微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)以及載波移相同步方法
【專利摘要】一種微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)包括主站及若干從站，主站包括第一網(wǎng)口、第二網(wǎng)口、計(jì)算機(jī)、發(fā)送單元以及接收單元；從站包括若干微網(wǎng)逆變器以及控制芯片，每一控制芯片對應(yīng)與一微網(wǎng)逆變器連接。一種載波移相同步方法，包括如下步驟：步驟一：主站進(jìn)行故障檢測及故障判別，根據(jù)檢測和判別的結(jié)果選擇不同幀傳輸策略；步驟二：計(jì)算各從站本地時(shí)鐘漂移量；步驟三：修正從站時(shí)間，實(shí)現(xiàn)載波移相同步。上述微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)以及載波移相同步方法，提高了微網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)載波移相同步的可靠性及準(zhǔn)確性，減小了各逆變器并聯(lián)后的交流電流諧波，抑制并聯(lián)諧振。
【專利說明】
微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)以及載波移相同步方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及微電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)以及 載波移相同步方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 微網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中，并聯(lián)諧振是影響微電網(wǎng)可靠穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵問題。獨(dú)立 直流源輸入的微網(wǎng)逆變器并聯(lián)至公共交流母線運(yùn)行易產(chǎn)生諧振問題，諧振會(huì)使并網(wǎng)電流畸 變嚴(yán)重，增加損耗，降低系統(tǒng)效率。各個(gè)逆變器模塊調(diào)制波、載波等不一致性因素，很容易引 起逆變器模塊間的電流諧振。一般采用LCL濾波器參數(shù)優(yōu)化和引入虛擬阻抗的方法來抑制 逆變器并聯(lián)產(chǎn)生的諧振問題，這些方法對電流諧波有一定抑制效果，但無法從本質(zhì)上解決 并聯(lián)諧振問題。
[0003] 因此現(xiàn)有技術(shù)一般通過逆變器模塊間載波移相同步解決上述電流諧波問題，為了 消除交流側(cè)并聯(lián)后電流的諧波，N臺逆變器之間的載波相移一般按180°/N來設(shè)定。但現(xiàn)有技 術(shù)在實(shí)現(xiàn)載波移相同步時(shí)，系統(tǒng)中由于多臺逆變器間參數(shù)及傳輸距離等因素引起的差異， 無法實(shí)現(xiàn)各逆變器模塊間的高精度載波移相同步。微網(wǎng)逆變器模塊化并聯(lián)系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)熱 插拔及冗余控制?，F(xiàn)有技術(shù)在解決單點(diǎn)故障或冗余控制時(shí)，系統(tǒng)需要暫停工作進(jìn)行維護(hù)，不 利于微網(wǎng)逆變器的自由投切，不利于系統(tǒng)模塊化管理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于此，有必要針對上述的技術(shù)問題，提供一種高準(zhǔn)確性和可靠性的微網(wǎng)逆變器 載波移相同步系統(tǒng)以及載波移相同步方法。
[0005] -種微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)，包括：
[0006] 主站，所述主站包括第一網(wǎng)口、第二網(wǎng)口、計(jì)算機(jī)以及與所述計(jì)算機(jī)連接的發(fā)送單 元以及接收單元，所述計(jì)算機(jī)用于發(fā)送載波移相同步信號，
[0007] 所述發(fā)送單元分別與所述第一網(wǎng)口以及所述第二網(wǎng)口連接，所述接收單元分別與 所述第一網(wǎng)口以及所述第二網(wǎng)口連接；
[0008] 若干從站，所述從站包括若干微網(wǎng)逆變器以及用于接收所述載波移相同步信號并 實(shí)現(xiàn)載波移相同步的控制芯片，每一所述控制芯片對應(yīng)與一所述微網(wǎng)逆變器連接；
[0009] 若干所述控制芯片依次連接，且所述第一網(wǎng)口與第一個(gè)所述控制芯片連接，所述 第二網(wǎng)口與最后一個(gè)所述控制芯片連接。
[0010]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述接收單元具有接收端RXl，所述發(fā)送單元具有發(fā)送端 TXl，
[0011] 所述接收端RXl分別與所述第一網(wǎng)口以及所述第二網(wǎng)口連接，所述發(fā)送端TXl分別 與所述第一網(wǎng)口以及所述第二網(wǎng)口連接。
[0012] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一網(wǎng)口具有接收端RX2和發(fā)送端TX2，所述第二網(wǎng)口 具有接收端RX3和發(fā)送端TX3，
