CN113495514A - 一种应用于ups并机***的输出相位同步跟踪控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于UPS并机***的输出相位同步跟踪控制方法，所述UPS并机***包括多个UPS单元，且所述多个UPS单元中包括一个主机和至少一个从机，其特征在于，包括以下步骤：S1、设定UPS并机***的时钟源；S2、主机在每次同步帧发送时，将当前逆变角度、当前频率和当前计时邮递计数寄存器的寄存器值作为同步信息发送到CAN通讯总线上；S3、从机接收同步信息后，根据延时时间差产生的相位变化进行修正，再将自身的当前角度和频率进行更新，完成从机与主机的相位同步，同步操作每个工频周期执行一次；该发明通过信息共享强拉相位的方式，实现UPS并机***中各UPS单元相位同步和跟踪，不仅运行量较小，还能保证高精度的同步误差。

Description

一种应用于UPS并机***的输出相位同步跟踪控制方法
技术领域
本发明涉及UPS并机同步技术领域，具体涉及一种应用于UPS并机***的输出相位同步跟踪控制方法。
背景技术
对于UPS并机***而言，为了使并机***能稳定运行，并机***中每台并入的UPS都需要时刻保持输出电压相位与***中其他机器一致，并机***中UPS输出逆变电压相差将引入环流，相差越大环流越大，较小的环流会导致UPS并机***输出效率降低，较大的环流将引起UPS直流母线高压保护而关闭逆变。因此在UPS并机***中，UPS间相位跟踪同步的精度对并机***稳定性起着决定性的作用。传统的UPS并机***同步跟踪方法通常采用逆变正弦输出过零CAP信号作为各UPS之间统一的同步源，并机***中每台UPS通过跟踪公共CAP信号来达到彼此间相位的跟踪和同步，这种基于CAP信号进行同步常出现多个过零干扰的问题，同步误差较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于UPS并机***的输出相位同步跟踪控制方法，通过信息共享强拉相位的方式，实现UPS并机***中各UPS单元相位同步和跟踪，不仅运行量较小，还能保证高精度的同步误差。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种应用于UPS并机***的输出相位同步跟踪控制方法，所述UPS并机***包括多个UPS单元，且所述多个UPS单元中包括一个主机和至少一个从机，包括以下步骤：
S1、设定UPS并机***的时钟源；
S2、主机在每次同步帧发送时，将当前逆变角度、当前频率和当前计时邮递计数寄存器的寄存器值作为同步信息发送到CAN通讯总线上；
S3、从机接收同步信息后，根据延时时间差产生的相位变化进行修正，再将自身的当前角度和频率进行更新，完成从机与主机的相位同步，同步操作每个工频周期执行一次。
优选地，步骤S1中所述时钟源基于DSP芯片TMS320F28335；所述芯片TMS320F28335自带两路CAN外设；每路CAN有32个邮箱，且都有一个计时邮递计数寄存器，它使用的是CAN总线上的位时钟，并以CAN通讯波特率为计数时钟时基；其中，16号邮箱为特殊邮箱，通过计时邮递计数寄存器设置在16号邮箱成功接收和发送信号时，将该计时邮递计数器清零，并将计时邮递计数器作为UPS并机***的时钟同步源进行使用。
优选地，所述16号邮箱作为UPS并机***中每台UPS的同步信息发送和接收邮箱；如果当前UPS为主机则需要将16号邮箱通过计时邮递计数寄存器设置配置为发送邮箱；如果当前UPS为从机则需要将16号邮箱通过计时邮递计数寄存器设置配置为接收邮箱。
优选地，所述UPS并机***中每个UPS单元的逆变角度按以下公式在PWM中断中进行计算：
angle_new＝angle_old+freq_new*Ts；
其中，angle_new为当前的逆变角度，angle_old为上一个中断周期的逆变角度，freq_new为当前工频周期的逆变频率，Ts为PWM中断周期。
优选地，步骤S3中延时时间差由以下部分组成：
A、主机收集自身当前逆变角度和频率信息送入16号发送邮箱准备进行发送，期间从角度计算程序到执行CAN发送操作延时为T1；
B、主机发送同步信息通过CAN传输给从机，期间信号传输延时为T2；
C、从机成功接收到同步信息到更新使用主机同步信息期间延时为T3。
优选地，步骤S3中从机的角度和频率分别通过以下公式进行更新：
angle_fresh＝angle_new(主机)+(T1(s)+Ts(s)+T3(s))*freq_new；
freq_fresh＝freq_new；
其中，T1(s)、T2(s)、T3(s)分别表示将当前时基单位换算成时间秒的单位。
优选地，步骤S3中从机的当前角度和频率更新以过零点进行更新。
采用上述技术方案后，本发明具有如下有益效果：本发明基于高速CAN通讯进行同步，UPS并机***中主机直接通过高速CAN通讯传输自身的逆变相位和频率信息给从机，CAN的高性能和可靠性已被认可，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面；且基于CAN通讯的相位同步方法，没有基于CAP信号进行同步多个过零干扰的问题；通过信息共享强拉相位的方式，实现UPS并机***中各UPS单元相位同步和跟踪，不仅运行量较小，还能保证高精度的同步误差。
附图说明
图1为本发明的各步骤的结构示意图；
图2为本发明的主机时序和从机时序的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1和图2所示，一种应用于UPS并机***的输出相位同步跟踪控制方法，所述UPS并机***包括多个UPS单元，且所述多个UPS单元中包括一个主机和至少一个从机，包括以下步骤：
S1、设定UPS并机***的时钟源；
