多模块并联有源逆变装置的通信拓扑结构和通信控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及多模块并联有源逆变装置的通信拓扑结构和通信控制方法，其中，有源逆变装置中包括多个并联接入电网系统中的模块，多个所述模块的通信接口依次串联并首尾相连，组成一个双向通信环路拓扑结构。本发明专利技术多模块并联有源逆变装置的通信拓扑结构通过智能组网的通信结构方案，采用首尾相连，组成一个双向通信环路拓扑结构，确保通信主机权限可在环路中轮循转移，均衡每个模块的工作时长，为控制多模块并联有源逆变装置的通信，以解决现有多模块的通信方式对多模块并联数量的限制无法满足大容量系统需求和现有多模块的通信方式对于运行故障时影响整机工作效果的问题提供前提条件。

Communication topology and communication control method of multi module parallel active inverter

The invention relates to a communication topology structure and a communication control method of a multi-module shunt active inverter device, wherein the active inverter device comprises a plurality of modules connected in parallel to a power grid system, and the communication interfaces of the plurality of the modules are sequentially connected in series and end to end to form a bidirectional communication loop topology structure. The communication topology of the multi-module shunt active inverter device of the invention adopts the communication structure scheme of the intelligent network, adopts the head-to-tail connection to form a bidirectional communication loop topology, ensures that the authority of the communication host can be rotated in the loop, balances the working time of each module, and controls the multi-module shunt active inverter. In order to solve the problem that the existing multi-module communication mode can not meet the demand of large-capacity system and the existing multi-module communication mode can affect the whole machine's working effect when the operation fails, the communication of the device provides the precondition.

【技术实现步骤摘要】
多模块并联有源逆变装置的通信拓扑结构和通信控制方法
本专利技术涉及有源逆变装置的通信控制领域，具体涉及多模块并联有源逆变装置的通信拓扑结构和通信控制方法。
技术介绍