[0013] 所述接收端RXl分別與所述接收端RX2以及所述接收端RX3連接，所述發(fā)送端TXl分 別與所述接收端TX2以及所述接收端TX3連接。
[0014] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，包括第1個(gè)、第2個(gè)...第i個(gè)至第N個(gè)所述從站，N為正整數(shù)； 其中，第1個(gè)所述從站具有接收端RXll、接收端RX12、發(fā)送端TXll和發(fā)送端TX12,第2個(gè)所述 從站具有接收端RX21、接收端RX22、發(fā)送端TX21和發(fā)送端TX22,第i個(gè)所述從站具有接收端 RXiU接收端RXi2、發(fā)送端TXil和發(fā)送端TXi2,第N個(gè)所述從站具有接收端RXNl、接收端 RXN2、發(fā)送端TXNl和發(fā)送端TXN2，
[0015]所述接收端RXll與所述主站的所述發(fā)送端TXl連接，所述發(fā)送端TXl 2與所述主站 的所述接收端RXl連接；
[0016]所述發(fā)送端TXl 1與所述接收端RX21連接；
[0017]所述接收端RXl 2與所述發(fā)送端TX22連接；
[0018]所述發(fā)送端TX21與所述接收端RXil連接；
[0019]所述接收端RX22與所述發(fā)送端TXi2連接；
[0020] 所述發(fā)送端TXil與所述接收端RXNl連接；
[0021]所述接收端RXi2與所述發(fā)送端TXN2連接；
[0022]所述發(fā)送端TXNl與所述主站的所述接收端RX3連接，所述接收端RXN2與所述主站 的所述發(fā)送端TX3連接。
[0023] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，包括第1個(gè)、第2個(gè)...第i個(gè)至第N個(gè)所述微網(wǎng)逆變器其中，N 為正整數(shù)。
[0024] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，第1個(gè)微網(wǎng)逆變器與第1個(gè)所述從站的所述控制芯片連接， 第2個(gè)微網(wǎng)逆變器與第2個(gè)所述從站的所述控制芯片連接;第i個(gè)微網(wǎng)逆變器與第i個(gè)所述從 站的所述控制芯片連接，第N個(gè)微網(wǎng)逆變器與第N個(gè)所述從站的所述控制芯片連接。
[0025] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一網(wǎng)口以及所述第二網(wǎng)口均為以太網(wǎng)類型的網(wǎng)口。
[0026] -種載波移相同步方法，應(yīng)用于上述微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)，包括如下步 驟：
[0027] 步驟一:主站進(jìn)行故障檢測及故障判別，根據(jù)檢測和判別的結(jié)果選擇不同幀傳輸 策略；
[0028] 步驟二:計(jì)算各從站本地時(shí)鐘漂移量；
[0029]步驟三:修正從站時(shí)間，實(shí)現(xiàn)載波移相同步。
[0030]上述微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)以及載波移相同步方法，通過主站的計(jì)算機(jī)通 過發(fā)送單元以及接收單元并經(jīng)由第一網(wǎng)口和第二網(wǎng)口與每一個(gè)從站的控制芯片連接，主站 進(jìn)行故障檢測及故障判別，并根據(jù)檢測和判別的結(jié)果選擇不同幀傳輸策略，控制芯片接收 主站發(fā)送的經(jīng)過故障檢測及故障判別后的載波移相同步信號后，對應(yīng)地對與其連接的微網(wǎng) 逆變器進(jìn)行載波移相同步，從而從系統(tǒng)層面上解決了微網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)單點(diǎn)或是多點(diǎn)故障時(shí)載 波無法同步的問題，提高微網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)載波移相同步的可靠性及準(zhǔn)確性，減小了各 逆變器并聯(lián)后的交流電流諧波，抑制并聯(lián)諧振。
【附圖說明】
[0031 ]圖1為一個(gè)實(shí)施例中微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖2為一個(gè)實(shí)施例中載波移相同步方法步驟流程示意圖；
[0033] 圖3為一個(gè)實(shí)施例中微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)正常工作時(shí)的傳輸延時(shí)測量原 理圖；
[0034] 圖4為一個(gè)實(shí)施例中微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)發(fā)生鏈路或節(jié)點(diǎn)故障時(shí)的結(jié)構(gòu) 示意圖；
[0035] 圖5為一個(gè)實(shí)施例中微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)發(fā)生鏈路或節(jié)點(diǎn)故障時(shí)的傳輸 延時(shí)測量原理圖；