步骤S1中所述时钟源基于DSP芯片TMS320F28335；所述芯片TMS320F28335自带两路CAN外设；每路CAN有32个邮箱，且都有一个计时邮递计数寄存器CANTSC，这是一个32位自由运算的计数器，它使用的是CAN总线上的位时钟，并以CAN通讯波特率为计数时钟时基；其中，16号邮箱为特殊邮箱，通过计时邮递计数寄存器CANTSC设置在16号邮箱成功接收和发送信号时，将该计时邮递计数器CANTSC清零，并将计时邮递计数器CANTSC作为UPS并机***的时钟同步源进行使用；
所述16号邮箱作为UPS并机***中每台UPS的同步信息发送和接收邮箱；如果当前UPS为主机则需要将16号邮箱通过计时邮递计数寄存器CANTSC设置配置为发送邮箱；如果当前UPS为从机则需要将16号邮箱通过计时邮递计数寄存器CANTSC设置配置为接收邮箱；
S2、主机在每次同步帧发送时，将当前逆变角度angle_new、当前频率freq_new和当前计时邮递计数寄存器CANTSC的寄存器值作为同步信息发送到CAN通讯总线上；
所述UPS并机***中每个UPS单元的逆变角度按以下公式在PWM中断中进行计算：
angle_new＝angle_old+freq_new*Ts；
其中，angle_new为当前的逆变角度，angle_old为上一个中断周期的逆变角度，freq_new为当前工频周期的逆变频率，Ts为PWM中断周期；
S3、从机接收同步信息后，根据延时时间差T_delay产生的相位变化进行修正，再将自身的当前角度angle_new和频率freq进行更新，完成从机与主机的相位同步，同步操作每个工频周期执行一次；
步骤S3中延时时间差T_delay由以下部分组成：
A、主机收集自身当前逆变角度和频率信息送入16号发送邮箱准备进行发送，期间从角度计算程序到执行CAN发送操作延时为T1；
B、主机发送同步信息通过CAN传输给从机，期间信号传输延时为T2；
C、从机成功接收到同步信息到更新使用主机同步信息期间延时为T3。
在同步过程中为了保持主机和从机相位跟踪和同步刷新步调尽量一致，在主机发出更新信息后，需要等待从机接收完毕后，统一在某个中断时刻统一执行角度和频率更新操作，以单相UPS为例，则以过零点进行更新；
步骤S3中从机的角度和频率分别通过以下公式进行更新：
angle_fresh＝angle_new(主机)+(T1(s)+Ts(s)+T3(s))*freq_new；
freq_fresh＝freq_new；
其中，T1(s)、T2(s)、T3(s)分别表示将当前时基单位换算成时间秒的单位。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种应用于UPS并机***的输出相位同步跟踪控制方法，所述UPS并机***包括多个UPS单元，且所述多个UPS单元中包括一个主机和至少一个从机，其特征在于，包括以下步骤：
S1、设定UPS并机***的时钟源；
S2、主机在每次同步帧发送时，将当前逆变角度、当前频率和当前计时邮递计数寄存器的寄存器值作为同步信息发送到CAN通讯总线上；
S3、从机接收同步信息后，根据延时时间差产生的相位变化进行修正，再将自身的当前角度和频率进行更新，完成从机与主机的相位同步，同步操作每个工频周期执行一次。
2.如权利要求1所述的一种应用于UPS并机***的输出相位同步跟踪控制方法，其特征在于，步骤S1中所述时钟源基于DSP芯片TMS320F28335；所述芯片TMS320F28335自带两路CAN外设；每路CAN有32个邮箱，且都有一个计时邮递计数寄存器，它使用的是CAN总线上的位时钟，并以CAN通讯波特率为计数时钟时基；其中，16号邮箱为特殊邮箱，通过计时邮递计数寄存器设置在16号邮箱成功接收和发送信号时，将该计时邮递计数器清零，并将计时邮递计数器作为UPS并机***的时钟同步源进行使用。
3.如权利要求2所述的一种应用于UPS并机***的输出相位同步跟踪控制方法，其特征在于：所述16号邮箱作为UPS并机***中每台UPS的同步信息发送和接收邮箱；如果当前UPS为主机则需要将16号邮箱通过计时邮递计数寄存器设置配置为发送邮箱；如果当前UPS为从机则需要将16号邮箱通过计时邮递计数寄存器设置配置为接收邮箱。
4.如权利要求2所述的一种应用于UPS并机***的输出相位同步跟踪控制方法，其特征在于，所述UPS并机***中每个UPS单元的逆变角度按以下公式在PWM中断中进行计算：
angle_new＝angle_old+freq_new*Ts；
其中，angle_new为当前的逆变角度，angle_old为上一个中断周期的逆变角度，freq_new为当前工频周期的逆变频率，Ts为PWM中断周期。
5.如权利要求4所述的一种应用于UPS并机***的输出相位同步跟踪控制方法，其特征在于，步骤S3中延时时间差由以下部分组成：
A、主机收集自身当前逆变角度和频率信息送入16号发送邮箱准备进行发送，期间从角度计算程序到执行CAN发送操作延时为T1；
B、主机发送同步信息通过CAN传输给从机，期间信号传输延时为T2；
C、从机成功接收到同步信息到更新使用主机同步信息期间延时为T3。
6.如权利要求5所述的一种应用于UPS并机***的输出相位同步跟踪控制方法，其特征在于，步骤S3中从机的角度和频率分别通过以下公式进行更新：
angle_fresh＝angle_new(主机)+(T1(s)+Ts(s)+T3(s))*freq_new；
freq_fresh＝freq_new；
其中，T1(s)、T2(s)、T3(s)分别表示将当前时基单位换算成时间秒的单位。
7.如权利要求6所述的一种应用于UPS并机***的输出相位同步跟踪控制方法，其特征在于：步骤S3中从机的当前角度和频率更新以过零点进行更新。
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