本發明專利技術提供了一種基于大規模并聯系統的分布式通訊系統及其控制方法，過程為：在PWM模塊的三角載波頂點某時刻，子控制器將采集到的相應變流器柜的模擬及數字信號打包成自定義的一幀數據格式，發送至主控制器。待所有子控制器將采集到的數據發送到主控制器后，產生觸發啟動信號。主控制器負責控制算法和故障信號的處理，它接收到觸發信號后，讀取子控制器發送上來的數據，經過計算處理后，將控制命令信息發送至各子控制器，子控制器接收到控制信息后對相應PWM變流器柜進行控制。即分布式通訊控制完成一次發送和接收過程。本發明專利技術易于實現風電變流器的模塊化、并聯控制，更易于定位系統的故障，可以有效地抑制并聯系統的環流和不均流。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及風電PWM變流器，具體地，涉及一種。
技術介紹
變流器是風力發電的核心技術之一，隨著風力發電單機容量不斷增大，如何在低電壓(690V)下實現大功率變流器已成為一個亟待解決的問題。采用變流器并聯技術具有可有效提聞功率等級，增加系統可罪性和效率，減少成本和電壓、電流紋波，且易于|旲塊化設計和系統配置，靈活性更強等優點，在大功率場合有廣泛的應用前景。但隨著并聯支路的增加，模擬信號的采集通道，以及功率開關管的驅動信號等就會大大增加，這就對變流器控制器的設計提出了更高的要求。同時，采用分布式控制，即每套變流器單獨具有唯一的控制器，PWM脈沖單獨產生，這就無法保證并聯變流器開關管的驅動脈沖一致，在變流器回路便會產生環流，增加開關管的應力，迫使變流器降低功率等級運行，嚴重時會造成變流器過流故障。現有技術中，如公開號為102510092A的中國專利申請，該專利公開一種風電變流器分布式實時控制單元，其特征在于，機側采樣板、網側采樣板和直流采樣板就近安裝在功率回路采樣點，實現就近采樣，把模擬量通過AD轉換器轉換成數字量再通過光纖以串行方式傳給控制器，同時接收控制器發送的硬件保護門檻值和控制命令信息；安裝在機網側功率單元的功率控制板接收控制器發送的脈沖信號，進行串并轉換和脈沖保護處理，發送給功率元件，實現變流器的控制，同時實時采樣功率單元相電流和溫度信號，通過AD轉換器轉換成數字信號后以串行方式發送給控制器。但是上述的分布式控制單元，并沒有針對在大功率并聯系統應用場合，可能由于控制脈沖不一致等因素造成的并聯系統環流和不均流問題，采取必要的抑制措施。同時，對于采用分布式控制器的大功率并聯系統，各個控制器之間的數據交互需要通過光纖通訊的方式實現，因此設計可靠的分布式通訊系統、準確的分布式通訊控制方法及完善的通訊規約機制，對大功率、多模塊并聯系統的分布式控制具有重要的意義。
技術實現思路
針對現有技術中的缺陷，本專利技術的目的是提供一種，易于實現風電變流器的模塊化、并聯控制，更易于定位系統的故障，可以抑制系統的環流和不均流。根據本專利技術的一個方面，提供一種基于大規模并聯系統的分布式通訊系統，包括一個主控制器和η個子控制器，子控制器的數量與并聯系統中PWM變流器的數量相同并--對應。所述子控制器主要由ADC模塊(模數轉換)、PWM模塊、UART模塊三部分組成，其中，ADC模塊主要負責相應PWM變流器的電壓、電流及直流母線電壓信號的采集，并將其轉換為數字信號后，打包交給UART模塊的發送數據部分；PWM模塊負責將UART模塊的接收數據部分轉換為相應的脈沖信號驅動對應的PWM變流器；UART模塊主要負責將ADC模塊轉換打包后的數據通過自定義的通訊規約方式發送至主控制器，并同時接收主控制器發送過來的控制信息。所述主控制器主要由FPGA和DSP以及各種外圍器件組成，其FPGA主要功能是同時接收各子控制器通過光纖通訊接收口傳送來的各個并聯PWM變流器的數據，并且采集鼠籠異步電機的電流信號和編碼器輸出的電機實時轉速信號，然后通過與DSP的DMA(直接內存存取)接口傳送至DSP。所有數字化的模擬信號都要在DSP中進行濾波處理，然后DSP執行網側和機側PWM變流器的控制算法，并將計算出來的占空比信息同樣通過DMA接口傳給FPGA，FPGA再通過光纖通訊發送口同步發送至各并聯PWM變流器的子控制器。根據本專利技術的另一個方面，提供一種基于大規模并聯系統的分布式通訊控制方法，具體過程為在PWM模塊的三角載波頂點I時刻，子控制器(I n，n>2)將采集到的相應變流器柜的模擬及數字信號打包成一幀的數據格式(DATAl)，通過自定義的通訊規約方式發送至主控制器。待所有子控制器將采集到的數據發送到主控制器后，產生觸發啟動信·號。主控制器負責控制算法和故障信號的處理，它接收到觸發信號后，讀取子控制器發送上來的數據，經過計算處理后，將控制命令信息(DATA2)發送至各子控制器，子控制器接收到控制信息后對相應PWM變流器柜進行控制。