电力电子技术的发展与应用有效促进了现代工业化的进程，但同时也给电力系统带来的严重的电能质量问题，谐波、无功、不平衡等工况越来越受到企业的关注，迫切的需要被解决；而有源逆变装置作为一种高效的治理设备，被广泛的应用到各个项目工程中；常规的大容量整机装置已被多模块方案所逐渐代替，模块化设计不仅在于其生产的批量化和组合的灵活性方面优势明显；同时，维护和整机可靠性也同样具备竞争力。但是，在常规应用中，多模块并联运行的通信方式上，采取的固定式主从方案和单一的均流方案，在出现某个模块故障时，会对整机的运行效果大大折扣；其中，固定式主从方案对主机依耐性太大，硬件开销也远远高于其他从机，特别是在现在开关频率越来越高的背景下，大容量机器所需配备的模块数量越来越大，无疑对主机通信的硬件和软件要求实时性越来越高，往往会降低并联模块数量来保证通信的可靠性；此外，单一的均流方案，因模块间不存在通信，而导致部分模块异常所带来的补偿效果不佳的问题也是时有发生。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种多模块并联有源逆变装置的通信拓扑结构和通信控制方法，一是解决现有多模块的通信方式对多模块并联数量的限制无法满足大容量系统需求的问题；二是解决现有多模块的通信方式对于运行故障时影响整机工作效果的问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：多模块并联有源逆变装置的通信拓扑结构，其中，有源逆变装置中包括多个并联接入电网系统中的模块，多个所述模块的通信接口依次串联并首尾相连，组成一个双向通信环路拓扑结构。本专利技术的有益效果是：本专利技术多模块并联有源逆变装置的通信拓扑结构通过智能组网的通信结构方案，采用首尾相连，组成一个双向通信环路拓扑结构，确保通信主机权限可在环路中轮循转移，均衡每个模块的工作时长，为控制多模块并联有源逆变装置的通信，以解决现有多模块的通信方式对多模块并联数量的限制无法满足大容量系统需求和现有多模块的通信方式对于运行故障时影响整机工作效果的问题提供前提条件。基于上述多模块并联有源逆变装置的通信拓扑结构，本专利技术还提供多模块并联有源逆变装置的通信控制方法。多模块并联有源逆变装置的通信控制方法，基于上述所述的多模块并联有源逆变装置的通信拓扑结构，对多模块并联有源逆变装置的通信进行控制，包括以下步骤，通信巡检：对双向通信环路拓扑结构中的模块进行通信巡检，使正常的模块通信连接形成环式通信路径或链式通信路径；主机仲裁：对环式通信路径或链式通信路径中的模块进行主机仲裁，使主机权限在环式通信路径或链式通信路径中循环流转；负荷分配：主机权限在环式通信路径或链式通信路径中循环流转完成后，根据负荷优先分配原则和前级模块输出最大化的策略依次对有主机权限的模块进行负荷分配；实时控制：根据负荷分配的结果，对环式通信路径或链式通信路径中的各级模块的运行状态进行实时控制。本专利技术的有益效果是：本专利技术多模块并联有源逆变装置的通信控制方法可以解决现有多模块的通信方式对多模块并联数量的限制无法满足大容量系统需求和现有多模块的通信方式对于运行故障时影响整机工作效果的问题；具体体现如下：(1)采用主机权限轮循，轮循投入：均衡每个模块工作时长，并保证最少数量运行和最大空闲停机，大大提高整个装置的使用寿命；(2)采用模块对等，硬件均衡：并联模块硬件需求，解决因通信而导致的并联数量受限的问题，同时，所有模块都会轮循作为主机工作，通信链路灵活多变；(3)采用冗余设计，故障自排：自动旁路异常模块，且能保证系统需求，相互备用，大大改善了模块异常所带来的补偿效果不佳的问题；(4)本专利技术的控制方法对装置扩容和维护方面也大大受益，模块的加入不需要更改任何参数，重启初始化后，自动加入到通信环路当中，当某个模块出现通信问题，不会给装置的运行带来任何问题，依旧准确补偿，问题模块自动退出环路，等待技术员的维修后，可重新加入。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，对多模块并联有源逆变装置的通信的控制还包括以下步骤，通信监测：对主机仲裁、负荷分配和实时控制中的通信进行检测，当检测通信异常时，主动进行通信巡检，重新链路双向通信环路拓扑结构中的所有模块和主机权限的流转方式，使整机进入新的稳态当中。采用上述进一步方案的有益效果是：通信监测对通信进行监测，可以保证整机在运行的过程中通信通畅，避免出现宕机的情况发生。进一步，通信巡检具体包括以下过程，将双向通信环路拓扑结构中的一个模块设为默认主机，且由默认主机主动开始，向假设正向的下一级模块发送测试指令，并等待下一级模块响应；若下一级模块响应正常，则将主机权限转移至所述下一级模块，依次类推，最终形成环式通信路径；若下一级模块响应异常，则使该出现响应异常的模块所对应的上一级模块保留主机权限，并向假设反向的下一级模块发送测试指令，直到最后所能通信正常的模块为止，最终形成链式通信路径。采用上述进一步方案的有益效果是：通信巡检将并联的模块重新组网，形成有效的通信路径，为主机仲裁提供依据。进一步，主机仲裁具体包括以下过程，在环式通信路径中定义第一次上电初始化默认主机获得主机权限；在链式通信路径中以首个模块作为默认主机获得主机权限；根据设定的时间或者负载特性作为判据，使主机权限在环式通信路径或链式通信路径中循环流转。