第一計(jì)數(shù)器11的第一最大值prd1的1/2，即prd2＝prd1/2?？紤]到采樣調(diào)理電路16會(huì)存在一定的延時(shí)時(shí)間td，第二計(jì)數(shù)器12的第二初值phase2可通過(guò)第一計(jì)數(shù)器11的第一初值phase1、第一計(jì)數(shù)器11的計(jì)數(shù)初始方向d1、采樣調(diào)理電路16的延時(shí)時(shí)間td以及四象限變流器的開關(guān)頻率fc確定，本實(shí)施例具體可通過(guò)公式phase1-d1*td*fc來(lái)確定第二計(jì)數(shù)器12的初值phase2。本實(shí)施例中基于第二計(jì)數(shù)器12的計(jì)數(shù)方式和計(jì)數(shù)參數(shù)，當(dāng)?shù)诙?jì)數(shù)器12計(jì)數(shù)到0或第二最大值prd2時(shí)，采樣器14的采樣頻率可為四象限變流器的開關(guān)頻率的四倍，因此，可在第二計(jì)數(shù)器12計(jì)數(shù)到0或第二最大值prd2時(shí)觸發(fā)采樣器14對(duì)電網(wǎng)側(cè)的交流電流進(jìn)行采樣。

進(jìn)一步地，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除去一開始第二計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)過(guò)程，當(dāng)?shù)诙?jì)數(shù)器12采用增計(jì)數(shù)方式時(shí)，第二計(jì)數(shù)器12的計(jì)數(shù)值增加到第二最大值prd2，此時(shí)會(huì)將第二計(jì)數(shù)器12的計(jì)數(shù)值賦值為0；當(dāng)?shù)诙?jì)數(shù)器12采用減計(jì)數(shù)方式時(shí)，第二計(jì)數(shù)器12的計(jì)數(shù)值會(huì)從第二最大值prd2減少到0，此時(shí)會(huì)將第二計(jì)數(shù)器12的計(jì)數(shù)值賦值為第二最大值prd2。且本實(shí)施例中第一計(jì)數(shù)器11、第二計(jì)數(shù)器12、比較器13以及采樣器14可采用數(shù)字信號(hào)處理(digitalsignalprocess，dsp)芯片、單片機(jī)或現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列(field－programmablegatearray，fpga)芯片進(jìn)行實(shí)現(xiàn)各自相應(yīng)的功能。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，如圖2-3所示，以四象限變流器的開關(guān)頻率fc為1mhz，第一計(jì)數(shù)器11的計(jì)數(shù)頻率f為500hz，采樣調(diào)理電路16的延時(shí)時(shí)間td為0.2ms為例，本實(shí)施例四象限變流器的電流采樣電路的具體工作過(guò)程為：

首先，通過(guò)公式prd1＝0.5×fc/f計(jì)算得到第一計(jì)數(shù)器11的第一最大值prd1為1000，這里第一初值phase1取為0，且設(shè)定第一計(jì)數(shù)器11的初始計(jì)數(shù)方向d1＝1。

其次，由于本實(shí)施例中第二計(jì)數(shù)器12可采樣不同的計(jì)數(shù)方式，下面對(duì)第二計(jì)數(shù)器12的兩種計(jì)數(shù)方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

一方面，如圖2所示，在第二計(jì)數(shù)器12采用增減計(jì)數(shù)方式，通過(guò)公式prd2＝prd1/4計(jì)算得到第二計(jì)數(shù)器12的第二最大值prd2為250，再通過(guò)計(jì)算公式phase1-d1*td*fc的值為-200，取-200的絕對(duì)值200為第二計(jì)數(shù)器12的第二初值phase2，且第二計(jì)數(shù)器12的初始計(jì)數(shù)方向?yàn)闇p計(jì)數(shù)。

