本發明涉及調壓穩壓器控制，更具體地說，本發明涉及基于可控硅檔位切換的分相調壓穩壓器數字控制方法。
背景技術：
1、在基于可控硅進行檔位切換的分相調壓穩壓器中，為了實現輸出電壓的平穩過渡，需要控制新舊兩檔可控硅在切換過程中交替導通；在此過程中，由于兩檔變壓器抽頭繞組之間的電壓差以及回路漏感的存在，會在兩繞組間產生環流；過大的環流不僅會增加器件和變壓器的損耗與熱應力，嚴重時還可能損壞可控硅或導致保護動作，影響供電連續性；
2、現有技術中，為控制環流，常采用固定安全閾值的判定方法，或在切換過程中采用固定的時間-角度切換曲線；然而，這類方法存在明顯不足：在切換初期，系統對環流的承受能力相對較強，固定閾值或過于保守的曲線會限制過渡速度，導致切換過程緩慢；而在切換末期，當舊檔即將退出時，需將環流壓制到極低水平以防止干擾，固定閾值或曲線又可能因裕度不足而無法有效抑制環流，引發沖擊；此外，由于負載變化、電網波動等因素，預設的固定切換軌跡容易與實際系統的動態響應脫節，導致過渡過程不平滑，輸出電壓出現波動或臺階；
3、針對上述問題，本發明提出一種解決方案。
技術實現思路
1、為了克服現有技術的上述缺陷，本發明的實施例提供基于可控硅檔位切換的分相調壓穩壓器數字控制方法，以解決上述背景技術中提出的問題。
2、為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
3、基于可控硅檔位切換的分相調壓穩壓器數字控制方法，包括以下步驟：在檔位切換過渡期的每個電源周波，根據為新檔和舊檔設定的初始觸發角，確定兩檔的重疊導通區間及其重疊起始角，對重疊導通區間內的電壓差進行積分并結合新舊兩檔繞組漏感之和計算得到環流增量預判值，將環流增量預判值與安全閾值進行比較，當環流增量預判值超過安全閾值時，判定為超限狀態并計算臨界重疊起始角；
4、以臨界重疊起始角為錨點，將重疊導通區間分割為第一子段和第二子段，基于臨界重疊起始角計算殘余比，根據殘余比與殘余比判定閾值的比較結果選擇后導通檔主導修正策略或兩檔協同修正策略，對初始觸發角進行修正并輸出修正后觸發角；
5、基于修正后觸發角，分別計算新舊兩檔的實際導通角跨度，并由此得到反映新檔實際供電比例的有效能量傳輸占比，以有效能量傳輸占比作為軌跡規劃起點，將從軌跡規劃起點到過渡終值權重之間的差額在剩余周波中均勻分配，得到自適應權重增量，并與有效能量傳輸占比相加得到下一電源周波的目標權重；
6、對目標權重施加單調性約束和飽和約束得到執行權重，將執行權重通過互補導通策略映射為下一周波的初始觸發角，當執行權重達到過渡終值權重時執行穩態鎖定完成檔位切換過渡。
7、在一個優選的實施方式中，為新檔和舊檔設定的初始觸發角的獲取方式為：當處于檔位切換過渡期的首個電源周波時，將首電源周波過渡權重設定為1除以過渡期總電源周波數，首個電源周波的新檔初始觸發角等于自然關斷相位乘以1與首電源周波過渡權重之差，舊檔初始觸發角等于自然關斷相位乘以首電源周波過渡權重；
8、檔位切換過渡期第二個電源周波及后續各電源周波的初始觸發角由上一電源周波輸出的執行權重確定，新檔初始觸發角等于自然關斷相位乘以1與上一電源周波執行權重之差，舊檔初始觸發角等于自然關斷相位乘以上一電源周波執行權重。
9、在一個優選的實施方式中，環流增量預判值的計算方式為：重疊起始角通過取新舊兩檔初始觸發角中的較大值得到；對重疊導通區間內的電壓差從重疊起始角至自然關斷相位進行積分得到伏秒積，伏秒積等于電壓差峰值除以工頻角頻率的商，再乘以重疊起始角的余弦值減去自然關斷相位的余弦值，電壓差峰值為新檔抽頭電壓峰值與舊檔抽頭電壓峰值之差的絕對值；將伏秒積除以新舊兩檔繞組漏感之和得到環流增量預判值；其中，重疊導通區間為新舊兩檔各自導通區間的交集。
10、在一個優選的實施方式中，安全閾值設計為隨電源周波序號遞減的序列形式，第n電源周波的安全閾值等于初始閾值系數與額定電流的乘積，減去遞減步長系數、額定電流與電源周波序號減1所得差值三者的乘積；
11、臨界重疊起始角通過對環流增量預判值表達式進行反解得到，具體為將安全閾值乘以工頻角頻率和新舊兩檔繞組漏感之和的乘積后除以電壓差峰值得到中間值，將該中間值與自然關斷相位的余弦值相加后取反余弦即為臨界重疊起始角。
12、在一個優選的實施方式中，將重疊導通區間分割為第一子段和第二子段的具體方式為：以臨界重疊起始角為分界點，將重疊導通區間分割為兩個連續子段；
13、其中，第一子段的起始邊界設為當前重疊起始角，終止邊界設為臨界重疊起始角；第二子段的起始邊界設為臨界重疊起始角，終止邊界設為自然關斷相位；
14、對第二子段內的電壓差從臨界重疊起始角至自然關斷相位進行積分得到第二子段伏秒積；殘余比為第二子段伏秒積與重疊導通區間總伏秒積之比，其計算方式為將臨界重疊起始角的余弦值減去自然關斷相位的余弦值，除以當前重疊起始角的余弦值減去自然關斷相位的余弦值。