进一步，主机权限在环式通信路径或链式通信路径中循环流转的具体方式为，在环式通信路径中，沿着环路假设正向路径的模块依次获得主机权限，当满足切换条件时，主机权限往下一级模块转移；在链式通信路径中，主机权限只进行首尾两个模块转移，转移一次，通信方向反转一次。采用上述进一步方案的有益效果是：在主机仲裁中，环式通信路径或链式通信路径中的模块对主机权限的获取是根据设置条件，以及出现模块异常的情况下，自动选择最优的通信路径，可以达到最佳的补偿效果。进一步，负荷分配具体包括以下过程，环式通信路径或链式通信路径中有主机权限的模块根据负荷需求以及自身容量的限制，输出最大允许运行功率，并将剩余负荷发送到下一级模块，依次类推。进一步，实时控制具体包括以下过程，首先判断控制模式是手动控制还是自动控制；如果是手动控制，则有主机权限的模块直接通过手动控制其运行状态；如果是自动控制，则有主机权限的模块根据负荷分配结果对下一级模块发送指令；下一级模块根据指令的类型执行对应的操作，以实时控制模块的运行、待机或者停机。基于上述多模块并联有源逆变装置的通信拓扑结构，本专利技术还提供多模块并联有源逆变装置的通信控制系统。多模块并联有源逆变装置的通信控制系统，基于上述所述的多模块并联有源逆变装置的通信拓扑结构，对多模块并联有源逆变装置的通信进行控制，包括通信巡检单元、主机仲裁单元、负荷分配单元和实时控制单元，所述通信巡检单元，其用于对双向通信环路拓扑结构中的模块进行通信巡检，使正常的模块通信连接形成环式通信路径或链式通信路径；所述主机仲裁单元，其用于对环式通信路径或链式通信路径中的模块进行主机仲裁，使主机权限在环式通信路径或链式通信路径中循环流转；所述负荷分配单元，其用于主机权限在环式通信路径或链式通信路径中循环流转完本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.多模块并联有源逆变装置的通信拓扑结构，其特征在于：有源逆变装置中包括多个并联接入电网系统中的模块，多个所述模块的通信接口依次串联并首尾相连，组成一个双向通信环路拓扑结构。

【技术特征摘要】
1.多模块并联有源逆变装置的通信拓扑结构，其特征在于：有源逆变装置中包括多个并联接入电网系统中的模块，多个所述模块的通信接口依次串联并首尾相连，组成一个双向通信环路拓扑结构。2.多模块并联有源逆变装置的通信控制方法，其特征在于：基于上述权利要求1中所述的多模块并联有源逆变装置的通信拓扑结构，对多模块并联有源逆变装置的通信进行控制，包括以下步骤，通信巡检：对双向通信环路拓扑结构中的模块进行通信巡检，使正常的模块通信连接形成环式通信路径或链式通信路径；主机仲裁：对环式通信路径或链式通信路径中的模块进行主机仲裁，使主机权限在环式通信路径或链式通信路径中循环流转；负荷分配：主机权限在环式通信路径或链式通信路径中循环流转完成后，根据负荷优先分配原则和前级模块输出最大化的策略依次对有主机权限的模块进行负荷分配；实时控制：根据负荷分配的结果，对环式通信路径或链式通信路径中的各级模块的运行状态进行实时控制。3.根据权利要求2所述的多模块并联有源逆变装置的通信控制方法，其特征在于：对多模块并联有源逆变装置的通信的控制还包括以下步骤，通信监测：对主机仲裁、负荷分配和实时控制中的通信进行检测，当检测通信异常时，主动进行通信巡检，重新链路双向通信环路拓扑结构中的所有模块和主机权限的流转方式，使整机进入新的稳态当中。4.根据权利要求2或3所述的多模块并联有源逆变装置的通信控制方法，其特征在于：通信巡检具体包括以下过程，将双向通信环路拓扑结构中的一个模块设为默认主机，且由默认主机主动开始，向假设正向的下一级模块发送测试指令，并等待下一级模块响应；若下一级模块响应正常，则将主机权限转移至所述下一级模块，依次类推，最终形成环式通信路径；若下一级模块响应异常，则使该出现响应异常的模块所对应的上一级模块保留主机权限，并向假设反向的下一级模块发送测试指令，直到最后所能通信正常的模块为止，最终形成链式通信路径。5.根据权利要求2或3所述的多模块并联有源逆变装置的通信控制方法，其特征在于：主机仲裁具体包括以下过程，在环式通信路径中定义第一次上电初始化默认主机获得主机权限；在链式通信路径中以首个模块作为默认主机获得主机权限；根据设定的时间或者负载特性作为判据，使主机权限在环式通信路径或链式通信路径中循环流转。6.根据权利要求5所述的多...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐冲，杜小刚，孙林波，潘毅，胡崚，胡锦文，郑重，
申请(专利权)人：武汉武新电气科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42