[0036] 圖6為一個(gè)實(shí)施例中微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)發(fā)生網(wǎng)口 A故障時(shí)的結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0037] 圖7為一個(gè)實(shí)施例中微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)發(fā)生網(wǎng)口 B故障時(shí)的結(jié)構(gòu)示意 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā) 明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不 違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似改進(jìn)，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0039] 請參閱圖1，其為一個(gè)實(shí)施例中微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)10的結(jié)構(gòu)示意圖，一 種微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)10包括主站101以及若干從站102。主站101與每一從站102 連接，用于對從站102進(jìn)行故障檢測及故障判別，根據(jù)檢測和判別的結(jié)果選擇不同幀傳輸策 略、計(jì)算各從站102本地時(shí)鐘漂移量、修正從站102時(shí)間，實(shí)現(xiàn)載波移相同步。
[0040] 主站101包括第一網(wǎng)口 A、第二網(wǎng)口 B、計(jì)算機(jī)103以及與計(jì)算機(jī)103連接的發(fā)送單元 104以及接收單元105,計(jì)算機(jī)103用于發(fā)送載波移相同步信號，
[0041] 發(fā)送單元104分別與第一網(wǎng)口 A以及第二網(wǎng)口 B連接，接收單元105分別與第一網(wǎng)口 A以及第二網(wǎng)口B連接。優(yōu)選的，第一網(wǎng)口A以及第二網(wǎng)口B均為以太網(wǎng)類型的網(wǎng)口。
[0042] 從站102包括若干微網(wǎng)逆變器106、用于接收載波移相同步信號并實(shí)現(xiàn)載波移相同 步的控制芯片ESC，每一控制芯片ESC對應(yīng)與一微網(wǎng)逆變器106連接。
[0043] 若干控制芯片ESC依次連接，且第一網(wǎng)口 A與第一個(gè)控制芯片ESC連接，第二網(wǎng)口 B 與最后一個(gè)控制芯片ESC連接。
[0044]需要說明的是，本實(shí)施例中的控制芯片ESC、計(jì)算機(jī)103、微網(wǎng)逆變器106等，均可采 用現(xiàn)有產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明及其各實(shí)施例，其所要求保護(hù)的范圍并不包括控制芯片ESC、計(jì)算 機(jī)103、微網(wǎng)逆變器106等的具體結(jié)構(gòu)及其控制方式，而是通過這些結(jié)構(gòu)的連接關(guān)系及其結(jié) 合應(yīng)用所能夠達(dá)到預(yù)計(jì)的技術(shù)效果。
[0045] 上述微網(wǎng)逆變器106載波移相同步系統(tǒng)，通過主站101的計(jì)算機(jī)103通過發(fā)送單元 104以及接收單元105并經(jīng)由第一網(wǎng)口 A和第二網(wǎng)口 B與每一個(gè)從站102的控制芯片ESC連接， 主站101進(jìn)行故障檢測及故障判別，并根據(jù)檢測和判別的結(jié)果選擇不同幀傳輸策略，控制芯 片ESC接收主站101發(fā)送的經(jīng)過故障檢測及故障判別后的載波移相同步信號后，對應(yīng)地對與 其連接的微網(wǎng)逆變器106進(jìn)行載波移相同步，從而從系統(tǒng)層面上解決了微網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)單點(diǎn) 或是多點(diǎn)故障時(shí)載波無法同步的問題，提高微網(wǎng)逆變器106并聯(lián)系統(tǒng)載波移相同步的可靠 性及準(zhǔn)確性，減小了各逆變器并聯(lián)后的交流電流諧波，抑制并聯(lián)諧振。
[0046]可以理解，本實(shí)施例為基于EtherCAT(Ether Control Automation Technology， 控制自動(dòng)化技術(shù))的微網(wǎng)逆變器載波移相同步方法。用PC機(jī)作為主站，各微網(wǎng)逆變器及其從 站控制ESC芯片作為從站。主站用于發(fā)送載波移相同步信號，并監(jiān)控所述N個(gè)從站的工作狀 態(tài);N個(gè)從站用于接收所述載波移相同步信號并實(shí)現(xiàn)載波移相同步?？梢詫?shí)現(xiàn)EtherCAT冗余 機(jī)制和分布時(shí)鐘的兼容，可保證系統(tǒng)出現(xiàn)單點(diǎn)故障時(shí)主從站能正常通信，提高載波移相同 步的可靠性及準(zhǔn)確性，從而減小各逆變器并聯(lián)后的交流電流諧波，抑制并聯(lián)諧振。
[0047]請?jiān)俅螀㈤唸D1，本實(shí)施例中，接收單元105具有接收端RXl，發(fā)送單元104具有發(fā)送 端TX1。接收端RX1分別與第一網(wǎng)口 A以及第二網(wǎng)口 B連接，發(fā)送端TX1分別與第一網(wǎng)口 A以及 第二網(wǎng)口 B連接。第一網(wǎng)口 A具有接收端RX2和發(fā)送端TX2,第二網(wǎng)口 B具有接收端RX3和發(fā)送 端TX3。接收端RXl分別與接收端RX2以及接收端RX3連接，發(fā)送端TXl分別與接收端TX2以及 接收端TX3連接。
