專利名稱：一種三相逆變器并聯(lián)同步控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種針對(duì)有互聯(lián)線的分布式并聯(lián)運(yùn)行逆變器的控制方法。
背景技術(shù)：
隨著信息處理技術(shù)的發(fā)展，對(duì)電源系統(tǒng)的容量、性能和可靠性要求越來越高。多模塊并聯(lián)實(shí)現(xiàn)大容量電源是電源技術(shù)發(fā)展方向。對(duì)于有互聯(lián)線逆變器并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)，同步電路是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)之一。理想的自由并聯(lián)系統(tǒng)，各模塊即可單機(jī)，也可多臺(tái)直接并聯(lián)運(yùn)行，有些冗余并聯(lián)系統(tǒng)需要能夠熱插拔。專利申請(qǐng)?zhí)枮?00410000213.0的專利文件中公開了一種同步鎖相方法，雖然利用競爭獲取總線控制權(quán)的方法解決了主從同步方法中單點(diǎn)故障(主機(jī))風(fēng)險(xiǎn)高的問題，但是還是需要設(shè)置不同的逆變器競爭獲取總線控制權(quán)等待時(shí)間。并且當(dāng)獲得總線控制線的逆變器退出時(shí)，總線有三個(gè)同步周期的空閑時(shí)間，存在安全隱患。專利申請(qǐng)?zhí)枮?00810220118.8的專利文件中公開了一種同步控制方法，雖然達(dá)到了各逆變器無主從之分的目的，但是只能實(shí)現(xiàn)調(diào)制波同步的功能，沒有實(shí)現(xiàn)載波同步的功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)各逆變器模塊間的快速同步，并且各逆變器模塊間無主從之分，尤其適合于逆變器分布式并聯(lián)情況的三相逆變器并聯(lián)同步控制方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:包括以CPU軟件方式實(shí)現(xiàn)的載波計(jì)數(shù)器1、調(diào)制波計(jì)數(shù)器2、脈沖發(fā)生器3、信號(hào)輸出仲裁器4、線與驅(qū)動(dòng)5 ;在逆變器模塊開始工作時(shí)即線與驅(qū)動(dòng)輸出端已連接在并聯(lián)系統(tǒng)公共的同步總線上時(shí)，首先由逆變器的控制系統(tǒng)向信號(hào)輸出仲裁器發(fā)出同步使能信號(hào)，使該逆變器模塊的同步信號(hào)送達(dá)同步總線；載波計(jì)數(shù)器在其內(nèi)部的高頻信號(hào)源驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行增減計(jì)數(shù)，輸出與載波同頻率的等腰三角形計(jì)數(shù)波形，在接收到來自于同步總線上的載波同步脈沖Ksyn下降沿時(shí)復(fù)位；調(diào)制波計(jì)數(shù)器對(duì)來自于同步總線上的載波同步脈沖Pesyn下降沿進(jìn)行增計(jì)數(shù)，當(dāng)調(diào)制波計(jì)數(shù)值達(dá)到預(yù)設(shè)的最大值(載波比)時(shí)輸出一個(gè)復(fù)位信號(hào)；脈沖發(fā)生器接受來自于載波計(jì)數(shù)器和調(diào)制波計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)，在每個(gè)載波計(jì)數(shù)器周期，若調(diào)制波計(jì)數(shù)器沒有輸出復(fù)位信號(hào)，則脈沖發(fā)生器在下一個(gè)載波計(jì)數(shù)器的前1/4周期輸出低電平占空比為25%的載波準(zhǔn)同步信號(hào)；若調(diào)制波計(jì)數(shù)器有復(fù)位信號(hào)輸出，則脈沖發(fā)生器在下一個(gè)載波計(jì)數(shù)器的前3/4周期輸出低電平占空比為75%的調(diào)制波準(zhǔn)同步信號(hào)；在線與輸出允許的情況下，載波準(zhǔn)同步信號(hào)或者調(diào)制波準(zhǔn)同步信號(hào)經(jīng)線與驅(qū)動(dòng)后成為載波同步信號(hào)Pesyn或者調(diào)制波同步信號(hào)Pmsyn被送至同步總線。