一种高频变压频率控制方法及系统与流程

本发明涉及高频变压控制，特别涉及一种高频变压频率控制方法及系统。

背景技术：

1、高频变压器作为电力电子设备的核心能量转换部件，广泛应用于开关电源、新能源发电变流器、电动汽车充电装置等工业与民用领域；其频率控制的稳定性与精度，直接决定了整套设备的电能转换效率、输出电压纹波指标以及核心器件的使用寿命，现有高频变压频率控制技术的常规实施流程如下：

2、以固定的采样周期采集当前时刻的输入电压、输出电流等基础运行参数，将采集到的实时参数值与预设的目标值进行比对，通过比例积分微分等常规控制算法计算得到频率调节量，随后立即向开关器件发送控制信号执行频率调整；整个控制过程完全围绕当前时刻的运行状态展开，调节周期一经设定便保持固定，仅在设备停机维护时才会根据工况进行人工修改。

3、但在上述技术方案实施的过程中，发现至少存在如下技术问题：

4、其一，变压器绕组的热惯性、磁芯的磁滞特性以及开关器件的损耗累积特性，使得单次频率调整产生的状态变化会在后续数十秒内持续存在并逐渐衰减；当设备处于负载频繁波动的工况时，多次调节的残留影响会在时间维度上相互叠加，形成无法通过常规算法预测的非线性累积误差，最终引发频率震荡、输出电压纹波增大等问题；

5、其二，输入电压、输出电流等参数变化速率较快，而绕组温度、开关损耗等参数变化相对缓慢，固定周期要么对快速变化参数响应滞后，要么对缓慢变化参数造成不必要的计算资源浪费，同时也无法根据历史调节残留影响的强弱动态调整控制节奏，为此，我们提出一种高频变压频率控制方法及系统。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种高频变压频率控制方法及系统，解决现有技术中存在的历史调节残留叠加导致的非线性累积误差的技术问题。