[0048] 進(jìn)一步的，微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)包括第1個(gè)、第2個(gè)...第i個(gè)至第N個(gè)從站 102,需要說明的是，N為正整數(shù)，i為大于0且小于或者等于N的整數(shù)。其中，第1個(gè)從站102具 有接收端RX11、接收端RX12、發(fā)送端TXll和發(fā)送端TX12,第2個(gè)從站102具有接收端RX21、接 收端RX22、發(fā)送端TX21和發(fā)送端TX22,第i個(gè)從站102具有接收端RXiU接收端RXi2、發(fā)送端 TXil和發(fā)送端TXi2,第N個(gè)從站102具有接收端RXNl、接收端RXN2、發(fā)送端TXNl和發(fā)送端 TXN2。接收端RX11與主站101的發(fā)送端TX1連接，發(fā)送端TX12與主站101的接收端RX1連接。發(fā) 送端TXll與接收端RX21連接。接收端RX12與發(fā)送端TX22連接。發(fā)送端TX21與接收端RXil連 接。接收端RX22與發(fā)送端TXi2連接。發(fā)送端TXil與接收端RXNl連接。接收端RXi2與發(fā)送端 TXN2連接。發(fā)送端TXNl與主站101的接收端RX3連接，接收端RXN2與主站101的發(fā)送端TX3連 接。
[0049] 進(jìn)一步的，微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)包括第1個(gè)、第2個(gè)...第i個(gè)至第N個(gè)微網(wǎng) 逆變器106其中，N為正整數(shù)。第1個(gè)微網(wǎng)逆變器106與第1個(gè)從站102的控制芯片ESC連接，第2 個(gè)微網(wǎng)逆變器106與第2個(gè)從站102的控制芯片ESC連接;第i個(gè)微網(wǎng)逆變器106與第i個(gè)從站 102的控制芯片ESC連接，第N個(gè)微網(wǎng)逆變器106與第N個(gè)從站102的控制芯片ESC連接。
[0050] 為便于理解本實(shí)施例，圖2示出了一種載波移相同步方法20的步驟流程示意圖，該 載波移相同步方法20應(yīng)用于本實(shí)施例的微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)。該一種載波移相同 步方法20包括步驟S201、步驟S202以及步驟S203。
[0051] 步驟一S201:主站進(jìn)行故障檢測及故障判別，根據(jù)檢測和判別的結(jié)果選擇不同幀 傳輸策略。
[0052]具體的：首先，根據(jù)讀取網(wǎng)口狀態(tài)判斷是否出現(xiàn)故障及故障類型。如果網(wǎng)口A或網(wǎng) 口 B狀態(tài)為未連接或連接出錯(cuò)，則表明出現(xiàn)了網(wǎng)口故障；如果網(wǎng)口 A接收到了環(huán)回的幀(ESC 從站控制器具有在斷點(diǎn)處自動(dòng)環(huán)回功能），則表明為鏈路故障或節(jié)點(diǎn)故障；否則，表明系統(tǒng) 正常。然后，對網(wǎng)PA和網(wǎng)口B的接收幀進(jìn)行偵聽和WKC分析。根據(jù)子報(bào)文的報(bào)文指令類型，以 及子報(bào)文的WKC值，可以判斷出該子報(bào)文是否得以執(zhí)行。從而，檢測出網(wǎng)口 A和故障點(diǎn)之間離 故障點(diǎn)最近的有效節(jié)點(diǎn)及網(wǎng)口 B和故障點(diǎn)之間離故障點(diǎn)最近的有效節(jié)點(diǎn)。最后，可以判斷出 故障點(diǎn)出現(xiàn)在2個(gè)有效節(jié)點(diǎn)之間的鏈路或節(jié)點(diǎn)上。
[0053]所述的工作幀傳輸策略包括以下四種情況：
[0054] (a)正常工作幀傳輸策略:載波移相同步幀交由網(wǎng)口 A發(fā)送，遍歷從站節(jié)點(diǎn)，經(jīng)網(wǎng)口 B接收;交由網(wǎng)口 B發(fā)送，以原鏈路環(huán)回，經(jīng)網(wǎng)口 A接收后，進(jìn)入接收隊(duì)列。
[0055] (b)節(jié)點(diǎn)或者中間線路故障幀傳輸策略:載波移相同步幀交由網(wǎng)口A發(fā)送，遍歷至 故障點(diǎn)處環(huán)回，經(jīng)網(wǎng)口A接收，交由網(wǎng)口B發(fā)送，從另一個(gè)方向遍歷至故障點(diǎn)處環(huán)回，經(jīng)網(wǎng)口B 接收后，進(jìn)入接收隊(duì)列。
[0056] (c)網(wǎng)口 A故障幀傳輸策略:載波移相同步幀交由網(wǎng)口 B發(fā)送，反向到達(dá)第一個(gè)從站 節(jié)點(diǎn)，以原鏈路環(huán)回，經(jīng)網(wǎng)口B接收后，進(jìn)入接收隊(duì)列。
[0057] (d)網(wǎng)口 B故障幀傳輸策略:載波移相同步幀交由網(wǎng)口 A發(fā)送，到達(dá)最后一個(gè)從站節(jié) 點(diǎn)，以原鏈路環(huán)回，經(jīng)網(wǎng)口A接收后，進(jìn)入接收隊(duì)列。
[0058] 步驟二S202:計(jì)算各從站本地時(shí)鐘漂移量。