即分布式通訊控制完成一次發送和接收過程。在三角載波頂點2時刻進行下次通訊，依次類推.......其中，通訊采用異步串行通信模式，波特率為10Mbps。自定義的通信數據字元由I位起始位、8位數據位、無奇偶校驗位、I位停止位共10位組成。通信字格式為幀頭+數據包+幀尾。其中幀頭包括數據包的類型和長度，數據包為通訊傳送的有效數據，而幀尾作為數據包的校驗。優選地，所述基于大規模并聯系統的分布式通訊控制方法，具體步驟為步驟1，FPGA通過片上NorFlash完成程序的上電加載啟動。步驟2，對分布式通訊系統進行初始化，分別需要對ADC (模數轉換)模塊初始化(轉化寄存器里的值清零)，封鎖PWM脈沖防止上電后變流器開關管的誤動作，UART模塊初始化。步驟3，主控制器與子控制器(I n，n>2)進行通訊握手，握手的內容為子控制器嘗試與主控制器握手的次數，設置握手3次后認為握手成功，否則握手次數清零重新進行握手嘗試。最終需要每個子控制器均與主控制器握手成功，否則主控制器一直處于等待狀態。步驟4，變流器還未工作之前，此時無工作電壓、電流信號，這時子控制器(I n，n>2)的A/D芯片工作，采集10次信號并取平均值作為該A/D芯片的零漂，并通過通訊的方式(upstream)發送至主控制器，以作為該數據在算法控制中的校正信息；此外，還有其他硬件的EEPROM的信息，也通過通訊的方式傳至主控器板上。步驟5，第一次同步需要確保所有的子控制器已通訊正常。首先，通過主控制器的PWM啟動命令，讓子控制器的PWM載波發生器模塊啟動工作，以50MHz時鐘從O開始計數。在PWM載波發生器模塊(PWM模塊的組成部分之一)啟動后，啟動ADC信號，采集數據，通過通訊的方式將子控制器(I n，n>2)信息發送至主控制器。在PWM載波的頂點開始發送子控制器采集到的數據幀HEADER BYTE等，這一幀數據有三個字節。待主控制器接收到所有子控制器發送的幀頭信息，通過相應的UART通道接收到數據后的事件信號作為觸發沿，并比較所有通道的觸發沿是否有延時(不同步)。如果主控制器檢測到與之通訊連接的子控制器有不同步的情況時，便通過每次向子控制器發送的CMD FRAME中修改其中的同步補償數，并將命令發送至相應的子控制器上。子控制器板收到對應的同步補償數，在三角載波的增計數時，將計數值加上同步補償數；在減計數時，將計數值減去同步補償數。需要說明的是，同步貫穿整個通訊過程。步驟6，正常通訊控制過程中，與之通訊連接的子控制器負責相應變流器柜電壓、電流和故障等信號的采集，以通訊的方式發送至主控制器，并接收主控制器發送下來的控制命令信息，使能相應的PWM，依據主控制器發送的占空比信息生成PWM信號。同時，在正常通訊的過程需保證PWM三角載波不同步在一定的范圍內。與現有技術相比，本專利技術具有如下的有益效果I)采用這種分布式通訊控制的方案，易于實現風電變流器的模塊化、并聯控制。·根據系統的要求選擇多少個系統并聯，而控制框架結構無需改變，易于擴展，適于模塊化生廣，提聞了生廣效率。2)這種點對點的通訊控制方式，更易于定位系統的故障。一旦其中的一個三相系統發生故障，可將該三相系統本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于大規模并聯系統的分布式通訊系統，其特征在于包括一個主控制器和子控制器，子控制器的數量與并聯系統中PWM變流器的數量相同并一一對應；所述子控制器主要由ADC模塊、PWM模塊、UART模塊三部分組成，其中，ADC模塊主要負責相應PWM變流器的電壓、電流及直流母線電壓信號的采集，并將其轉換為數字信號后，打包交給UART模塊的發送數據部分；PWM模塊負責將UART模塊的接收數據部分轉換為相應的脈沖信號驅動對應的PWM變流器；UART模塊主要負責將ADC模塊轉換打包后的數據通過自定義的通訊規約方式發送至主控制器，并同時接收主控制器發送過來的控制信息；所述主控制器主要由FPGA和DSP以及各種外圍器件組成，其FPGA主要是同時接收各子控制器通過光纖通訊接收口傳送來的各個并聯PWM變流器的數據，并且采集鼠籠異步電機的電流信號和編碼器輸出的電機實時轉速信號，然后通過與DSP的DMA接口傳送至DSP；所有數字化的模擬信號都要在DSP中進行濾波處理，然后DSP執行網側和機側PWM變流器的控制算法，并將計算出來的占空比信息同樣通過DMA接口傳給FPGA，FPGA再通過光纖通訊發送口同步發送至各并聯PWM變流器的子控制器。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：韓剛，張建文，
申請(專利權)人：上海交通大學，
類型：發明
國別省市：
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