3、（二）技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

5、一种高频变压频率控制方法，该控制方法步骤如下：

6、采集高频变压器单次运行过程中的多维度运行状态数据，其中，多维度运行状态数据包含输入电压、输出电流、绕组温度及开关损耗；

7、基于多维度运行状态数据生成适配不同参数变化特性的差异化频率调节周期；

8、按照差异化频率调节周期执行分批次数据采集，整合得到多批次状态样本集；

9、对多批次状态样本集进行结构与内容的双重分析，计算得到频率控制质量评估值，并依据频率控制质量评估值生成初始频率控制判断值；

10、构建历史多批次频率调节操作对应的四维度时间叠加残留影响场，计算时间叠加残留影响场在当前时刻的综合场强值；

11、基于综合场强值生成多阶校正系数，对初始频率控制判断值执行逐层反向校正，得到频率控制执行值；

12、将频率控制执行值与预设阈值进行比对，若大于预设阈值，则执行当前频率调节策略，反之，则调整调节参数并重新启动数据采集与分析流程。

13、优选的，所述采集高频变压器单次运行过程中的多维度运行状态数据的步骤如下：

14、定位高频变压器控制系统中所有可接入的数据采集节点，通过标准化接口获取原始运行数据；

15、对原始运行数据进行特征分类与时间同步处理，分别识别得到输入电压数据、输出电流数据、绕组温度数据及开关损耗数据，形成同步的多维度运行状态数据集。

16、优选的，所述基于多维度运行状态数据生成适配不同参数变化特性的差异化频率调节周期的步骤如下：

17、分别根据输入电压的波动特性、输出电流的负载变化特性、绕组温度的保护响应特性及开关损耗的频率关联特性，确定对应的基础调节周期；

18、获取当前时刻的综合场强值，并按照综合场强值大小对所有基础调节周期进行同比例动态缩放；

19、将缩放后的各基础调节周期进行整合，生成最终的差异化频率调节周期。

20、优选的，按照差异化频率调节周期执行分批次数据采集，整合得到多批次状态样本集的步骤如下：

21、根据差异化频率调节周期拆解为多个独立的数据采集任务，为每个任务配置对应的采集参数；

22、依据采集参数定位多维度运行状态数据对应的原始数据源，确定每个数据源的采集序列；

23、按照采集序列执行数据采集并进行初步校验，将同一时间窗口内的四类数据进行关联整合，形成多批次状态样本集。

24、优选的，所述对多批次状态样本集进行结构与内容的双重分析，计算得到频率控制质量评估值的步骤，包括：

25、根据多批次状态样本集的数据结构类型，计算得到信息连续度评估值；

26、对多批次状态样本集内容进行量化评估，得到各维度的内容评估结果；

27、通过层次分析法确定各维度的初始权重系数，结合当前时刻的综合场强值对初始权重进行非线性修正；

28、根据修正后的权重系数计算得到内容信息评估值；

29、融合信息连续度评估值与内容信息评估值，得到最终的频率控制质量评估值。

30、优选的，所述构建历史多批次频率调节操作对应的四维度时间叠加残留影响场，并计算该影响场在当前时刻的综合场强值的步骤如下：

31、提取预设数量的历史频率调节操作对应的完整数据序列，每个序列覆盖调节执行前后预设时长的多维度运行状态数据；

32、对每个完整数据序列执行时序差分处理，得到调节操作前后各维度参数的变化差值序列；

33、为每个变化差值序列分配随时间指数衰减的时间权重，其中，调节操作距当前时刻越远，时间权重越小；

34、将所有加权后的变化差值序列按时间轴对齐，进行四维度矢量叠加，构建连续的时间叠加残留影响场；

35、对时间叠加残留影响场按预设规则进行网格化划分，得到若干个独立的场强计算单元；

36、计算每个场强计算单元的局部场强值，对所有局部场强值进行加权求和，得到当前时刻的综合场强值。

37、优选的，所述基于综合场强值生成多阶校正系数，执行逐层反向校正的步骤如下：

38、根据综合场强值生成一阶全局校正系数控制整体校正幅度；

39、在一阶全局校正系数的约束范围内，根据四维度时间叠加残留影响场中各维度的平均场强值，分别生成对应的二阶维度校正系数补偿不同维度残留影响的差异；

40、在每个二阶维度校正系数的约束范围内，根据该维度在连续预设时间窗口内的场强变化率，生成对应的三阶时间窗口校正系数捕捉残留影响的动态变化；

41、将初始频率控制判断值依次与三阶时间窗口校正系数、二阶维度校正系数、一阶全局校正系数相乘，进行逐层反向校正，得到频率控制执行值。

42、一种高频变压频率控制系统，该控制系统包括：

43、数据采集模块，采集高频变压器单次运行过程中的多维度运行状态数据，其中，多维度运行状态数据包含输入电压、输出电流、绕组温度及开关损耗；

44、周期生成模块，基于多维度运行状态数据生成适配不同参数变化特性的差异化频率调节周期；

45、样本构建模块，按照差异化频率调节周期执行分批次数据采集，整合得到多批次状态样本集；

46、质量评估模块，对多批次状态样本集进行结构与内容的双重分析，计算得到频率控制质量评估值；

47、初始判断模块，依据频率控制质量评估值生成初始频率控制判断值；

48、残留影响场构建模块，构建历史多批次频率调节操作对应的四维度时间叠加残留影响场，计算时间叠加残留影响场在当前时刻的综合场强值；

49、校正执行模块，用于基于综合场强值生成多阶校正系数，对初始频率控制判断值执行逐层反向校正，得到频率控制执行值；

50、执行判断模块，用于将频率控制执行值与预设阈值进行比对，若大于预设阈值则执行当前频率调节策略，反之，则调整调节参数并重新启动数据采集与分析流程。

51、优选的，所述残留影响场构建模块包括：

52、序列提取单元，提取预设数量的历史频率调节操作对应的完整数据序列，每个序列覆盖调节执行前后预设时长的多维度运行状态数据；

53、差分处理单元，对每个完整数据序列执行时序差分处理，得到调节操作前后各维度参数的变化差值序列；

54、时间加权单元，为每个变化差值序列分配随时间指数衰减的时间权重，调节操作距当前时刻越远，时间权重越小；

55、矢量叠加单元，将所有加权后的变化差值序列按时间轴对齐，进行四维度矢量叠加，构建连续的时间叠加残留影响场；

56、网格划分单元，对时间叠加残留影响场按预设规则进行网格化划分，得到若干个独立的场强计算单元；

57、场强计算单元，计算每个场强计算单元的局部场强值，对所有局部场强值进行加权求和，得到当前时刻的综合场强值。

58、优选的，所述校正执行模块包括：

59、一阶系数生成单元，根据综合场强值生成一阶全局校正系数控制整体校正幅度；

60、二阶系数生成单元，在一阶全局校正系数的约束范围内，根据四维度时间叠加残留影响场中各维度的平均场强值，分别生成对应的二阶维度校正系数补偿不同维度残留影响的差异；

61、三阶系数生成单元，在每个二阶维度校正系数的约束范围内，根据该维度在连续预设时间窗口内的场强变化率，生成对应的三阶时间窗口校正系数捕捉残留影响的动态变化；

62、逐层校正单元，用于将初始频率控制判断值依次与三阶时间窗口校正系数、二阶维度校正系数、一阶全局校正系数相乘，进行逐层反向校正，得到频率控制执行值。

63、（三）有益效果

64、通过构建历史多批次调节操作的时间叠加残留影响场，将原本隐藏在变压器内部、无法被常规检测手段捕捉的调节残留效应，转化为可量化计算的综合场强指标，并在生成最终控制信号的过程中引入逐层反向校正机制，能够有效抵消多次调节叠加产生的非线性累积误差，使频率调节始终贴合变压器的实际运行状态，避免了传统控制模式下容易出现的频率震荡与输出不稳定问题；同时，基于不同运行参数的变化特性分别确定基础调节周期，并结合当前残留影响的强度对所有周期进行动态缩放，生成差异化的频率调节周期，能够适配不同参数的变化速率差异，对变化较快的参数保持较高的响应速度，对变化较慢的参数则适当降低采集与调节频率，在保证控制精度的前提下，合理优化计算资源占用。

65、其次，整个控制流程通过数据处理逻辑完成，无需对现有高频变压器的硬件电路进行任何改造，能够直接部署在各类已投入使用的控制系统中，改造成本低且兼容性强；在系统运行过程中积累的残留影响场历史数据，还可以为设备的状态监测与日常维护提供数据支撑，帮助运维人员及时发现设备运行中的异常变化，降低设备突发故障的风险。