[0059] 具體的：所述的本地時(shí)鐘漂移量計(jì)算方法包括計(jì)算正常工作、中間鏈路或節(jié)點(diǎn)故 障、網(wǎng)卡1故障和網(wǎng)卡2故障四種工作狀態(tài)下各從站的本地時(shí)鐘漂移量的計(jì)算。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)， 各從站的本地時(shí)鐘tlocal(i)和參考時(shí)鐘t SyS_ref之間有一定的差異，稱為時(shí)鐘初始偏移 量Toffset(i)。數(shù)據(jù)幀在各個(gè)從站之間傳播時(shí)的延時(shí)稱為傳輸延時(shí)Tdelay(i)。在運(yùn)行過程 中，由于各從站使用的晶振等原因，它們的計(jì)時(shí)周期會(huì)有微小差別，稱為時(shí)鐘漂移。本地時(shí) 鐘漂移量At由式(1)計(jì)算。
[0060] At = t local ( i ) -T offset ( i ) -Tdelay ( i ) ~ tsys_ref (I)
[0061 ]步驟三S203:修正從站時(shí)間，實(shí)現(xiàn)載波移相同步。
[0062] 具體的：主站每4個(gè)載波周期發(fā)送一次載波移相同步幀。從站接收到載波移相同步 幀后，計(jì)算本地時(shí)鐘漂移量At，然后根據(jù)式(2)獲得自身載波周期誤差值，根據(jù)載波周期誤 差值調(diào)節(jié)數(shù)字信號處理器上的ePWM時(shí)間基準(zhǔn)相位寄存器值，從而實(shí)現(xiàn)各從站的載波移相同
步。
[0063] ( 2 )
[0064] 式(2)中，i表示微網(wǎng)逆變器的序號，N表示微網(wǎng)逆變器的總臺數(shù)，Te(1)表示所述第i 個(gè)從站的載波周期誤差值，Δ t(i)表示所述第i個(gè)從站的本地時(shí)鐘漂移量，Tb表示所述ePWM 時(shí)間基準(zhǔn)相位寄存器值，t。表示所述載波周期值，Ki<N。
[0065]請?jiān)俅螀㈤唸D1，微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)組成參照圖1，使用PC機(jī)作為主站， 連接N個(gè)帶有從站控制芯片ESC的微網(wǎng)逆變器作為從站。主站包括發(fā)送單元和接收單元，主 站裝有兩個(gè)以太網(wǎng)接口，分別為網(wǎng)口A和網(wǎng)口B。若系統(tǒng)各部分都正常工作，按照正常工作時(shí) 的載波移相同步過程執(zhí)行載波移相同步;系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，通過故障檢測與判斷，判斷出故 障類型，按照相應(yīng)的單點(diǎn)故障時(shí)的載波移相同步方法執(zhí)行載波移相同步。下面結(jié)合圖1至圖 7對微網(wǎng)逆變器并聯(lián)的冗余系統(tǒng)各工作狀態(tài)下的載波移相同步過程進(jìn)行詳細(xì)介紹。
[0066]例如，微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)正常工作時(shí)的載波移相同步過程說明如下。 [0067]例如，微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)的正常工作幀傳輸策略說明如下：系統(tǒng)中各 模塊上電初始化后，主站選取其連接的第一個(gè)從站的時(shí)鐘作為參考時(shí)鐘，以參考時(shí)鐘來同 步其他從站設(shè)備和主站時(shí)鐘。主站將載波移相同步幀交由網(wǎng)口 A發(fā)送，遍歷從站節(jié)點(diǎn)，經(jīng)網(wǎng) 口 B接收;交由網(wǎng)口 B發(fā)送，以原鏈路環(huán)回，經(jīng)網(wǎng)口 A接收后，進(jìn)入接收隊(duì)列。
[0068]例如，微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)的正常工作時(shí)本地時(shí)鐘漂移量計(jì)算說明如 下:請參考下表，
[0071]傳輸延時(shí)和時(shí)鐘初始偏移量的測量原理參照圖3,假設(shè)〖1_1(1)>〖__^，它們的 關(guān)系由下式確定：
[0072 ] tlocal ( i ) = tsys_ref+Toffset ( i )
[0073] 主站發(fā)送一個(gè)載波移相同步數(shù)據(jù)幀，載波移相同步幀到達(dá)每個(gè)從站后，每個(gè)從站 設(shè)備保存其端口接收到載波移相同步幀前導(dǎo)符的第一位的時(shí)刻。載波移相同步幀到達(dá)參考 時(shí)鐘從站時(shí)U ys^AT1時(shí)刻，到達(dá)從站i時(shí)該從站的本地時(shí)鐘時(shí)刻為T2( i )，則：
[0074] Toffset(i) =T2(i) -Tl - Tdelay(i)
[0075] 載波移相同步幀經(jīng)過所有的從站后，經(jīng)網(wǎng)口B接收，再立即由網(wǎng)口B發(fā)送，環(huán)回至從 站i時(shí)，從站i的本地時(shí)鐘時(shí)刻為T 3(i)，環(huán)回至參考時(shí)鐘從站時(shí)tsys_ref為T4時(shí)刻;假設(shè)線纜延 時(shí)均勻，所有從站設(shè)備的處理和轉(zhuǎn)發(fā)的延時(shí)一樣，則得出從站i與參考時(shí)鐘從站間的傳輸延 時(shí)：
[0076] Tdelay(i) = [ (T4-Ti)-(T3(i)-T2(i))]/2