本發(fā)明所提出的同步控制方法的主要特點(diǎn)有益效果主要有:(I)可快速實(shí)現(xiàn)同步，載波同步最長同步時(shí)間為一個(gè)載波周期；調(diào)制波同步最長時(shí)間為一個(gè)調(diào)制波周期。(2)既能實(shí)現(xiàn)調(diào)制波的同步也能實(shí)現(xiàn)載波的同步，有助于抑制并聯(lián)模塊間的諧波環(huán)流。(3)同步控制器沒有主從之分，所有同步控制器在系統(tǒng)中的地位都是相對(duì)等的，單個(gè)同步控制器的退出，不影響其它同步控制器的正常工作。(4)同步控制器的投入對(duì)同步總線無沖擊，支持同步控制器的熱投。(5)同步總線只有兩根線，并機(jī)互聯(lián)線少。載波計(jì)數(shù)器的目 的是產(chǎn)生與逆變器模塊三角載波周期相同的對(duì)稱三角波。載波計(jì)數(shù)器中有頻率為逆變器三角載波頻率整倍數(shù)的信號(hào)源(此倍數(shù)越大，則PWM脈沖周期級(jí)同步精度越高)。其輸入為來自于同步總線上的載波同步脈沖Pesyn的下降沿，其輸出為三角波，并被送至脈沖發(fā)生器。調(diào)制波計(jì)數(shù)器的作用是記錄在一個(gè)載波周期中接收到的同步總線上脈沖下降沿的數(shù)目。其輸入與載波計(jì)數(shù)器相同，為來自于同步總線上的載波級(jí)同步脈沖Pesyn的下降沿，在其脈沖下降沿計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)達(dá)到設(shè)定的最大值時(shí)(該最大值為一個(gè)調(diào)制波周期中包含的載波周期數(shù)，即載波比)，調(diào)制波計(jì)數(shù)器輸出與逆變器調(diào)制波周期相同的調(diào)制波復(fù)位脈沖信號(hào)，該信號(hào)也被送至脈沖發(fā)生器。脈沖發(fā)生器的輸入為來自于載波計(jì)數(shù)器的三角波和來自于調(diào)制波計(jì)數(shù)器的調(diào)制波復(fù)位脈沖信號(hào)。脈沖發(fā)生器的作用是根據(jù)載波計(jì)數(shù)器輸出的三角波所對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值和調(diào)制波計(jì)數(shù)器是否輸出的調(diào)制波復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生兩類不同的準(zhǔn)同步脈沖，及載波級(jí)準(zhǔn)同步脈沖(對(duì)應(yīng)P。-)和調(diào)制波級(jí)準(zhǔn)同步脈沖(對(duì)應(yīng)pmsyn)，該準(zhǔn)同步脈沖信號(hào)被送至線與驅(qū)動(dòng)模塊。信號(hào)輸出仲裁器的輸入為來自于同步總線上的載波級(jí)同步脈沖信號(hào)Pesyn、Pmsyn和來自于逆變器模塊控制器發(fā)出的同步使能信號(hào)。其作用是根據(jù)各逆變器模塊的實(shí)際工作情況合理的控制同步脈沖信號(hào)的輸出。信號(hào)輸出仲裁器在接收到逆變器模塊控制系統(tǒng)發(fā)出的同步使能信號(hào)之前，禁止同步脈沖輸出。在接收到同步使能信號(hào)后，保持封鎖同步脈沖輸出，當(dāng)信號(hào)輸出仲裁器從同步總線接收到一次以上的調(diào)制波級(jí)同步脈沖信號(hào)Pmsyn后或在兩個(gè)調(diào)制波周期內(nèi)未從同步總線上接收到PWM調(diào)制脈沖同步信號(hào)Pesyn時(shí)解除封鎖，即允許同步脈沖輸出。線與驅(qū)動(dòng)輸入信號(hào)為來自于脈沖發(fā)生器的準(zhǔn)同步脈沖和來自于信號(hào)輸出仲裁器的線與輸出使能信號(hào)，在使能允許的情況下，線與驅(qū)動(dòng)模塊將來自于脈沖發(fā)生器的準(zhǔn)同步脈沖信號(hào)的功率放大并經(jīng)硬件線與(即同步總線上只要有一個(gè)逆變器模塊的線與驅(qū)動(dòng)電路輸出低電平，則總線上電平為低電平)后，輸出到同步總線上，最終形成總線同步信號(hào)脈沖