最后，設(shè)定好第一計(jì)數(shù)器11和第二計(jì)數(shù)器12的計(jì)數(shù)參數(shù)和計(jì)數(shù)方式之后，第一計(jì)數(shù)器11和第二計(jì)數(shù)器12同時(shí)開始計(jì)數(shù)，當(dāng)?shù)诙?jì)數(shù)器12計(jì)數(shù)到0時(shí)，就可觸發(fā)采樣器14對(duì)電網(wǎng)側(cè)的交流電進(jìn)行采樣，以得到采樣信號(hào)，并根據(jù)該采樣信號(hào)和直流電壓輸出的給定值，得到交流電流反饋值，再根據(jù)該交流電流反饋值得到調(diào)制波的幅值和相位，在比較器13中，該調(diào)制波與第一計(jì)數(shù)器11增減計(jì)數(shù)得到的計(jì)數(shù)值隨著時(shí)間變化的曲線作為四象限變流器調(diào)制時(shí)的三角載波進(jìn)行比較，產(chǎn)生脈沖信號(hào)。接著根據(jù)該脈沖信號(hào)控制四象限變流器的功率開關(guān)組15，以實(shí)現(xiàn)對(duì)四象限變流器的輸出的控制。其中，可根據(jù)采樣器14的采樣時(shí)刻得到采樣序列，可見(jiàn)該采樣器14的采樣頻率為四象限變流器的開關(guān)頻率的四倍。

另一方面，如圖3所示，在第二計(jì)數(shù)器12采用增計(jì)數(shù)方式，通過(guò)公式prd2＝prd1/2設(shè)定第二計(jì)數(shù)器12的第二最大值prd2為500，計(jì)算公式phase1-d1*td*fc為-200，取500-200的差值300為第二計(jì)數(shù)器12的第二初值phase2，且第二計(jì)數(shù)器12的初始計(jì)數(shù)方向?yàn)樵鲇?jì)數(shù)。

最后，第一計(jì)數(shù)器11和第二計(jì)數(shù)器12同時(shí)開始計(jì)數(shù)，當(dāng)?shù)诙?jì)數(shù)器12計(jì)數(shù)到0或者第二最大值prd2時(shí)，就可觸發(fā)采樣器14對(duì)電網(wǎng)側(cè)的交流電進(jìn)行采樣得到采樣信號(hào)，并根據(jù)該采樣信號(hào)和直流電壓輸出的給定值，得到交流電流反饋值，并根據(jù)交流電流反饋值得到調(diào)制波的幅值和相位，與第一計(jì)數(shù)器11增減計(jì)數(shù)產(chǎn)生的計(jì)數(shù)值變化曲線作為四象限變流器調(diào)制時(shí)的三角載波進(jìn)行比較，產(chǎn)生脈沖信號(hào)。再根據(jù)脈沖信號(hào)控制四象限變流器的功率開關(guān)組15，以實(shí)現(xiàn)對(duì)四象限變流器的輸出的控制。其中，一段時(shí)間后，可根據(jù)采樣器14的采樣時(shí)刻得到采樣序列，且該采樣器14的采樣頻率為四象限變流器的開關(guān)頻率的四倍。

此處需要說(shuō)明的是：第二計(jì)數(shù)器12采用減計(jì)數(shù)方式時(shí)，第二計(jì)數(shù)器12的第二初值與第二計(jì)數(shù)器12采用增計(jì)數(shù)方式的設(shè)置過(guò)程相同，本實(shí)施例對(duì)此不做贅述。只是在計(jì)數(shù)過(guò)程中，第二計(jì)數(shù)器12是從第二最大值prd2減到0，此時(shí)再將第二計(jì)數(shù)器12的計(jì)數(shù)值賦值為第二最大值prd2，接著再繼續(xù)遞減，如此循環(huán)。而且采用減計(jì)數(shù)方式的第二計(jì)數(shù)器12也是在計(jì)數(shù)到0或者第二最大值prd2時(shí)，就可觸發(fā)采樣器14對(duì)電網(wǎng)側(cè)的交流電進(jìn)行采樣得到采樣信號(hào)，與采用增計(jì)數(shù)方式的過(guò)程類似，本實(shí)施例對(duì)此不再贅述。

這樣，本實(shí)施例四象限變流器的電流采樣方法與傳統(tǒng)采樣法、高采樣頻率采樣方法作比較，由于采樣器14對(duì)電網(wǎng)側(cè)的交流電流進(jìn)行采樣，所得到的采樣電流會(huì)大部分為交流電流的基波成分，不僅采樣頻率有所提高，還能夠避免對(duì)交流電流高頻諧波成分的采樣，有利于提升四象限變流器控制的穩(wěn)定性能。且由于采樣器14的采樣頻率為四象限變流器的開關(guān)頻率的四倍，因此，即使四象限變流器的開關(guān)頻率降低，采樣器14的采樣頻率受到開關(guān)頻率的限制也會(huì)減少，大大提高了四象限變流器電流采樣的快速性和準(zhǔn)確性。