[0077] 保持本地時(shí)鐘的自由運(yùn)行，每個(gè)從站使用自己的本地時(shí)鐘ti_i(i)和本地時(shí)鐘初 始偏移量ToffMt (i)計(jì)算本地系統(tǒng)時(shí)間tsys+imi(i)，用來產(chǎn)生同步信號和鎖存信號時(shí)間標(biāo) 記，供從站微處理器使用。
[0078] tsys_local ( I ) = tlocal ( ? ) ~ Tof f set ( ? )
[0079] 在測得傳輸延時(shí)和時(shí)鐘初始偏移量后，主站發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文從參考時(shí)鐘從站讀取系 統(tǒng)時(shí)間tsys_rrf并寫入之后的每個(gè)從站設(shè)備中。從站根據(jù)得到的t sys_rrf和之前保存于每個(gè)從 站中的Toffsd i)和Tdeiay(i)，計(jì)算出本地時(shí)鐘漂移量Δ t:
[0080] Δ t - tsys local ( I ) Tdelay ( I ) tsys-ref - tlocal ( I ) Toffset ( I ) Tdelay ( I ) tsys-ref
[0081] (3)載波移相同步過程:主站每4個(gè)載波周期發(fā)送一次載波移相同步幀。從站接收 到載波移相同步幀后，計(jì)算本地時(shí)鐘漂移量At，然后根據(jù)下式獲得自身載波周期誤差值， 根據(jù)載波周期誤差值調(diào)節(jié)數(shù)字信號處理器上的ePWM時(shí)間基準(zhǔn)相位寄存器值，從而實(shí)現(xiàn)各從 站的載波移相同步。
[0082]
[0083] i表示微網(wǎng)逆變器的序號，N表示微網(wǎng)逆變器的總臺數(shù)，Te(1)表示所述第i個(gè)從站的 載波周期誤差值，Δ t(i)表示所述第i個(gè)從站的本地時(shí)鐘漂移量，Tb表示所述ePWM時(shí)間基準(zhǔn) 相位寄存器值，t。表示所述載波周期值，K i <N。
[0084] 例如，微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)的冗余系統(tǒng)鏈路或節(jié)點(diǎn)故障時(shí)的載波移相同 步過程說明如下。
[0085] 例如，微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)的故障檢測及故障判別說明如下：
[0086] 首先，根據(jù)讀取網(wǎng)口狀態(tài)判斷是否出現(xiàn)故障及故障類型。如果網(wǎng)口 A或網(wǎng)口 B狀態(tài) 為未連接或連接出錯(cuò)，則表明出現(xiàn)了網(wǎng)口故障;如果網(wǎng)口 A接收到了環(huán)回的幀(ESC從站控制 器具有在斷點(diǎn)處自動(dòng)環(huán)回功能），則表明為鏈路故障或節(jié)點(diǎn)故障；否則，表明系統(tǒng)正常。 [0087]然后，對網(wǎng)口A和網(wǎng)口B的接收幀進(jìn)行偵聽和WKC分析。工作幀經(jīng)過每個(gè)從站時(shí)，從 站對工作幀進(jìn)行了正確的處理，WKC就會(huì)加1。根據(jù)子報(bào)文的報(bào)文指令類型，以及子報(bào)文的 WKC值，可以判斷出該子報(bào)文是否得以執(zhí)行。從而，檢測出網(wǎng)口 A和故障點(diǎn)之間離故障點(diǎn)最近 的有效節(jié)點(diǎn)及網(wǎng)口 B和故障點(diǎn)之間離故障點(diǎn)最近的有效節(jié)點(diǎn)。
[0088] 最后，可以判斷出故障點(diǎn)出現(xiàn)在2個(gè)有效節(jié)點(diǎn)之間的鏈路或節(jié)點(diǎn)上。
[0089] 例如，微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)或者中間線路故障幀傳輸策略說明如 下:載波移相同步幀交由網(wǎng)PA發(fā)送，遍歷至故障點(diǎn)處環(huán)回，經(jīng)網(wǎng)PA接收，交由網(wǎng)口B發(fā)送， 從另一個(gè)方向遍歷至故障點(diǎn)處環(huán)回，經(jīng)網(wǎng)口B接收后，進(jìn)入接收隊(duì)列。
[0090] 例如，微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)的鏈路或節(jié)點(diǎn)故障時(shí)本地時(shí)鐘漂移量計(jì)算說 明如下：，請參考下表，
[0093]假設(shè)系統(tǒng)在從站k處發(fā)生鏈路或節(jié)點(diǎn)故障，從站k及其前端的各從站的本地時(shí)鐘漂 移量與正常工作時(shí)計(jì)算方法相同。在故障節(jié)點(diǎn)后端各從站的本地時(shí)鐘漂移量如下所述： [0094] 載波移相同步幀遍歷至故障點(diǎn)環(huán)回，到達(dá)主站時(shí)t sys_refST5時(shí)刻，再由網(wǎng)口B發(fā)送， 反向到達(dá)從站i (k+1 Si < N)時(shí)該從站的本地時(shí)鐘時(shí)刻為T2 (i)，則：
[0095] Toffset(i)=T2(i)-Tl-Tdelay(i)
[0096] 載波移相同步幀遍歷至故障點(diǎn)，環(huán)回至從站i時(shí)，從站i的本地時(shí)鐘時(shí)刻為T3(i)， 環(huán)回至主站時(shí)t sys_ref為T6時(shí)刻;假設(shè)線纜延時(shí)均勻，所有從站設(shè)備的處理和轉(zhuǎn)發(fā)的延時(shí)一 樣，則得出從站i與參考時(shí)鐘從站間的傳輸延時(shí)：