Pcsyn 或 Pmsynu在使能禁止的情況下，準(zhǔn)同步脈沖不能夠到達(dá)同步總線，在總線上無其他同步信號(hào)的情況下，同步總線上的電平始終為高電平。


圖1為發(fā)明所述的并聯(lián)逆變器模塊同步控制策略的總體框圖。圖2為載波同步原理不意圖。圖3為調(diào)制波同步原理示意圖。圖4為多個(gè)逆變器模塊線與驅(qū)動(dòng)連接的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本專利做更詳細(xì)的描述:載波計(jì)數(shù)器的實(shí)質(zhì)是一個(gè)高頻的增減計(jì)數(shù)器，即計(jì)數(shù)器從零增計(jì)數(shù)至設(shè)定的最大值后再向反方向減計(jì)數(shù)至零，而后再自動(dòng)增計(jì)數(shù)，如此周而復(fù)始，從而形成等腰三角形的計(jì)數(shù)波形，每個(gè)等腰三角形等邊長度所對(duì)應(yīng)的時(shí)間即為載波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)周期。載波計(jì)數(shù)器每次增減計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)單位均為1，其增減計(jì)數(shù)的頻率應(yīng)顯著的高于逆變器模塊三角載波的頻率，即是要保證在逆變器模塊的一個(gè)三角載波周期內(nèi)，需要包含十?dāng)?shù)個(gè)到數(shù)十個(gè)的載波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)周期，以保證PWM調(diào)制脈沖周期級(jí)同步的精準(zhǔn)程度。可以根據(jù)以下方式來確定載波計(jì)數(shù)器的最大值:設(shè)逆變器三角載波頻率為ft。，載波計(jì)數(shù)器增減計(jì)數(shù)的頻率為f。。，則載波計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)值為載波計(jì)數(shù)器與同步總線上的同步脈沖配合工作的示意圖如附圖2所示，圖中標(biāo)號(hào)Cc即為載波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值。當(dāng)載波計(jì)數(shù)器接收到來自同步總線的載波級(jí)同步脈沖信號(hào)Pcsyn的下降沿時(shí)強(qiáng)制將增減計(jì)數(shù)器清零，即使Q=0，從而快速實(shí)現(xiàn)與總線脈沖信號(hào)的同步。載波計(jì)數(shù)器在接收到Pesyn或Pmsyn同步脈沖信號(hào)后均復(fù)位。調(diào)制波計(jì)數(shù)器的實(shí)質(zhì)是一個(gè)單方向增計(jì)數(shù)器，即計(jì)數(shù)器從零增計(jì)數(shù)至設(shè)定的最大值后立刻復(fù)位為零，然后又從零開始計(jì)數(shù)，如此周而復(fù)始，形成鋸齒波形狀的計(jì)數(shù)波形。調(diào)制波計(jì)數(shù)器對(duì)來自于同步總線上的同步脈沖Pesyn的下降沿進(jìn)行計(jì)數(shù)，每次增計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)單位為1，當(dāng)計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)Cm達(dá)到設(shè)定的最大值Cstaax時(shí)，調(diào)制波計(jì)數(shù)器輸出與逆變器調(diào)制波周期相同的調(diào)制波復(fù)位脈沖信號(hào)，該信號(hào)被送至脈沖發(fā)生器?？梢愿鶕?jù)以下方式來確定調(diào)制波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù) 最大值:設(shè)逆變器三角載波頻率為ft。，逆變器正弦調(diào)制波的頻率為fm，則調(diào)制波計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)值為(^=4/4。