CAN總線在基于DSP 的逆變器并聯(lián)運行控制中的應用
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采用模塊化的逆變電源并聯(lián)運行構(gòu)成大容量的備用電源系統(tǒng)具有一系列優(yōu)點:首先從使用者的角度來看,第一是擴容方便,因而在系統(tǒng)設計選型時可以比較隨意;第二是維護簡便,當某個模塊發(fā)生故障時只需用新模塊將其替換下來即可,而不影響系統(tǒng)的輸出,因而在使用過程中可以節(jié)約人力物力。其次從生產(chǎn)者的角度來看,標準化的模塊便于生產(chǎn)的規(guī)?；?從而更容易降低產(chǎn)品的設計、生產(chǎn)和調(diào)試成本,提高競爭力。
1 逆變器并聯(lián)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(lián)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(chǎn)生環(huán)流,從而降低系統(tǒng)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(xiàn)的,因而有必要對環(huán)流進行分析,從而找出抑制環(huán)流,確保系統(tǒng)運行穩(wěn)定、安全的控制措施。理論分析表明:并聯(lián)系統(tǒng)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(lián)單元之間形成有功環(huán)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(lián)單元之間形成無功環(huán)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(fā),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(jù)調(diào)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(jù)調(diào)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(fā)的同步控制方式” 控制各并聯(lián)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(tǒng)中的有功環(huán)流可以忽略不計) ,然后直接依據(jù)各單元的輸出電流與系統(tǒng)平均輸出電流的偏差調(diào)節(jié)各單元的輸出電壓幅值,以實現(xiàn)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(lián)單元之間有穩(wěn)定、可靠的數(shù)據(jù)通訊。在這方面,現(xiàn)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(wǎng)CAN (Cont roller Area Network)最初是為汽車的監(jiān)測、控制系統(tǒng)而開發(fā)的一種串行通信協(xié)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(jiān)測、控制系統(tǒng)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
?、俳Y(jié)構(gòu)簡單,只需兩根信號線,介質(zhì)可以采用雙絞線、同軸電纜或光導纖維。
?、谕ㄐ欧绞届`活,以多主方式工作,網(wǎng)絡上的任意一個節(jié)點均可以在任意時刻主動地向網(wǎng)絡上的其他節(jié)點發(fā)送信息。
③網(wǎng)絡上的節(jié)點信息可以分成不同的優(yōu)先級,從而滿足不同的實時性要求。
?、懿捎枚處袷酵ㄐ?每幀最多8個字節(jié)數(shù)據(jù),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(yè)控制領域中的數(shù)據(jù)通訊要求。
⑤采用無破壞性的基于優(yōu)先權(quán)的總線仲裁技術(shù),當兩個節(jié)點同時向總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時,優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送,而優(yōu)先級高的節(jié)點可以不受影響地繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。
?、尥ㄐ啪嚯x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) 。
?、卟捎肅RC校驗,并且提供了相應的錯誤處理機制,從而保證了數(shù)據(jù)通信的可靠性。
2. 2 CAN協(xié)議的數(shù)據(jù)幀格式
一個有效的CAN數(shù)據(jù)幀由幀起始、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域、校驗域、應答域和幀結(jié)束組成。在CAN2.0B中存在兩種不同的幀格式,它們的區(qū)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(jié)構(gòu)為圖1 所示。
圖1 標準幀的結(jié)構(gòu)
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