[0097] Tdeiay(i) = [ (T6-T5)-(T3(i)-T2(i))]/2+(T 5-Ti)
[0098] 保持本地時(shí)鐘的自由運(yùn)行，每個(gè)從站使用自己的本地時(shí)鐘ti_i(i)和本地時(shí)鐘初 始偏移量ToffMt (i)計(jì)算本地系統(tǒng)時(shí)間tsys+imi(i)，用來產(chǎn)生同步信號和鎖存信號時(shí)間標(biāo) 記，供從站微處理器使用。
[0099] tsys_local ( I ) = tlocal ( ? ) ~Toffset ( ? )
[0100] 在測得傳輸延時(shí)和時(shí)鐘初始偏移量后，主站發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文從參考時(shí)鐘從站讀取系 統(tǒng)時(shí)間tsys_rrf并寫入之后的每個(gè)從站設(shè)備中。從站根據(jù)得到的tsys_rrf和之前保存于每個(gè)從 站中的Trffsd i)和Tdelay(i )，計(jì)算出本地時(shí)鐘漂移量Δ t:
[01 01 ] Δ t - tsys-local ( i ) Tdelay ( ? ) tsys-ref - tlocal ( i ) Toffset ( I ) Tdelay ( I ) tsys-ref
[0102] 例如，微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)的載波移相同步過程中：鏈路或節(jié)點(diǎn)故障時(shí) 的載波移相同步過程與正常工作時(shí)相同。
[0103] 例如，微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)的冗余系統(tǒng)網(wǎng)口 A故障時(shí)的載波移相同步過 程說明如下。
[0104] 例如，微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)的網(wǎng)口 A故障幀傳輸策略是:載波移相同步幀 交由網(wǎng)口B發(fā)送，反向到達(dá)第一個(gè)從站節(jié)點(diǎn)，以原鏈路環(huán)回，經(jīng)網(wǎng)口B接收后，進(jìn)入接收隊(duì)列。
[0105] 對于微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)的網(wǎng)口 A故障時(shí)本地時(shí)鐘漂移量計(jì)算，下面進(jìn) 一步舉例說明。
[0106] 網(wǎng)口 A故障時(shí)，載波移相同步幀交由網(wǎng)口 B發(fā)送，主站選取其連接的第一個(gè)從站的 時(shí)鐘作為參考時(shí)鐘，即選取從站N時(shí)鐘為參考時(shí)鐘。此外與正常工作時(shí)的本地時(shí)鐘漂移量計(jì) 算方法相同。
[0107] (3)載波移相同步過程:網(wǎng)口 A故障時(shí)的載波移相同步過程與正常工作時(shí)相同。
[0108] 四、冗余系統(tǒng)網(wǎng)口 B故障時(shí)的載波移相同步過程
[0109] (1)網(wǎng)口 B故障幀傳輸策略:載波移相同步幀交由網(wǎng)口 A發(fā)送，到達(dá)最后一個(gè)從站節(jié) 點(diǎn)，以原鏈路環(huán)回，經(jīng)網(wǎng)口A接收后，進(jìn)入接收隊(duì)列。
[0110] (2)網(wǎng)口B故障時(shí)本地時(shí)鐘漂移量計(jì)算：網(wǎng)口B故障時(shí)本地時(shí)鐘漂移量計(jì)算方法與 正常工作時(shí)相同。 (3)載波移相同步過程:網(wǎng)口B故障時(shí)的載波移相同步過程與正常工作時(shí)相同。
[0112] 本發(fā)明及其各實(shí)施例的有益效果體現(xiàn)在：
[0113] 1、利用PC機(jī)作為主站，若干個(gè)微網(wǎng)逆變器作為從站，構(gòu)成一種基于EtherCAT總線 的微網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)。主站用于發(fā)送載波移相同步信號，并監(jiān)控所述N個(gè)從站的工作狀 態(tài)，能從系統(tǒng)層面解決逆變器并聯(lián)系統(tǒng)出現(xiàn)單點(diǎn)或是多點(diǎn)故障時(shí)載波無法同步的問題，提 高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
[0114] 2、EtherCAT的分布時(shí)鐘機(jī)制可以保障從站設(shè)備使用相同的系統(tǒng)時(shí)間，從而可以方 便地控制各微網(wǎng)逆變器實(shí)現(xiàn)載波移相同步，簡化了載波移相同步控制算法。
[0115] 3、EtherCAT實(shí)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理機(jī)制，從站直接讀取主站發(fā)送的數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)塊 或改變數(shù)據(jù)幀中的一部分?jǐn)?shù)據(jù)，這樣所引入的總延時(shí)小于100ns，提高了微網(wǎng)逆變器并聯(lián)系 統(tǒng)的載波移相同步精度。