脈沖發(fā)生器根據(jù)載波計(jì)數(shù)器輸出的計(jì)數(shù)值和調(diào)制波計(jì)數(shù)器是否有調(diào)制波復(fù)位脈沖信號(hào)輸出來產(chǎn)生相應(yīng)的Pesyn或Pmsyn準(zhǔn)同步脈沖信號(hào)。脈沖發(fā)生器根據(jù)載波計(jì)數(shù)器和調(diào)制波計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)來產(chǎn)生準(zhǔn)同步脈沖信號(hào)的原理如圖3所示。圖中給出載波同步脈沖Pesyn和調(diào)制波同步脈沖Pmsyn產(chǎn)生的機(jī)理及調(diào)制波同步的過程。在調(diào)制波計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)未達(dá)到Cstaax之前(如附圖3中所示的CM=C_ax-2，Cm=Cbmx-1等)，即調(diào)制波計(jì)數(shù)器沒有發(fā)出調(diào)制波復(fù)位脈沖信號(hào)之前，脈沖發(fā)生器在載波計(jì)數(shù)器到達(dá)其計(jì)數(shù)值Ce=Cemax/4時(shí)產(chǎn)生低電平占空比為25%的對(duì)應(yīng)Pesyn的準(zhǔn)載波同步信號(hào)；當(dāng)CM=Cstaax時(shí)，調(diào)制波計(jì)數(shù)器發(fā)出調(diào)制波復(fù)位脈沖信號(hào)，脈沖發(fā)生器在收到此信號(hào)的前提下，當(dāng)載波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值達(dá)到(^=3(^_/4時(shí)脈沖發(fā)生器輸出低電平占空比為75%的對(duì)應(yīng)Pmsyn的準(zhǔn)調(diào)制波同步信號(hào)，從而完成對(duì)一個(gè)調(diào)制波周期的同步。信號(hào)輸出仲裁器的輸入為來自于同步總線上的載波級(jí)同步脈沖信號(hào)Pesyn、Pmsyn和來自于逆變器模塊控制器發(fā)出的同步使能信號(hào)。根據(jù)附圖1可知信號(hào)輸出仲裁器是一個(gè)兩輸入單輸出的“或”邏輯機(jī)構(gòu)，當(dāng)逆變器模塊控制系統(tǒng)禁止同步信號(hào)輸出時(shí)，逆變器輸出的同步使能信號(hào)為高電平，此時(shí)信號(hào)輸出仲裁器的輸出也為高電平，因此可以使得線與驅(qū)動(dòng)電路的輸出端始終為高電平，從而不輸出本逆變器模塊產(chǎn)生Pesyn和Pmsyn信號(hào)。反之，當(dāng)逆變器輸出的同步使能信號(hào)為低電平時(shí)，Pesyn和Pmsyn脈沖信號(hào)可輸出到同步總線上。
線與驅(qū)動(dòng)模塊是同步控制的輸出級(jí)，附圖4為多個(gè)逆變器模塊線與驅(qū)動(dòng)連接的示意圖。對(duì)于單個(gè)線與驅(qū)動(dòng)電路而言，其輸入信號(hào)為來自于脈沖發(fā)生器的準(zhǔn)同步脈沖和來自于信號(hào)輸出仲裁器的線與輸出使能信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)進(jìn)入線與驅(qū)動(dòng)電路的或非邏輯機(jī)構(gòu)，即只要這兩個(gè)信號(hào)中任一信號(hào)電平為高，則或非邏輯輸出為低電平，因此NPN型三極管VT不導(dǎo)通，其上拉電阻下端電平為高；反之若或非邏輯的一個(gè)輸入端為低電平(線與輸出允許)，當(dāng)己㈣和？-，的準(zhǔn)脈沖信號(hào)電平變化時(shí)就可以反映在同步總線上了。根據(jù)線與邏輯的性質(zhì)，在保證NPN型三極管集電極電流允許的情況下，同步總線上只要有一個(gè)逆變器模塊的線與驅(qū)動(dòng)電路輸出低電平，則總線上的電平為低電平。當(dāng)同步總線上沒有其它同步控制器時(shí)(或者說并聯(lián)系統(tǒng)中只有一個(gè)逆變器模塊工作)，在一個(gè)調(diào)制波周期內(nèi)同步總線上無任何脈沖信號(hào)，則此工作的逆變器模塊應(yīng)解除對(duì)同步信號(hào)輸出的封鎖，同步控制器進(jìn)入獨(dú)立的正常工作狀態(tài)。當(dāng)逆變器模塊退出并聯(lián)系統(tǒng)時(shí)，逆變器模塊應(yīng)禁止同步信號(hào)輸出，同步控制器的線與驅(qū)動(dòng)輸出輸出恒為高電平狀態(tài)，然后斷開同步控制器與同步總線的物理連接，這樣在退出過程中，同步控制器對(duì)同步總線沒有任何的影響。
