一種并聯型逆變器載波同步系統(tǒng)及同步方法
【專利摘要】一種并聯型逆變器載波同步系統(tǒng)及同步方法，包括多個并聯逆變單元，每個逆變單元均通過獨立的可編程邏輯器件同步模塊連接傳輸同步信號的同步總線，可編程邏輯器件同步模塊與同步總線之間通過一個同步輸出端口和一個同步輸入端口相連，所述可編程邏輯器件同步模塊與逆變單元的MCU之間通過同步輸出IO相連，該IO連接到MCU的外部PWM同步輸入端口；所有并聯逆變單元都向同步總線發(fā)送和接收同步信號，由可編程羅輯器件同步模塊根據總線上的同步信號調整自身的同步周期，最終使得自身同步輸出信號與總線同步信號保持一致；本發(fā)明每個逆變單元的地位平等，無需區(qū)分主從機，系統(tǒng)中任何一個逆變單元出現故障，系統(tǒng)也會存在同步信號，極大的提高了載波同步信號的可靠性。
【專利說明】
一種并聯型逆變器載波同步系統(tǒng)及同步方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及并聯型逆變器載波同步技術領域，具體涉及一種并聯型逆變器載波同步系統(tǒng)及同步方法。
【背景技術】
[0002]隨著新能源電站容量的不斷擴大，逆變器單機容量越來越大，逆變器并聯成了技術發(fā)展的趨勢。并聯型逆變器一般由多個相互獨立的逆變單元構成，在工作過程中，若逆變單元間的脈寬調制步調不一致，會在逆變單元之間產生環(huán)流，影響并聯型逆變器正常運行。針對此種情況，通常采用載波同步技術解決并聯型逆變器間的環(huán)流問題，傳統(tǒng)的并聯型逆變器采用一主多從的載波同步方式，即并聯型逆變器中其中一個逆變單元作為主機，產生并發(fā)出同步信號;其他逆變單元均為從機，接收主機發(fā)出的同步信號進行載波同步。
[0003]目前傳統(tǒng)的載波同步方式存在以下缺點:
[0004](I)系統(tǒng)中只有主機發(fā)出載波同步信號，一旦主機出現故障，將會導致系統(tǒng)其余各逆變單元失去同步信號，嚴重影響系統(tǒng)的可靠運行；
[0005](2)即使有主機切換邏輯，即在主機出現故障后，系統(tǒng)自動競爭出新主機，但是主機競爭時間一般過長，主機競爭期間同步信號同樣會丟失，影響系統(tǒng)的可靠運行；
[0006](3)不利于逆變器間的并聯運行:如果兩臺并聯型逆變器均采用一主多從的載波同步方式，當需要將這兩臺逆變器并聯運行時，由于存在兩個主機，不能直接將這兩臺逆變器的載波同步總線直接連接起來，否則載波同步信號會出現紊亂；
[0007](4)同步過程容易受同步總線上干擾脈沖影響，引起誤同步。

【發(fā)明內容】

[0008]為了解決上述現有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種并聯型逆變器載波同步系統(tǒng)及同步方法，每個逆變單元的地位平等，無需區(qū)分主從機，系統(tǒng)中任何一個逆變單元出現故障，系統(tǒng)也會存在同步信號，極大的提高了載波同步信號的可靠性。
[0009]為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0010]一種并聯型逆變器載波同步系統(tǒng)，包括多個并聯逆變單元，每個逆變單元均通過獨立的可編程邏輯器件同步模塊連接傳輸同步信號的同步總線，所述可編程邏輯器件同步模塊與同步總線之間通過一個同步輸出端口和一個同步輸入端口相連，所述可編程邏輯器件同步模塊與逆變單元的MCU之間通過同步輸出1相連，該1連接到MCU的外部P麗同步輸入端口；所述可編程邏輯器件同步模塊作為載波同步系統(tǒng)的核心，一方面向同步總線和逆變單元的MCU發(fā)送同步信號，另一方面通過同步總線輸入端口接收同步總線上的同步信號；所有并聯逆變單元都向同步總線發(fā)送和接收同步信號，由可編程羅輯器件同步模塊根據總線上的同步信號調整自身的同步周期，最終使得自身同步輸出信號與總線同步信號保持一致。
