本发明专利技术提供了一种基于大规模并联系统的分布式通讯系统及其控制方法，过程为：在PWM模块的三角载波顶点某时刻，子控制器将采集到的相应变流器柜的模拟及数字信号打包成自定义的一帧数据格式，发送至主控制器。待所有子控制器将采集到的数据发送到主控制器后，产生触发启动信号。主控制器负责控制算法和故障信号的处理，它接收到触发信号后，读取子控制器发送上来的数据，经过计算处理后，将控制命令信息发送至各子控制器，子控制器接收到控制信息后对相应PWM变流器柜进行控制。即分布式通讯控制完成一次发送和接收过程。本发明专利技术易于实现风电变流器的模块化、并联控制，更易于定位系统的故障，可以有效地抑制并联系统的环流和不均流。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风电PWM变流器，具体地，涉及一种。
技术介绍
变流器是风力发电的核心技术之一，随着风力发电单机容量不断增大，如何在低电压(690V)下实现大功率变流器已成为一个亟待解决的问题。采用变流器并联技术具有可有效提闻功率等级，增加系统可罪性和效率，减少成本和电压、电流纹波，且易于|旲块化设计和系统配置，灵活性更强等优点，在大功率场合有广泛的应用前景。但随着并联支路的增加，模拟信号的采集通道，以及功率开关管的驱动信号等就会大大增加，这就对变流器控制器的设计提出了更高的要求。同时，采用分布式控制，即每套变流器单独具有唯一的控制器，PWM脉冲单独产生，这就无法保证并联变流器开关管的驱动脉冲一致，在变流器回路便会产生环流，增加开关管的应力，迫使变流器降低功率等级运行，严重时会造成变流器过流故障。现有技术中，如公开号为102510092A的中国专利申请，该专利公开一种风电变流器分布式实时控制单元，其特征在于，机侧采样板、网侧采样板和直流采样板就近安装在功率回路采样点，实现就近采样，把模拟量通过AD转换器转换成数字量再通过光纤以串行方式传给控制器，同时接收控制器发送的硬件保护门槛值和控制命令信息；安装在机网侧功率单元的功率控制板接收控制器发送的脉冲信号，进行串并转换和脉冲保护处理，发送给功率元件，实现变流器的控制，同时实时采样功率单元相电流和温度信号，通过AD转换器转换成数字信号后以串行方式发送给控制器。但是上述的分布式控制单元，并没有针对在大功率并联系统应用场合，可能由于控制脉冲不一致等因素造成的并联系统环流和不均流问题，采取必要的抑制措施。同时，对于采用分布式控制器的大功率并联系统，各个控制器之间的数据交互需要通过光纤通讯的方式实现，因此设计可靠的分布式通讯系统、准确的分布式通讯控制方法及完善的通讯规约机制，对大功率、多模块并联系统的分布式控制具有重要的意义。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种，易于实现风电变流器的模块化、并联控制，更易于定位系统的故障，可以抑制系统的环流和不均流。根据本专利技术的一个方面，提供一种基于大规模并联系统的分布式通讯系统，包括一个主控制器和η个子控制器，子控制器的数量与并联系统中PWM变流器的数量相同并--对应。所述子控制器主要由ADC模块(模数转换)、PWM模块、UART模块三部分组成，其中，ADC模块主要负责相应PWM变流器的电压、电流及直流母线电压信号的采集，并将其转换为数字信号后，打包交给UART模块的发送数据部分；PWM模块负责将UART模块的接收数据部分转换为相应的脉冲信号驱动对应的PWM变流器；UART模块主要负责将ADC模块转换打包后的数据通过自定义的通讯规约方式发送至主控制器，并同时接收主控制器发送过来的控制信息。所述主控制器主要由FPGA和DSP以及各种外围器件组成，其FPGA主要功能是同时接收各子控制器通过光纤通讯接收口传送来的各个并联PWM变流器的数据，并且采集鼠笼异步电机的电流信号和编码器输出的电机实时转速信号，然后通过与DSP的DMA(直接内存存取)接口传送至DSP。所有数字化的模拟信号都要在DSP中进行滤波处理，然后DSP执行网侧和机侧PWM变流器的控制算法，并将计算出来的占空比信息同样通过DMA接口传给FPGA，FPGA再通过光纤通讯发送口同步发送至各并联PWM变流器的子控制器。根据本专利技术的另一个方面，提供一种基于大规模并联系统的分布式通讯控制方法，具体过程为在PWM模块的三角载波顶点I时刻，子控制器(I n，n>2)将采集到的相应变流器柜的模拟及数字信号打包成一帧的数据格式(DATAl)，通过自定义的通讯规约方式发送至主控制器。待所有子控制器将采集到的数据发送到主控制器后，产生触发启动信·号。主控制器负责控制算法和故障信号的处理，它接收到触发信号后，读取子控制器发送上来的数据，经过计算处理后，将控制命令信息(DATA2)发送至各子控制器，子控制器接收到控制信息后对相应PWM变流器柜进行控制。即分布式通讯控制完成一次发送和接收过程。