【技术实现步骤摘要】
基于SPI通信的大功率逆变器并联系统、同步方法及在线切换方法
本专利技术属于电力电子
,具体涉及一种基于SPI通信的大功率逆变器并联系统、同步方法及在线切换方法。
技术介绍
大功率逆变器并联系统在高速列车和汽车加速碰撞试验等领域具有广泛的应用,为了提高系统的冗余度和输出功率,通常需将多台逆变器并联应用,当一台逆变器出现故障时,其它逆变器应当能够正常运行,为系统持续提供电能。逆变器并联的关键在于所有逆变器必须同步运行,否则会在逆变器之间产生较大的环流,降低系统输出功率,增加系统损耗,环流还会使部分逆变器承受过大的电流应力,严重时损坏设备。随着电力电子技术的发展,已有较多文献研究了并联逆变器的同步方案,在硬件上,可通过在逆变器输出接口串联电感来抑制逆变器环流,但电感体积大,成本高昂,且会增加系统线路的损耗和压降。采用电压频率外特性下垂算法也可实现逆变器的同步控制,其特点是安装维护简单,扩展方便,但对于大功率应用场合,逆变器频率和功率迅速变化,通常没有稳态工作点,因此无法分离出有功功率和无功功率来引入下垂算法。也有文献通过载波同步的方法来减少并联逆变器的环流,但在大功率并联逆变器的一些极限工况下,瞬时电流可能超过器件的极限范围,这需要逆变器的同步精度控制在us级以内,现有的载波同步方法难以满足如此高精度同步要求。另一方面,考虑到系统的冗余性,当单台逆变器出现故障时,系统应当继续运行,现有的同步方法难以实现并联逆变器主从机的平滑切换。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对大功率并联逆 ...
【技术保护点】
1.一种基于SPI通信的大功率逆变器并联系统,其特征在于:包括上位机和N台并联逆变器,N台所述逆变器包括一台主机和N-1台从机,且每台逆变器具有唯一且固定的序号,每台逆变器包括控制单元和主电路单元;所述上位机与每台逆变器的控制单元之间通过标准RS422通信线相连接,逆变器的主电路单元的PWM脉冲信号输入接口与控制单元的PWM脉冲信号输出接口相连接,并联逆变器的控制单元两两之间通过SPI通信相连接,并联逆变器控制单元的每组逻辑信号接口与另一台逆变器控制单元的逻辑信号接口相连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于SPI通信的大功率逆变器并联系统,其特征在于:包括上位机和N台并联逆变器,N台所述逆变器包括一台主机和N-1台从机,且每台逆变器具有唯一且固定的序号,每台逆变器包括控制单元和主电路单元;所述上位机与每台逆变器的控制单元之间通过标准RS422通信线相连接,逆变器的主电路单元的PWM脉冲信号输入接口与控制单元的PWM脉冲信号输出接口相连接,并联逆变器的控制单元两两之间通过SPI通信相连接,并联逆变器控制单元的每组逻辑信号接口与另一台逆变器控制单元的逻辑信号接口相连接。
2.根据权利要求1所述基于SPI通信的大功率逆变器并联系统,其特征在于:每组所述逻辑信号接口包括六路二进制逻辑信号接口,其中三路为输出接口,作用是输出三个逻辑信号:PWM使能输出信号PwmEnOut_x、PWM脉冲装载输出信号PwmStrobeOut_x、逆变器故障输出信号FaultOut_x;另外三路为输入接口,作用是接收三个逻辑信号:PWM使能输入信号PwmEnIn_x、PWM脉冲装载输入信号PwmStrobeIn_x、逆变器故障输入信号FaultIn_x,其中,x为逻辑信号的序列号,范围为1~N-1。
3.一种如权1所述基于SPI通信的大功率逆变器并联系统同步方法,其特征在于:该同步方法如下:
步骤1:在每个调制波周期,上位机通过RS422通信向所有逆变器控制单元发送一个数据帧,数据帧包含电压指令和PWM脉冲使能指令;上位机每发送一次数据帧,逆变器控制单元将自身的状态数据发送给上位机;
步骤2:所有逆变器控制单元接收到上位机的数据帧后,将PWM使能指令和电压指令缓存;所有逆变器的控制单元根据电压指令执行调制算法,生成PWM调制波和PWM脉冲信号并缓存;主机控制单元通过SPI通信将其生成的PWM脉冲信号发送给从机控制单元,从机控制单元每次接收到主机控制单元发送的PWM脉冲信息就向主机控制单元发送一个响应信息,从机控制单元接收到PWM脉冲信号后将其缓存,此时从机控制单元自身生成的PWM脉冲信号被覆盖;
主机控制单元检测PWM使能指令,若PWM使能指令为0,表示系统待机,此时主机控制单元将所有PwmEnOut_x信号设置为0并发送给从机控制单元,若PWM使能指令为1表示逆变器开始工作,主机控制单元将PwmEnOut_x信号设置为1发送给从机控制单元;
步骤3:主机控制单元将PWM调制波与PWM载波进行实时比较,当PWM调制波与PWM载波大小关系发生变化时,主机控制单元立即将逻辑信号PwmStrobeOut_x取反;
与此同时,如果PWM脉冲使能指令为1,那么主机控制单元经过延时后加载缓存的PWM脉冲信号,并将其发送给主电路单元;如果PWM脉冲使能指令为0,系统保持待机状态;
步骤4:从机控制单元实时检测与主机控制单元相连接的PwmEnIn_x信号接口和PwmStrobeIn_x信号接口;
当主机控制单元发送过来的PwmEnIn_x信号为0,从机保持待机状态;当主机控制单元发送过来的PwmEnIn_x信号为1,逆变器开始工作;当主机传输过来的PwmStrobeIn_x信号发生变化时,从机控...
【专利技术属性】
技术研发人员:朱俊杰,叶伟伟,聂子玲,许金,原景鑫,孙兴法,王路,芮万智,吴延好,曾雄,熊又星,
申请(专利权)人:中国人民解放军海军工程大学,
类型:发明
国别省市:湖北;42
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