本實(shí)施例提供的四象限變流器的電流采樣電路，通過(guò)設(shè)定第一計(jì)數(shù)器、第二計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)參數(shù)和計(jì)數(shù)方式，能夠使得采樣器的采樣頻率為四象限變流器的開關(guān)頻率的四倍，還考慮采樣調(diào)理電路的延時(shí)時(shí)間，能夠使得采樣器盡可能多的采樣到電網(wǎng)側(cè)的交流電流的基波成分。本實(shí)施例解決了由于四象限變流器的低開關(guān)頻率對(duì)電流采樣頻率的限制，增加了對(duì)交流電流的采樣頻率，提升了四象限變流器電流采樣的快速性和準(zhǔn)確性，從而有利于四象限變流器對(duì)交流電流的控制。

圖4為本發(fā)明提供的四象限變流器的電流采樣方法的結(jié)構(gòu)示意圖一，如圖4所示，本實(shí)施例提供的四象限變流器的電流采樣方法通過(guò)如上四象限變流器的電流采樣電路實(shí)現(xiàn)，該方法包括：

s401、控制第一計(jì)數(shù)器和第二計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。

具體地，當(dāng)設(shè)定好第一計(jì)數(shù)器和第二計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)方式和計(jì)數(shù)初值之后，可控制第一計(jì)數(shù)器和第二計(jì)數(shù)器同時(shí)開始計(jì)數(shù)。若第二計(jì)數(shù)器采用增減計(jì)數(shù)方式，則執(zhí)行步驟s402；若第二計(jì)數(shù)器采用增計(jì)數(shù)方式或減計(jì)數(shù)方式，則執(zhí)行步驟s403。

s402、在第二計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到0時(shí)，控制采樣器對(duì)電網(wǎng)側(cè)的交流電流進(jìn)行采樣。

s403、在第二計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到0或第二最大值prd2時(shí)，控制采樣器對(duì)電網(wǎng)側(cè)的交流電流進(jìn)行采樣。

具體地，由于四象限變流器采樣spwm調(diào)制方式，為了使得采樣器采樣到交流電的基波成分，采樣器的采樣頻率得是四象限變流器的開關(guān)頻率的四倍。而無(wú)論執(zhí)行步驟s402還是步驟s403，皆能夠使得采樣器的采樣頻率為四象限變流器的開關(guān)頻率的四倍。這樣，本實(shí)施例四象限變流器的電流采樣方法中采樣器能夠采樣到交流電流的基波成分，從而有利于四象限變流器對(duì)交流電流的控制。

本發(fā)明實(shí)施例提供的四象限變流器的電流采樣方法，可執(zhí)行上述電路實(shí)施例，其具體實(shí)現(xiàn)原理和技術(shù)效果，可參見(jiàn)上述方法實(shí)施例，本實(shí)施例此處不再贅述。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在開始步驟s401之前，本實(shí)施例中需要測(cè)量出準(zhǔn)確的采樣調(diào)理電流的延時(shí)時(shí)間td，以及確定第二計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值和初始計(jì)數(shù)方向，這樣才能設(shè)定好第二計(jì)數(shù)器。

首先，在實(shí)際的采樣操作過(guò)程中，采樣調(diào)理電路需要先對(duì)電網(wǎng)側(cè)的交流電流進(jìn)行濾波等處理，采樣器才能得到采樣電流，這樣便存在一定的延時(shí)時(shí)間td。圖5為本發(fā)明提供的四象限變流器的電流采樣方法的結(jié)構(gòu)示意圖二。為了得到準(zhǔn)確的采樣調(diào)理電流的延時(shí)時(shí)間td，如圖5所示，本實(shí)施例的方法還包括：

s501、向采樣調(diào)理電路輸入階躍測(cè)試信號(hào)，并記錄輸入階躍測(cè)試信號(hào)的輸入時(shí)間。

s502、獲取四象限變流器對(duì)階躍測(cè)試信號(hào)進(jìn)行采樣后的信號(hào)的輸出時(shí)間。

具體地，為了測(cè)出準(zhǔn)確的延遲時(shí)間td，在步驟501和步驟502中可向采樣調(diào)理電路輸入階躍測(cè)試信號(hào)，并記錄該階躍測(cè)試信號(hào)輸入到采樣調(diào)理電路的輸入時(shí)間。本實(shí)施例對(duì)階躍測(cè)試信號(hào)的具體形式不做限定，只需滿足能夠?qū)﹄A躍測(cè)試信號(hào)進(jìn)行采樣即可。在采樣調(diào)理電路對(duì)階躍測(cè)試信號(hào)進(jìn)行采樣處理之后，過(guò)濾等處理后會(huì)輸出對(duì)應(yīng)的采樣信號(hào)，且記錄該采樣信號(hào)由采樣調(diào)理電路進(jìn)行輸出的輸出時(shí)間。

s503、根據(jù)輸出時(shí)間和輸入時(shí)間，得到采樣調(diào)理電流的延時(shí)時(shí)間td。

具體地，使用步驟501和步驟502中的輸入時(shí)間和輸出時(shí)間，用輸出時(shí)間減去輸入時(shí)間便得到了采樣調(diào)理電流的延時(shí)時(shí)間td。