[0116] 以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實(shí) 施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存 在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。
[0117] 以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來 說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù) 范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)，其特征在于，包括： 主站，所述主站包括第一網(wǎng)口、第二網(wǎng)口、計(jì)算機(jī)以及與所述計(jì)算機(jī)連接的發(fā)送單元以 及接收單元，所述計(jì)算機(jī)用于發(fā)送載波移相同步信號， 所述發(fā)送單元分別與所述第一網(wǎng)口以及所述第二網(wǎng)口連接，所述接收單元分別與所述 第一網(wǎng)口以及所述第二網(wǎng)口連接； 若干從站，所述從站包括若干微網(wǎng)逆變器以及用于接收所述載波移相同步信號并實(shí)現(xiàn) 載波移相同步的控制芯片，每一所述控制芯片對應(yīng)與一所述微網(wǎng)逆變器連接； 若干所述控制芯片依次連接，且所述第一網(wǎng)口與第一個(gè)所述控制芯片連接，所述第二 網(wǎng)口與最后一個(gè)所述控制芯片連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)，其特征在于，所述接收單元具 有接收端RX1，所述發(fā)送單元具有發(fā)送端TX1， 所述接收端RX1分別與所述第一網(wǎng)口以及所述第二網(wǎng)口連接，所述發(fā)送端TX1分別與所 述第一網(wǎng)口以及所述第二網(wǎng)口連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)，其特征在于，所述第一網(wǎng)口具 有接收端RX2和發(fā)送端TX2，所述第二網(wǎng)口具有接收端RX3和發(fā)送端TX3， 所述接收端RX1分別與所述接收端RX2以及所述接收端RX3連接，所述發(fā)送端TX1分別與 所述接收端TX2以及所述接收端TX3連接。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)，其特征在于，包括第1個(gè)、第2 個(gè)...第i個(gè)至第N個(gè)所述從站，N為正整數(shù);其中，第1個(gè)所述從站具有接收端RX11、接收端 RX12、發(fā)送端TX11和發(fā)送端TX12,第2個(gè)所述從站具有接收端RX21、接收端RX22、發(fā)送端TX21 和發(fā)送端TX22，第i個(gè)所述從站具有接收端RXi 1、接收端RXi 2、發(fā)送端TXi 1和發(fā)送端TXi2，第 N個(gè)所述從站具有接收端RXN1、接收端RXN2、發(fā)送端TXN1和發(fā)送端TXN2，所述接收端RX11與 所述主站的所述發(fā)送端TX1連接，所述發(fā)送端TX12與所述主站的所述接收端RX1連接； 所述發(fā)送端TXI 1與所述接收端RX21連接； 所述接收端RX12與所述發(fā)送端TX22連接； 所述發(fā)送端TX21與所述接收端RXi 1連接； 所述接收端RX22與所述發(fā)送端TXi2連接； 所述發(fā)送端TXi 1與所述接收端RXN1連接； 所述接收端RXi2與所述發(fā)送端TXN2連接； 所述發(fā)送端TXN1與所述主站的所述接收端RX3連接，所述接收端RXN2與所述主站的所 述發(fā)送端TX3連接。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)，其特征在于，包括第1個(gè)、第2 個(gè)...第i個(gè)至第N個(gè)所述微網(wǎng)逆變器其中，N為正整數(shù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)，其特征在于，第1個(gè)微網(wǎng)逆變 器與第1個(gè)所述從站的所述控制芯片連接，第2個(gè)微網(wǎng)逆變器與第2個(gè)所述從站的所述控制 芯片連接;第i個(gè)微網(wǎng)逆變器與第i個(gè)所述從站的所述控制芯片連接，第N個(gè)微網(wǎng)逆變器與第 N個(gè)所述從站的所述控制芯片連接。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)，其特征在于，所述第一網(wǎng)口以 及所述第二網(wǎng)口均為以太網(wǎng)類型的網(wǎng)口。8.-種載波移相同步方法，應(yīng)用于上述微網(wǎng)逆變器載波移相同步系統(tǒng)，其特征在于，包 括如下步驟： 步驟一:主站進(jìn)行故障檢測及故障判別，根據(jù)檢測和判別的結(jié)果選擇不同幀傳輸策略； 步驟二:計(jì)算各從站本地時(shí)鐘漂移量； 步驟三:修正從站時(shí)間，實(shí)現(xiàn)載波移相同步。
【文檔編號】H04L12/437GK106067848SQ201610589062
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年7月25日
【發(fā)明人】曹元崢, 汪海寧, 張濤, 張曉安, 蘇建徽, 徐海波
【申請人】易事特集團(tuán)股份有限公司