在三角载波顶点2时刻进行下次通讯，依次类推.......其中，通讯采用异步串行通信模式，波特率为10Mbps。自定义的通信数据字元由I位起始位、8位数据位、无奇偶校验位、I位停止位共10位组成。通信字格式为帧头+数据包+帧尾。其中帧头包括数据包的类型和长度，数据包为通讯传送的有效数据，而帧尾作为数据包的校验。优选地，所述基于大规模并联系统的分布式通讯控制方法，具体步骤为步骤1，FPGA通过片上NorFlash完成程序的上电加载启动。步骤2，对分布式通讯系统进行初始化，分别需要对ADC (模数转换)模块初始化(转化寄存器里的值清零)，封锁PWM脉冲防止上电后变流器开关管的误动作，UART模块初始化。步骤3，主控制器与子控制器(I n，n>2)进行通讯握手，握手的内容为子控制器尝试与主控制器握手的次数，设置握手3次后认为握手成功，否则握手次数清零重新进行握手尝试。最终需要每个子控制器均与主控制器握手成功，否则主控制器一直处于等待状态。步骤4，变流器还未工作之前，此时无工作电压、电流信号，这时子控制器(I n，n>2)的A/D芯片工作，采集10次信号并取平均值作为该A/D芯片的零漂，并通过通讯的方式(upstream)发送至主控制器，以作为该数据在算法控制中的校正信息；此外，还有其他硬件的EEPROM的信息，也通过通讯的方式传至主控器板上。步骤5，第一次同步需要确保所有的子控制器已通讯正常。首先，通过主控制器的PWM启动命令，让子控制器的PWM载波发生器模块启动工作，以50MHz时钟从O开始计数。在PWM载波发生器模块(PWM模块的组成部分之一)启动后，启动ADC信号，采集数据，通过通讯的方式将子控制器(I n，n>2)信息发送至主控制器。在PWM载波的顶点开始发送子控制器采集到的数据帧HEADER BYTE等，这一帧数据有三个字节。待主控制器接收到所有子控制器发送的帧头信息，通过相应的UART通道接收到数据后的事件信号作为触发沿，并比较所有通道的触发沿是否有延时(不同步)。如果主控制器检测到与之通讯连接的子控制器有不同步的情况时，便通过每次向子控制器发送的CMD FRAME中修改其中的同步补偿数，并将命令发送至相应的子控制器上。子控制器板收到对应的同步补偿数，在三角载波的增计数时，将计数值加上同步补偿数；在减计数时，将计数值减去同步补偿数。需要说明的是，同步贯穿整个通讯过程。步骤6，正常通讯控制过程中，与之通讯连接的子控制器负责相应变流器柜电压、电流和故障等信号的采集，以通讯的方式发送至主控制器，并接收主控制器发送下来的控制命令信息，使能相应的PWM，依据主控制器发送的占空比信息生成PWM信号。同时，在正常通讯的过程需保证PWM三角载波不同步在一定的范围内。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果I)采用这种分布式通讯控制的方案，易于实现风电变流器的模块化、并联控制。·根据系统的要求选择多少个系统并联，而控制框架结构无需改变，易于扩展，适于模块化生广，提闻了生广效率。2)这种点对点的通讯控制方式，更易于定位系统的故障。一旦其中的一个三相系统发生故障，可将该三相系统本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于大规模并联系统的分布式通讯系统，其特征在于包括一个主控制器和子控制器，子控制器的数量与并联系统中PWM变流器的数量相同并一一对应；所述子控制器主要由ADC模块、PWM模块、UART模块三部分组成，其中，ADC模块主要负责相应PWM变流器的电压、电流及直流母线电压信号的采集，并将其转换为数字信号后，打包交给UART模块的发送数据部分；PWM模块负责将UART模块的接收数据部分转换为相应的脉冲信号驱动对应的PWM变流器；UART模块主要负责将ADC模块转换打包后的数据通过自定义的通讯规约方式发送至主控制器，并同时接收主控制器发送过来的控制信息；所述主控制器主要由FPGA和DSP以及各种外围器件组成，其FPGA主要是同时接收各子控制器通过光纤通讯接收口传送来的各个并联PWM变流器的数据，并且采集鼠笼异步电机的电流信号和编码器输出的电机实时转速信号，然后通过与DSP的DMA接口传送至DSP；所有数字化的模拟信号都要在DSP中进行滤波处理，然后DSP执行网侧和机侧PWM变流器的控制算法，并将计算出来的占空比信息同样通过DMA接口传给FPGA，FPGA再通过光纤通讯发送口同步发送至各并联PWM变流器的子控制器。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：韩刚，张建文，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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