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        現場總線技術在并聯逆變電源系統中的應用

        作者: 時間:2009-07-15 來源:網絡 收藏

        隨著現代社會經濟的迅猛發展,對供電的容量和可靠性提出了更高的要求。傳統的集中供電模式由于其成本高、可靠性差已被證明不能滿足需要,新型的分布式供電模式成為當今發展的趨勢,它促使向智能化,數字化的方向發展。為了實現穩定可靠的分布式,逆變器的并聯顯得尤為重要。最早用于過程控制領域,現在已漸漸成為工業自動化領域的熱點,將技術上,無疑將更好地實現該系統的智能化。

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/181339.htm

        1 逆變器并聯技術分析

        多臺逆變器并聯運行時應滿足下列條件:各逆變器的交流輸出電壓要保證同頻、同相、同幅,否則就會在各逆變器之間引起環流,影響系統的穩定運行,甚至造成嚴重的事故。下面以2臺對同一負載供電為例進行分析,等效電路圖如圖1所示。

        設X1=X2,則由上述公式可得出結論:在逆變電源系統中,各逆變單元的相位角之差將導致有功功率的差異,從而形成有功環流;各逆變單元輸出電壓的幅值差將導致無功功率的差異,從而形成無功環流。在相位同步的前提下,本文提出了一種利用CAN來實現逆變電源系統各逆變單元均流的方案。

        2 現場CAN總線簡介

        控制器局部網(Controller Area Network,CAN)是BOSCH公司為現代汽車領先推出的一種多主機局部網,由于其卓越性能現已廣泛于工業自動化、多種控制設備、交通工具、醫療儀器以及建筑、環境控制等眾多部門。

        CAN總線是一種多主總線,通信介質可以是雙絞線、同軸電纜或光導纖維。通信速率可達1 MB/s。它的總線通信接口中集成了CAN協議的物理層和數據鏈路層功能,可完成對通信數據的成幀處理,包括位填充、數據塊編碼、循環冗余檢驗、優先級判別等工作。CAN采用非破壞性仲裁技術,當兩個節點同時向網絡上傳送信息時,優先級低的節點主動停止數據發送,而優先級高的節點可不受影響地繼續傳輸數據,有效避免總線沖突。CAN節點在出現嚴重錯誤的情況下,具有自動關閉輸出的功能,切斷它與總線的聯系,以使總線上其他操作不受影響。

        CAN通信協議的一個最大特點是廢除了傳統的站地址編碼,而代之以對通信數據塊進行編碼。采用這種方法的優點是:可使網絡內的節點個數在理論上不受限制,數據塊的標識碼可由11位或29位二進制數組成,因此可以定義211或229個不同的數據塊。這種按數據塊編碼的方式,還可使不同的節點同時接收到相同的數據,這一點在分布式控制系統中非常有用。數據段長度最多為8個字節,同時8個字節不會占用過長的總線時間,從而保證了通信的實時性。CAN協議采用CRC檢驗并可提供相應的錯誤處理功能,保證了數據通信的可靠性。

        3 基于DSP2407A的CAN總線設計

        TMS320LF2407A(DSP2407A)是美國TI公司推出的新型高性能16位定點數字信號處理器,它專門為數字控制設計,其集DSP的高速信號處理能力及適用于控制的優化外圍電路于一體,在數字控制系統中得到廣泛應用。TMS320LF2407A系統組成包括:40 MHz,40 MIPS的低電壓3.3 V CPU、片內存儲器、事件管理器模塊、片內集成外圍設備。TMS320LF2407A包含2個專用于電機控制的事件管理器模塊EVA和EVB,每個事件管理器模塊包括通用定時器(GP)、全比較單元、正交編碼脈沖電路以及捕獲單元。TMS320LF2407A片上CAN控制器模塊是1個16位的外設模塊,該模塊完全支持CAN2.0 B協議,6個郵箱(其中0,1用于接收;4,5用于發送;2,3可配置為接收或發送)每次可以傳送0~8個字節的數據,具有可編程的局部接收屏蔽、位傳輸速率、中斷方案和總線喚醒事件、超強的錯誤診斷、自動錯誤重發和遠程請求回應、支持自測試模式等功能,因此選擇該DSP芯片作為CAN總線的控制器。收發總線上的數據將由CAN控制器中的6個郵箱(mail-box)完成,通過設置每個郵箱中的屏蔽寄存器可以對來自總線上的數據進行篩選,丟棄一些無用的信息。利用CAN總線作為并聯逆變器系統的通訊總線,將每個逆變器的編號和輸出電流、電壓等信息在每個工頻周期中發送給位于總線上的其他逆變器,這樣每個逆變器都可以計算出自己的理論輸出電壓值,即所有逆變單元的平均電壓值。根據這個值與自身實際輸出電壓值的誤差,來調節各單元的輸出電壓值,最終實現并聯逆變電源的均流控制。


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