[0011]所述可編程邏輯器件同步模塊由同步脈沖產生模塊和同步脈沖識別模塊兩大子模塊組成;所述同步脈沖產生模塊有兩個分別接收來自同步脈沖識別模塊輸出信號的輸入端口，輸入信號分別為Syn_Reset信號與Syn_Fault信號，Syn_Reset信號與Syn_Faul信號分別為同步脈沖計數器I和同步調整計數器2的輸入信號，同步脈沖計數器I發(fā)出的信號Syn_Outl和同步調整計數器2發(fā)出的信號Syn_En同時接入與門的輸入端，與門的輸出端輸出的信號接入非門的輸入端，非門的輸出端輸出的數據接入同步脈沖產生模塊的輸出端Syn_Out，同步脈沖產生模塊的輸出端Syn_0ut接入同步總線，另外從與門的輸出端引出另外一同步脈沖產生模塊的輸出端口，該端口直接與逆變單元的MCU相連接，用于給逆變單元的M⑶的PffM提供同步輸入；同步脈沖識別模塊的輸入端Syn_Iη連接同步總線，輸入端Syn_Iη連接非門輸入端，非門輸出端連接同步脈沖周期測量模塊3和同步脈沖寬度測量模塊4輸入端，同步脈沖周期測量模塊3和同步脈沖寬度測量模塊4均連接與門輸入端，與門輸出端一方面直接作為同步脈沖識別模塊的一個輸出信號Syn_Fault，另一方面與門輸出的信號再與輸入端非門輸出的信號Syn_In_n通過另外一個與門相與后作為同步脈沖識別模塊的另一個輸出信號Syn_ReSet，同步脈沖識別模塊的兩個輸出信號分別接入同步脈沖產生模塊的兩個輸入端；同步脈沖產生模塊由同步脈沖計數器I控制產生周期性的同步脈沖信號，同步脈沖識別模塊通過監(jiān)測同步總線上的同步脈沖周期和脈寬，一方面輸出Syn_Fault信號控制同步脈沖產生模塊的同步脈沖是否能輸出到同步總線，另一方面輸出Syn_Reset信號用于調整同步脈沖產生模塊中同步脈沖計數器I的計數周期，能使該同步脈沖計數器I與同步總線脈沖保持一致。
[0012]上述所述并聯型逆變器載波同步系統(tǒng)的同步方法，同步脈沖計數器I以周期T向上計數，周期T = nXTz，n=l，2，3……，其中Tz為載波周期;一方面當同步脈沖計數器I計數到周期值時復位計數值，同時輸出脈沖寬度為Ta的同步脈沖信號；另一方面同步脈沖計數器I在計數過程中檢測到Syn_ReSet信號的上升沿時，也會復位計數器計數值，同時輸出脈沖寬度為Ta的同步脈沖信號；
[0013]同步調整計數器2用來屏蔽自身同步脈沖信號的輸出，接收同步總線的同步脈沖輸入，用于調整自身的同步脈沖計數器;上電后同步調整計數器2從O開始計數，自動進入調整狀態(tài)，輸出為O;計數值〉=Ts后停止計數，保持Ts值不變，進入同步狀態(tài)，輸出為I; Ts = ηΧΤ，η = 1，2，3……，即整數倍的同步周期；同步調整計數器2—旦檢測到Syn_Fault信號為0，將同步調整同步脈沖計數器I計數值復位為0，進入調整狀態(tài)；
[0014]同步脈沖周期測量模塊3用來捕獲同步總線上的同步脈沖信號上升沿，測量相鄰兩個同步脈沖信號之間的周期值是否誤差范圍內Τ±δ，若在誤差范圍內，輸出為I，否則輸出為O;
[0015]同步脈沖寬度測量模塊4用來測量同步總線上的同步脈沖信號寬度，若脈沖寬度在誤差范圍內，輸出為I，否則輸出為O;
[0016]將同步脈沖周期測量模塊3和同步脈沖寬度測量模塊4的輸出信號相與得到Syn_Fault信號，傳輸給同步調整計數器2，用于是否需要屏蔽同步信號，進行同步信號調整；
[0017]將Syn_Fault信號與Syn_In_r^f號相與，輸出Syn_Reset信號給同步脈沖計數器I用于復位同步脈沖計數器。