圖6為本發(fā)明提供的四象限變流器的電流采樣電路的結(jié)構(gòu)示意圖三。接下來(lái)，在步驟s503計(jì)算出采樣調(diào)理電流的延時(shí)時(shí)間td之后，需要選擇第二計(jì)數(shù)器的技術(shù)方式來(lái)具體確定第二計(jì)數(shù)器的初始計(jì)數(shù)方向d2和第二初值phase2。由于第二計(jì)數(shù)器能夠采用多種計(jì)數(shù)方式，因此，若第二計(jì)數(shù)器采用增計(jì)數(shù)方式時(shí)，只需從第二初值phase2加到第二最大值prd2，此時(shí)將第二計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值賦值為0，再?gòu)?開始加到第二最大值prd2，如此循環(huán)下去即可?；蛘呷舻诙?jì)數(shù)器采用減計(jì)數(shù)方式時(shí)，只需從第二初值phase2減到第二最大值prd2，此時(shí)將第二計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值賦值為第二最大值prd2，再?gòu)牡诙畲笾祊rd2開始減到0，如此循環(huán)下去即可?；蛘呷舻诙?jì)數(shù)器采用增減計(jì)數(shù)方式時(shí)，為了確定第二計(jì)數(shù)器的初始計(jì)數(shù)方向d2和第二初值phase2，如圖6所示，本實(shí)施例的方法還包括：

s601、獲取第一計(jì)數(shù)器的初始計(jì)數(shù)方向d1。

具體地，由于第二計(jì)數(shù)器的第二初值phase2需要通過(guò)第一計(jì)數(shù)器的第一初值phase1、第一計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初始方向d1、采樣調(diào)理電路的延時(shí)時(shí)間td以及四象限變流器的開關(guān)頻率fc確定，因此，需要獲取第一計(jì)數(shù)器的初始計(jì)數(shù)方向。

s602、獲取的商q和余數(shù)r。

具體地，由于延時(shí)時(shí)間td會(huì)影響第二計(jì)數(shù)器的第二初值phase2，可使得第二初值phase2大于第二計(jì)數(shù)器的第二最大值prd2。本實(shí)施例可通過(guò)判定公式得到商q和余數(shù)r來(lái)確定第二計(jì)數(shù)器的第二初值phase2以及初始計(jì)數(shù)方向d2。當(dāng)q為偶數(shù)時(shí)，則執(zhí)行步驟s603；當(dāng)q為奇數(shù)時(shí)，則執(zhí)行步驟s604。

s603、設(shè)置第二計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值phase2＝|r|，第二計(jì)數(shù)器的初始計(jì)數(shù)方向其中d2＝1為增計(jì)數(shù)，d2＝-1為減計(jì)數(shù)。

s604、設(shè)置第二計(jì)數(shù)器的第二初值phase2＝prd2-|r|，第二計(jì)數(shù)器的初始計(jì)數(shù)方向其中d2＝1為增計(jì)數(shù)，d2＝-1為減計(jì)數(shù)。

具體地，如表一所示，本實(shí)施例可羅列了第一計(jì)數(shù)器的初始計(jì)數(shù)方向、商q的奇偶性、余數(shù)r的正負(fù)情況對(duì)應(yīng)的第二計(jì)數(shù)器的初始計(jì)數(shù)方向d2和第二初值phase2的具體情況。再通過(guò)總結(jié)表一中的規(guī)律得到如表二所示的判定公式，以確定第二計(jì)數(shù)器的初始計(jì)數(shù)方向d2和第二初值phase2。

表一第二計(jì)數(shù)器的初始計(jì)數(shù)方向d2和第二初值phase2的具體情況

表二第二計(jì)數(shù)器的初始計(jì)數(shù)方向d2和第二初值phase2的判定公式

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實(shí)現(xiàn)上述各方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過(guò)程序指令相關(guān)的硬件來(lái)完成。前述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。該程序在執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行包括上述各方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：rom、ram、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。