CAN總線在基于DSP 的逆變器并聯運行控制中的應用
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采用模塊化的逆變電源并聯運行構成大容量的備用電源系統具有一系列優點:首先從使用者的角度來看,第一是擴容方便,因而在系統設計選型時可以比較隨意;第二是維護簡便,當某個模塊發生故障時只需用新模塊將其替換下來即可,而不影響系統的輸出,因而在使用過程中可以節約人力物力。其次從生產者的角度來看,標準化的模塊便于生產的規模化,從而更容易降低產品的設計、生產和調試成本,提高競爭力。
1 逆變器并聯運行控制的方法
逆變器是直流輸入、交流輸出的電能變換器。多個逆變器并聯運行時必須保證各逆變器的交流輸出電壓保持嚴格的同頻率、同相位和等幅值,否則就會在不同逆變器之間產生環流,從而降低系統的輸出容量,甚至燒毀逆變器。然而,絕對的同頻、同相和等幅值是無法實現的,因而有必要對環流進行分析,從而找出抑制環流,確保系統運行穩定、安全的控制措施。理論分析表明:并聯系統中各單元的輸出電壓的相位差主要造成有功功率的差異,使得在各并聯單元之間形成有功環流;而輸出電壓的幅值差則主要導致無功功率的差異,使各并聯單元之間形成無功環流;而且如果兩個逆變器之間的相位差很小的話,可以近似認為有功功率差與相位差成正比,無功功率差與幅值差成正比。
由此出發,目前有兩種均流控制方法:一種是以各模塊的平均無功功率作為每個模塊無功功率的給定值,求出偏差并以此為據調整模塊輸出的幅值;以各模塊的平均有功功率作為每個模塊有功功率的給定值,求出偏差并以此為據調整模塊輸出的相位角。另一種均流控制方法是:采用“基于搶占與并發的同步控制方式” 控制各并聯單元的輸出相位(這種方法可以達到很高的同步精度,使得系統中的有功環流可以忽略不計) ,然后直接依據各單元的輸出電流與系統平均輸出電流的偏差調節各單元的輸出電壓幅值,以實現各模塊輸出的均流和負載的均衡分配。
顯然,無論采用哪一種方法進行均流控制,都必須保證在各并聯單元之間有穩定、可靠的數據通訊。在這方面,現場總線CAN 無疑是非常適合的。
2 CAN總線的特點介紹
控制器局域網CAN (Cont roller Area Network)最初是為汽車的監測、控制系統而開發的一種串行通信協議。由于它具有良好的功能特性、很強的抗干擾能力和極高的可靠性,所以在各種監測、控制系統中獲得了廣泛的應用。
2. 1 CAN總線的特點
具體來講,CAN具有如下特點
①結構簡單,只需兩根信號線,介質可以采用雙絞線、同軸電纜或光導纖維。
②通信方式靈活,以多主方式工作,網絡上的任意一個節點均可以在任意時刻主動地向網絡上的其他節點發送信息。
③網絡上的節點信息可以分成不同的優先級,從而滿足不同的實時性要求。
④采用短幀格式通信,每幀最多8個字節數據,不會占用總線很長時間,從而保證了通信的實時性,同時也可以滿足通常的工業控制領域中的數據通訊要求。
⑤采用無破壞性的基于優先權的總線仲裁技術,當兩個節點同時向總線上發送數據時,優先級低的節點主動停止數據發送,而優先級高的節點可以不受影響地繼續發送數據。
⑥通信距離可達10 km(速率5 kb/s以下) ,通訊速率可達1 Mb/s(距離40m以下) 。
⑦采用CRC校驗,并且提供了相應的錯誤處理機制,從而保證了數據通信的可靠性。
2. 2 CAN協議的數據幀格式
一個有效的CAN數據幀由幀起始、仲裁域、控制域、數據域、校驗域、應答域和幀結束組成。在CAN2.0B中存在兩種不同的幀格式,它們的區別在于標識符的長度不同:標準幀的標識符有11位,擴展幀的標識符有29位。標準幀的結構為圖1 所示。
圖1 標準幀的結構
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