[0018]本發(fā)明與現有技術相比，具有如下優(yōu)點:
[0019](I)載波同步信號與主從機無關:各逆變單元間的載波同步信號地位平等，系統(tǒng)中任何一個逆變單元出現故障，系統(tǒng)也會存在同步信號，極大的提高了載波同步信號的可靠性；
[0020](2)方便逆變器間的并聯:可以直接將逆變器間的載波同步信號線連接起來，不需要對逆變器設置主從機即可實現逆變器間的載波信號同步；
[0021](3)載波同步信號不需要與載波周期嚴格一致，一般為載波周期的N倍，同步周期設置更加靈活；
[0022](4)相比其他同步方法，本發(fā)明同步方法具有抗干擾能力強，能有效屏蔽同步總線上的干擾信號；
[0023](5)相比其他同步方法，本發(fā)明同步方法具有同步信號故障檢測功能，能有效的識別同步脈沖丟失、同步總線反接等故障，實用性很尚;
[0024](6)本發(fā)明同步方法具有故障情況下自動退出和自動投入功能，支持同步模塊的熱投入，同步過程不會對同步總線產生任何沖擊，實現了同步脈沖的無沖擊熱投入。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)總體框圖。
[0026]圖2為可編程邏邏輯器件同步模塊內部框圖。
[0027]圖3為同步脈沖計數器工作時序圖。
[0028]圖4為同步調整計數器工作時序圖。
[0029]圖5為Syn_Fault與Syn_Reset工作時序圖。
[0030]圖6為模塊間同步過程時序圖。
【具體實施方式】
[0031]以下結合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
[0032]如圖1所示，本發(fā)明一種并聯型逆變器載波同步系統(tǒng)，該系統(tǒng)的同步信號由一個總的同步總線進行傳輸，各并聯逆變單元分別連接到同步總線上。各逆變單元與同步總線之間連接有可編程邏輯器件同步模塊，該可編程邏輯器件同步模塊與同步總線之間通過一個同步輸出端口和一個同步輸入端口相連;該可編程邏輯器件同步模塊與逆變單元MCU之間通過同步輸出1相連，該1連接到MCU的外部PWM同步輸入端口。并聯型逆變器單元的可編程邏輯器件同步模塊作為載波同步系統(tǒng)的核心，一方面向同步總線和MCU發(fā)送同步信號，另一方面通過同步總線輸入端口接收同步總線上的同步信號。
[0033]該同步方法的最大特點是所有并聯逆變單元都向同步總線發(fā)送和接收同步信號，由可編程羅輯器件同步模塊根據總線上的同步信號調整自身的同步周期，最終使得自身同步輸出信號與總線同步信號保持一致。所有支持線與邏輯的同步總線均可用于本文所述的逆變器載波同步方法上。
[0034]如圖2所示，可編程邏輯器件同步模塊由同步脈沖產生模塊和同步脈沖識別模塊兩大子模塊組成；同步脈沖產生模塊有兩個輸入端口，分別為Syn_Fault與Syn_Reset，分別接收來自同步脈沖識別模塊輸出的信號，Syn_Fault信號與Syn_Reset信號分別為同步脈沖計數器I和同步調整計數器2的輸入信號，同步脈沖計數器I發(fā)出的信號Syn_0utl和同步調整計數器2發(fā)出的信號Syn_En同時接入一個與門的輸入端，通過與門對兩個信號進行與處理，與門輸出的數據信號再通過一個非門進行數據處理，最終將數據輸出到同步脈沖產生模塊的輸出端Syn_Out，再由Syn_Out端口向同步總線發(fā)送同步脈沖，另外從與門的輸出端引出另外一同步脈沖產生模塊的輸出端口，該端口直接與逆變單元的MCU相連接，用于給MCU的PWM提供同步輸入；同步脈沖識別模塊的輸入端信號從同步總線取信號Syn_In，輸入信號首先通過一個非門，然后非門處理后的信號分別送入同步脈沖周期測量模塊3和同步脈沖寬度測量模塊4，分別用來捕獲同步總線上的同步脈沖信號上升沿及用來測量同步總線上的同步脈沖信號寬度，通過兩個模塊后輸出的信號再輸入到一個與門進行處理，與門處理后的信號一方面直接作為同步脈沖識別模塊的一個輸出信號Syn_Fault，另一方面與門輸出的信號再與輸入端非門輸出的信號3711_111_11通過另外一個與門相與后作為同步脈沖識別模塊的另一個輸出信號Syn_ReSet，同步脈沖識別模塊的兩個輸出信號分別又發(fā)送給同步脈沖產生模塊的輸入端。
