一种大功率变频器并联控制系统及驱动同步方法技术方案

本发明专利技术涉及一种大功率变频器并联控制系统及驱动同步方法，本发明专利技术通过主控制器并联控制多个从控制器，每个从控制器连接对应的驱动单元，驱动单元分别连接电机，构成了并联控制系统。同时根据并联控制系统的结构特点，实现了通讯信息建立过程、通讯故障容错和降额运行过程以及驱动信号同步过程。本发明专利技术的系统结构简单，便于布线，同时整体成本较低，构建的系统能够实现通讯建立、自动寻址，现场调试简单。本发明专利技术通过从控制器检测相邻从控制器的状态，当有从控制器出现故障时，切换为第二传输状态，并将工作计数器的数值发送至主控制器，实现通讯故障设备的定位，实现自动降额运行，提升系统运行可靠性。统运行可靠性。统运行可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种大功率变频器并联控制系统及驱动同步方法


[0001]本专利技术属于变频调速
，尤其是一种大功率变频器并联控制系统及驱动同步方法。

技术介绍

[0002]变频器是利用电力电子器件的开通与关断将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元和微处理单元等组成。变频器广泛应用于冶金、石油、化工、纺织、电力、建材、煤炭等各个领域。
[0003]在某些应用场合需要使用大功率的驱动电机，对应需要大功率的变频器配套进行驱动。由于单机变频器最大容量受电力电子器件、散热技术和成本限制，功率无法做得太高。因此常采用多台同型号变频器并联实现方式，这种方式具有效率高、容量配置灵活、维护方便的特点。
[0004]变频器并联工作时需要各变频器功率单元中驱动脉冲信号同时触发，否则会造成装置间的环流，轻则会造成功率损耗，重则会损坏设备。如图1所示，目前常采用的变频器并联控制方式是由一台主设备产生运算给定，再通过星形拓扑通讯方式分发给并联的从设备。这种方式发生通讯故障时便于定位，未发生通讯故障的设备仍可降额运行，但随着并联数量的增加，使主设备硬件设计复杂且布线繁琐。如图2所示，为解决以上问题，可采用环形通讯方式，将运算给定串行发送给并联变频器设备，相较于并行发送方式硬件设计简单、布线方便，但当传送信号线损坏时，无法进行故障定位，并联的变频器设备需要整体停机。同时串行传送使信号传输路径不同，增加信号传输延时，造成并联设备间的触发脉冲信号不一致，无法实现较好的环流抑制效果。
专利
技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种大功率变频器并联控制系统及驱动同步方法，能够维持电网稳定运行，能够快速，准确给出最优的负荷转供方案，极大的提升调度员的工作效率，保障电网的安全稳定运行。
[0006]本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0007]一种大功率变频器并联控制系统，包括主控制器、多个从控制器和多个功率单元，其中主控制器通过光纤链形连接多个从控制器，每个从控制器通过信号线连接对应的功率单元，用于对应功率单元的控制，多个功率单元并联连接电机，用于电机的驱动。
[0008]而且，所述主控制器包括主控制器第一输入接口和主控制器第一输出接口；从控制器包括从控制器第一输入接口、从控制器第二输入接口、从控制器第一输出接口、从控制器第二输出接口；
[0009]主控制器第一输出接口连接第一从控制器的第一输入接口，主控制器第一输入接口连接第一从控制器的第一输出接口，前从控制器的第一输入接口与后从控制器的第一输出接口连接，前从控制器的第一输出接口与后从控制器的第一输入接口连接。
[0010]而且，所述主控制器采用DSP和FPGA，主控制器用于启停逻辑、工艺控制和矢量控制，
[0011]其中启停逻辑用于并联系统的初始化状态、正常运行状态和停机状态的切换和控制；
[0012]工艺控制进行风机、泵类、卷曲和提升；
[0013]矢量控制用于转速调节、磁链与转矩控制、电流调节、磁链与转矩观测和旋转坐标变换。
[0014]而且，所述从控制器采用FPGA，用于功率单元三相输出电流和母线电压的采集，同时接收主控制器的运算给定，生成PWM信号驱动功率单元。
[0015]而且，所述从控制器包括通讯处理单元和传输路由单元，通讯处理单元的输入端连接从控制器第一输入接口，用于接收通讯数据并进行处理后输出，通讯处理单元的输出端连接传输路由单元的输入端，传输路由单元的输出端分别连接从控制器第一输出接口和从控制器第二输出接口，传输路由单元的输入端连接从控制器第二输入接口和通讯处理单元的输出端。
[0016]一种大功率变频器并联控制系统的驱动同步方法，包括通讯信息建立过程、通讯故障容错和降额运行过程以及驱动信号同步过程。
[0017]而且，所述通讯信息建立过程包括以下步骤：
[0018]步骤1.1从控制器传输路由单元初始状态保持在第一传输状态，主控制器发送包含从控制器数和工作计数器的信息，从控制器数用于记录主控制器设定的从控制器总个数，工作计数器用于记录当前已处理信息的从控制器个数，主控制器初始发出工作计数器为0；
[0019]步骤1.2、从控制器接收到信息后，由通讯处理单元将工作计数器值加1后输出，并将加1后的工作计数器存储作为本从控制器地址号，并将总站数与从控制器地址号比较，如果从控制器地址号小于总站数，传输路由单元保持在第一传输状态；