15、在一個優選的實施方式中，根據殘余比與殘余比判定閾值的比較結果，選擇后導通檔主導修正策略或兩檔協同修正策略，具體為：根據新舊兩檔初始觸發角的大小關系，將觸發角較大的一檔確定為后導通檔、觸發角較小的一檔確定為先導通檔；
16、當殘余比不大于殘余比判定閾值時，選擇后導通檔主導修正策略，即將后導通檔的觸發角設定為臨界重疊起始角，先導通檔觸發角保持初始值不變；
17、當殘余比大于殘余比判定閾值時，選擇兩檔協同修正策略，將后導通檔觸發角設定為臨界重疊起始角，然后對第二子段進行進一步劃分以分配兩檔的附加修正量；基于預設分段積分累積比例參數，從第二子段的起始端即臨界重疊起始角沿相位角增大方向對電壓差函數沿相位角增大方向進行積分，當積分累積值達到第二子段伏秒積與預設分段積分累積比例參數的乘積時，對應的相位角為分割點；所述分割點將第二子段分為前部子段和后部子段，其中前部子段為從臨界重疊起始角到分割點的區間，后部子段為從分割點到自然關斷相位的區間；前部子段的伏秒積占第二子段伏秒積的比例作為后導通檔的附加修正責任系數，后部子段的伏秒積占第二子段伏秒積的比例作為先導通檔的修正責任系數；基于預設的安全裕度系數確定環流降低量，并按各責任系數分配兩檔的附加修正角度。
18、在一個優選的實施方式中，兩檔協同修正策略中附加修正角度的確定方式為：
19、環流降低量等于安全裕度系數與當前周波安全閾值的乘積，將環流降低量乘以新舊兩檔繞組漏感之和折算為需要額外消除的伏秒積，再將需要額外消除的伏秒積折算為需要額外推遲重疊起始角的角度增量；
20、引入間接效果折減系數，用于反映先導通檔觸發角變化對重疊區間起始邊界的間接影響效果弱于后導通檔的直接作用；后導通檔的附加修正角度和先導通檔的附加修正角度分別按如下公式計算：
21、；
22、；
23、其中為后導通檔的附加修正責任系數，為先導通檔的修正責任系數，為需要額外推遲重疊起始角的角度增量；
24、后導通檔修正后觸發角和先導通檔修正后觸發角分別為：
25、；
26、；
27、其中為先導通檔的初始觸發角，為第n電源周波對應的臨界重疊起始角，n為電源周波序號。
28、在一個優選的實施方式中，基于修正后觸發角分別計算新舊兩檔的實際導通角跨度并由此得到反映新檔實際供電比例的有效能量傳輸占比，具體為：
29、新檔實際導通角跨度等于自然關斷相位減去新檔修正后觸發角，舊檔實際導通角跨度等于自然關斷相位減去舊檔修正后觸發角；有效能量傳輸占比等于新檔實際導通角跨度除以新舊兩檔實際導通角跨度之和，其值域為0到1之間；
30、其中自適應權重增量的計算方法為將過渡終值權重減去有效能量傳輸占比的差值除以剩余過渡周波數，其中剩余過渡周波數等于過渡期總電源周波數減去當前電源周波序號；下一電源周波的目標權重等于當前有效能量傳輸占比加上自適應權重增量。
31、在一個優選的實施方式中，修正還包括：
32、約束先導通檔修正后觸發角不超過后導通檔修正后觸發角減去預設的最小順序間隔，若該約束不滿足則將先導通檔修正后觸發角強制設定為后導通檔修正后觸發角減去最小順序間隔，以維持先后導通時序不反轉；
33、將修正后的后導通檔觸發角作為新的重疊起始角代入環流增量預判值的計算公式進行驗證，若驗證結果顯示環流仍超過安全閾值，則以修正后的觸發角為新的起點重復可控性分段與修正分配過程進行迭代，直至環流降至安全閾值以下或達到最大迭代次數。
34、在一個優選的實施方式中，單調性約束為取目標權重與當前有效能量傳輸占比中的較大值作為執行權重，確保下一周波的執行權重不低于當前周波的實際傳輸占比；
35、飽和約束為將執行權重的上限限制在權重飽和上限，對應新檔全導通、舊檔完全退出的終態；
36、所述互補導通策略為新檔初始觸發角等于自然關斷相位乘以1減去執行權重與權重飽和上限之比所得的差值，舊檔初始觸發角等于自然關斷相位乘以執行權重與權重飽和上限之比；
37、穩態鎖定包括停止逐周波閉環的迭代計算、撤銷舊檔可控硅的觸發信號并將新檔可控硅鎖定在穩態運行模式。
38、本發明基于可控硅檔位切換的分相調壓穩壓器數字控制方法的技術效果和優點：
39、本發明通過在每個電源周波執行前對環流增量進行精確預判，并與動態遞減的安全閾值比較，實現了環流在整個切換過程中的主動抑制與閉環管理，有效防止了因環流超標導致的設備損壞；基于臨界重疊起始角的分段修正策略，能夠根據殘余比智能選擇最優修正策略，在確保安全的前提下最大限度地減少對過渡進程的干預，保障了切換速度；通過有效能量傳輸占比實時觀測過渡狀態，并以此為基礎自適應生成后續權重，使控制軌跡始終貼合系統實際響應，避免了預設模型與實際脫節導致的振蕩或超調，實現了真正平滑無沖擊的電壓過渡；最終，通過從環流安全預判到觸發角修正、再到權重自適應生成的完整閉環，將電力電子器件的離散開關動作轉化為連續、可控的能量遷移過程，顯著提升了檔位切換的可靠性、平穩性與整體系統性能。