[0035]同步脈沖產生模塊由同步脈沖計數器I控制產生周期性的同步脈沖信號，同步脈沖識別模塊通過監(jiān)測同步總線上的同步脈沖周期和脈寬，一方面輸出Syn_Fault信號控制同步脈沖生產模塊的同步脈沖是否能輸出到同步總線，另一方面輸出Syn_Reset信號用于調整同步脈沖產生模塊中同步脈沖計數器I的計數周期，使能該計數器與同步總線脈沖保持一致。
[0036]本發(fā)明并聯型逆變器載波同步系統(tǒng)的同步控制方法如下:
[0037]同步脈沖計數器I以周期T向上計數，周期T= n XTz，η=1，2，3......，其中Tz為載波周期;一方面當同步脈沖計數器I計數到周期值時復位計數值，同時輸出脈沖寬度為Ta的同步脈沖信號；另一方面同步脈沖計數器I在計數過程中檢測到Syn_ReSet信號的上升沿時，也會復位計數器計數值，同時輸出脈沖寬度為Ta的同步脈沖信號，如圖3所示。
[0038]同步調整計數器2用來屏蔽自身同步脈沖信號的輸出，接收同步總線的同步脈沖輸入，用于調整自身的同步脈沖計數器;上電后同步調整計數器2從O開始計數，自動進入調整狀態(tài)，輸出為O;計數值〉=Ts后停止計數，保持Ts值不變，進入同步狀態(tài)，輸出為I; Ts = ηΧΤ，η = 1，2，3……，即整數倍的同步周期；同步調整計數器2—旦檢測到Syn_Fault信號為0，將同步調整同步脈沖計數器I計數值復位為0，進入調整狀態(tài)，如圖4所示。
[0039]同步脈沖周期測量模塊3用來捕獲同步總線上的同步脈沖信號上升沿，測量相鄰兩個同步脈沖信號之間的周期值是否誤差范圍內Τ±δ，若在誤差范圍內，輸出為I，否則輸出為O;
[0040]同步脈沖寬度測量模塊4用來測量同步總線上的同步脈沖信號寬度，若脈沖寬度在誤差范圍內，輸出為I，否則輸出為O;
[0041 ]將同步脈沖周期測量模塊3和同步脈沖寬度測量模塊4的輸出信號相與得到Syn_Fault信號，傳輸給同步調整計數器2，用于是否需要屏蔽同步信號，進行同步信號調整；
[0042]將Syn_Fault信號與Syn_In_r^號相與，輸出Syn_Reset信號給同步脈沖計數器I用于復位同步脈沖計數器，Syn_Fault與Syn_Reset信號時序見圖5。
【主權項】
1.一種并聯型逆變器載波同步系統(tǒng)，包括多個并聯逆變單元，其特征在于:每個逆變單元均通過獨立的可編程邏輯器件同步模塊連接傳輸同步信號的同步總線，所述可編程邏輯器件同步模塊與同步總線之間通過一個同步輸出端口和一個同步輸入端口相連，所述可編程邏輯器件同步模塊與逆變單元的MCU之間通過同步輸出1相連，該1連接到MCU的外部PffM同步輸入端口； 所述可編程邏輯器件同步模塊作為載波同步系統(tǒng)的核心，一方面向同步總線和逆變單元的MCU發(fā)送同步信號，另一方面通過同步總線輸入端口接收同步總線上的同步信號;所有并聯逆變單元都向同步總線發(fā)送和接收同步信號，由可編程羅輯器件同步模塊根據總線上的同步信號調整自身的同步周期，最終使得自身同步輸出信號與總線同步信號保持一致。2.