[0020]步骤1.3、当从控制器地址号等于总站数，从控制器识别出自己为尾端从控制器，则传输路由单元切换为第二传输状态，数据回传到前从控制器，数据不做处理，最后回传到主站，此时通讯链路建立，各从控制器完成自动寻址；
[0021]步骤1.4、主控制器接收到返回的信息，工作计数器等于总从控制器数，通讯建立结束。
[0022]而且，所述当处于第一传输状态时，通讯处理单元连接从控制器第一输出接口和从控制器第一输入接口，从控制器第二输入接口连接从控制器第二输出接口，当处于第二传输状态时，通讯处理单元连接从控制器连接从控制器第一输入接口，通讯处理单元连接从控制器第二输出接口，从控制器第二输入接口连接从控制器第一输出接口。
[0023]而且，所述通讯故障容错及降额运行过程包括以下步骤：
[0024]步骤2.1、主控制器定时发送周期通讯信息，周期通讯信息包含工作计数器，从控制器接收到周期通讯信息后，由通讯处理单元将工作计数器值加1后输出，不再改变从控制器地址；
[0025]步骤2.2、若某个从控制器检测到与它临近的下一个从控制器出现通讯故障，则传输路由单元切换为第二传输状态，通讯故障点之前的从控制器仍然保持通讯；
[0026]步骤2.3、主控制器接收到返回的周期通讯信息，读取工作计数器，主控制器得知通讯正常的从控制器数量和通讯故障发生点；
[0027]步骤2.4、主控制器根据通讯正常的从控制器数量重新计算运行给定，使并联设备整体降额运行。
[0028]而且，所述驱动信号同步过程包括以下步骤：
[0029]步骤3.1、主控制器定时发送此时刻主控制器内部的计时器数值T1；
[0030]步骤3.2、从控制器接收后记录此刻本地的计时器数值T2，并发送回应命令，同时记录此刻的本地计时器数值T3；
[0031]步骤3.3、主控制器接收到回应命令后，记录此刻主控制器的计时器数值T4，并将此数值再次回传给从控制器，同时T4去除多余的返回时间RTime得到修正时间T4F：
[0032]T4F＝T4
‑
RTime
[0033]步骤3.4、从控制器将接收到的四次数值计算出时钟偏差：
[0034]偏差＝[(T4F
‑
T3)
‑
(T2
‑
T1)]/2
[0035]从控制器将本地计时器数值减去时钟偏差实现计时器的同步，进而完成驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大功率变频器并联控制系统，并联在变频器上，其特征在于：包括主控制器、多个从控制器和多个功率单元，其中主控制器通过光纤链形连接多个从控制器，每个从控制器通过信号线连接对应的功率单元，用于对应功率单元的控制，多个功率单元并联连接电机，用于电机的驱动。2.根据权利要求1所述的一种大功率变频器并联控制系统，其特征在于：所述主控制器包括主控制器第一输入接口和主控制器第一输出接口；从控制器包括从控制器第一输入接口、从控制器第二输入接口、从控制器第一输出接口、从控制器第二输出接口；主控制器第一输出接口连接第一从控制器的第一输入接口，主控制器第一输入接口连接第一从控制器的第一输出接口，前从控制器的第一输入接口与后从控制器的第一输出接口连接，前从控制器的第一输出接口与后从控制器的第一输入接口连接。3.根据权利要求1所述的一种大功率变频器并联控制系统，其特征在于：所述主控制器采用DSP和FPGA，主控制器用于启停逻辑、工艺控制和矢量控制，其中启停逻辑用于并联系统的初始化状态、正常运行状态和停机状态的切换和控制；工艺控制进行风机、泵类、卷曲和提升；矢量控制用于转速调节、磁链与转矩控制、电流调节、磁链与转矩观测和旋转坐标变换。4.根据权利要求1所述的一种大功率变频器并联控制系统，其特征在于：所述从控制器采用FPGA，用于功率单元三相输出电流和母线电压的采集，同时接收主控制器的运算给定，生成PWM信号驱动功率单元。5.根据权利要求2所述的一种大功率变频器并联控制系统，其特征在于：所述从控制器包括通讯处理单元和传输路由单元，通讯处理单元的输入端连接从控制器第一输入接口，用于接收通讯数据并进行处理后输出，通讯处理单元的输出端连接传输路由单元的输入端，传输路由单元的输出端分别连接从控制器第一输出接口和从控制器第二输出接口，传输路由单元的输入端连接从控制器第二输入接口和通讯处理单元的输出端。6.一种如权利要求1至5任一项所述的大功率变频器并联控制系统的驱动同步方法，其特征在于：包括通讯信息建立过程、通讯故障容错和降额运行过程以及驱动信号同步过程。7.根据权利要求6所述的一种大功率变频器并联控制系统的驱动同步方法，其特征在于：所述通讯信息建立过程包括以下步骤：步骤1.1从控制器传输路由单元初始状态保持在第一传输状态，主控制器发送包含从控制器数和工作计数器的信息，从控制器数用于记录主控制器设定的从控制器总个数，工作计数器用于记录当前已处理信息的从控制器个数，主控制器初始发出工作计数器为0；步骤1.2、从控制器接收到信息后，由通讯处理单元将工作计数器值加1后输出，并将加1后的工作计...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺永鹏，王明玥，于洪泽，于志强，刘同磊，
申请(专利权)人：天津电气科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：