權(quán)利要求
1.一種三相逆變器并聯(lián)同步控制方法，其特征是:包括以CPU軟件方式實(shí)現(xiàn)的載波計(jì)數(shù)器、調(diào)制波計(jì)數(shù)器、脈沖發(fā)生器、信號(hào)輸出仲裁器、線與驅(qū)動(dòng)；在逆變器模塊開始工作時(shí)即線與驅(qū)動(dòng)輸出端已連接在并聯(lián)系統(tǒng)公共的同步總線上時(shí)，首先由逆變器的控制系統(tǒng)向信號(hào)輸出仲裁器發(fā)出同步使能信號(hào)，使該逆變器模塊的同步信號(hào)送達(dá)同步總線；載波計(jì)數(shù)器在其內(nèi)部的高頻信號(hào)源驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行增減計(jì)數(shù)，輸出與載波同頻率的等腰三角形計(jì)數(shù)波形，在接收到來自于同步總線上的載波同步脈沖Pesyn下降沿時(shí)復(fù)位；調(diào)制波計(jì)數(shù)器對(duì)來自于同步總線上的載波同步脈沖Pesyn下降沿進(jìn)行增計(jì)數(shù)，當(dāng)調(diào)制波計(jì)數(shù)值達(dá)到預(yù)設(shè)的最大值時(shí)輸出一個(gè)復(fù)位信號(hào)；脈沖發(fā)生器接受來自于載波計(jì)數(shù)器和調(diào)制波計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)，在每個(gè)載波計(jì)數(shù)器周期，若調(diào)制波計(jì)數(shù)器沒有輸出復(fù)位信號(hào)，則脈沖發(fā)生器在下一個(gè)載波計(jì)數(shù)器的前1/4周期輸出低電平占空比為25%的載波準(zhǔn)同步信號(hào)；若調(diào)制波計(jì)數(shù)器有復(fù)位信號(hào)輸出，則脈沖發(fā)生器在下一個(gè)載波計(jì)數(shù)器的前3/4周期輸出低電平占空比為75%的調(diào)制波準(zhǔn)同步信號(hào)；在線與輸出允許的情況下，載波準(zhǔn)同步信號(hào)或者調(diào)制波準(zhǔn)同步信號(hào)經(jīng)線與驅(qū)動(dòng)后成為載波同步信號(hào) Pesyn或者調(diào)制波同步信號(hào)Pmsyn被送至同步總線。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種三相逆變器并聯(lián)同步控制方法。包括以CPU軟件方式實(shí)現(xiàn)的載波計(jì)數(shù)器、調(diào)制波計(jì)數(shù)器、脈沖發(fā)生器、信號(hào)輸出仲裁器、線與驅(qū)動(dòng)。由逆變器的控制系統(tǒng)向信號(hào)輸出仲裁器發(fā)出同步使能信號(hào)；載波計(jì)數(shù)器產(chǎn)生與逆變器模塊三角載波周期相同的對(duì)稱三角波。調(diào)制波計(jì)數(shù)器記錄在一個(gè)載波周期中接收到的同步總線上脈沖下降沿的數(shù)目。脈沖發(fā)生器的輸入為來自于載波計(jì)數(shù)器的三角波和來自于調(diào)制波計(jì)數(shù)器的調(diào)制波復(fù)位脈沖信號(hào)。信號(hào)輸出仲裁器的輸入為來自于同步總線上的載波級(jí)同步脈沖信號(hào)和來自于逆變器模塊控制器發(fā)出的同步使能信號(hào)。線與驅(qū)動(dòng)模塊將來自于脈沖發(fā)生器的準(zhǔn)同步脈沖信號(hào)的功率放大并經(jīng)硬件線與后，輸出到同步總線上。
文檔編號(hào)H02M7/44GK103219904SQ201310123180
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月10日
發(fā)明者游江, 羅耀華, 孟繁榮, 許鐵巖, 張敬南, 張文義, 張強(qiáng), 鞏冰, 程鵬, 張镠鐘 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)