根據權利要求1所述的一種并聯型逆變器載波同步系統(tǒng)，其特征在于:所述可編程邏輯器件同步模塊由同步脈沖產生模塊和同步脈沖識別模塊兩大子模塊組成； 所述同步脈沖產生模塊有兩個分別接收來自同步脈沖識別模塊輸出信號的輸入端口，輸入信號分別為Syn_Reset信號與Syn_Fault信號，Syn_Reset信號與Syn_Faul信號分別為同步脈沖計數器(I)和同步調整計數器(2)的輸入信號，同步脈沖計數器(I)發(fā)出的信號Syn_0utl和同步調整計數器(2)發(fā)出的信號Syn_En同時接入與門的輸入端，與門的輸出端輸出的信號接入非門的輸入端，非門的輸出端輸出的數據接入同步脈沖產生模塊的輸出端Syn_0ut，同步脈沖產生模塊的輸出端Syn_0ut接入同步總線，另外從與門的輸出端引出另外一同步脈沖產生模塊的輸出端口，該端口直接與逆變單元的MCU相連接，用于給逆變單元的MCU的PffM提供同步輸入； 同步脈沖識別模塊的輸入端Syn_In連接同步總線，輸入端Syn_In連接非門輸入端，非門輸出端連接同步脈沖周期測量模塊(3)和同步脈沖寬度測量模塊(4)輸入端，同步脈沖周期測量模塊(3)和同步脈沖寬度測量模塊(4)均連接與門輸入端，與門輸出端一方面直接作為同步脈沖識別模塊的一個輸出信號Syn_Fault，另一方面與門輸出的信號再與輸入端非門輸出的信號3711_111_11通過另外一個與門相與后作為同步脈沖識別模塊的另一個輸出信號Syn_ReSet，同步脈沖識別模塊的兩個輸出信號分別接入同步脈沖產生模塊的兩個輸入端； 同步脈沖產生模塊由同步脈沖計數器(I)控制產生周期性的同步脈沖信號，同步脈沖識別模塊通過監(jiān)測同步總線上的同步脈沖周期和脈寬，一方面輸出Syn_Fault信號控制同步脈沖產生模塊的同步脈沖是否能輸出到同步總線，另一方面輸出Syn_ReSet信號用于調整同步脈沖產生模塊中同步脈沖計數器(I)的計數周期，能使該同步脈沖計數器(I)與同步總線脈沖保持一致。3.權利要求2所述并聯型逆變器載波同步系統(tǒng)的同步方法，其特征在于: 同步脈沖計數器(I)以周期T向上計數，周期T = nXTz，n = l，2，3……，其中Tz為載波周期;一方面當同步脈沖計數器(I)計數到周期值時復位計數值，同時輸出脈沖寬度為Ta的同步脈沖信號；另一方面同步脈沖計數器(I)在計數過程中檢測到Syn_ReSet信號的上升沿時，也會復位計數器計數值，同時輸出脈沖寬度為Ta的同步脈沖信號； 同步調整計數器(2)用來屏蔽自身同步脈沖信號的輸出，接收同步總線的同步脈沖輸入，用于調整自身的同步脈沖計數器;上電后同步調整計數器(2)從O開始計數，自動進入調整狀態(tài)，輸出為O;計數值〉=Ts后停止計數，保持Ts值不變，進入同步狀態(tài)，輸出為I; Ts = ηXT，n = l，2，3……，即整數倍的同步周期；同步調整計數器(2)—旦檢測到Syn_Fault信號為O，將同步調整同步脈沖計數器(I)計數值復位為O，進入調整狀態(tài)； 同步脈沖周期測量模塊(3)用來捕獲同步總線上的同步脈沖信號上升沿，測量相鄰兩個同步脈沖信號之間的周期值是否誤差范圍內Τ±δ，若在誤差范圍內，輸出為I，否則輸出為O; 同步脈沖寬度測量模塊(4)用來測量同步總線上的同步脈沖信號寬度，若脈沖寬度在誤差范圍內，輸出為I，否則輸出為O; 將同步脈沖周期測量模塊(3)和同步脈沖寬度測量模塊(4)的輸出信號相與得到Syn_Fault信號，傳輸給同步調整計數器(2)，用于是否需要屏蔽同步信號，進行同步信號調整； 將Syn_Fault信號與Syn_In_r^號相與，輸出Syn_Reset信號給同步脈沖計數器⑴用于復位同步脈沖計數器。
【文檔編號】H03K19/096GK105978554SQ201610505548
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】郭志大, 劉永奎, 周洪偉, 張磊, 梁歡迎
【申請人】特變電工西安電氣科技有限公司, 特變電工新疆新能源股份有限公司