[發明專利]一種用于鏈式儲能系統的通訊實現方法及系統

有效

• 申請號: 201210532386.1
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN103051386A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 陳強;李睿;毛蘇閩;蔡旭
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04B10/272
• 分類號: H04B10/272;H04B10/275
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及鏈式儲能變流器系統，具體地，涉及的是一種用于鏈式儲能系統的通訊實現方法及系統。

背景技術

鏈式儲能系統，其電路拓撲如圖1所示，有多個功率單元串聯成一相，并由三相組成星形結構。這種鏈式儲能系統采用模塊化多電平的方式，可以直接并入高壓電網，并且在較低頻率的調制波時，即可大幅降低電網側的電流諧波，從而減小濾波元件的體積。

在鏈式儲能系統中，其通訊方式一般采用光纖進行。然而由于儲能系統占地面積巨大，接入電網電壓高，所需要的光纖要求較高，因此傳統的星形連接的造價很高，而且主控制器的硬件需求更大，如圖2所示。

經檢索，公開號為102394005A的中國發明專利申請，該發明公開了一種基于光纖通訊環網的局部放電測量數據傳輸系統及其控制方法，系統由局放采集單元、通訊管理單元、多模通訊光纜等硬件設備構成一個環形的通訊鏈路，采用環形串行總線主從式通訊模式，由上位機數據服務器作為主節點，每個局放采集單元作為從節點。主、從節點間通過嚴格的時序管理，提高光纖環網的利用率，實現高效的海量數據傳輸，提高數據在光纖環網總線上的傳輸效率。

又如，公開號為101388730（申請號200810155226.3）的中國發明專利申請，該發明公布了一種單光纖環形通訊的功率單元及其控制方法，功率單元包括一個輸入端光纖和一個輸出端光纖,還包括光電轉換器,解碼器,信號選擇開關,電光轉換器,功率電路,編碼器;本發明所述驅動控制方法采用單光纖串行通訊和環狀信號鏈路,從主控制器發出的信號繞環狀鏈路中各功率單元一周后又回歸到主控制器,形成閉環傳輸。

在鏈式儲能系統中，除了通訊外，功率單元間的同步也是非常重要的，也是整個系統中通訊方式的重要組成部分。上述兩種專利，僅僅闡述了一種用于多功率單元的環形通訊，而未對同步方式進行描述，并不能很好的適用于鏈式儲能系統。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種用于鏈式儲能系統的通訊實現方法及系統，其連接所用光纖比傳統星形連接要少，且其獨特的數據幀結構以及工作方式使得鏈式儲能系統能夠快速有效地通訊、同步，從而降低成本的同時保證系統的高可靠性。

根據本發明的一方面，提供一種用于鏈式儲能系統的通訊實現方法，所述方法將主控制器與所有底層控制器的通訊光纖進行環形連接，同步光纖采用星形方式，以減少整個系統的光纖數量，同步光纖采用星形方式以增強系統的同步性。每個底層控制器擁有2個光纖接收器和1個光纖發送器，2個光纖接收器分別用于通訊和同步，1個光纖發送器則用于通訊，而主控制器則需要有3n+1個光纖發送器和1個光纖接收器，n為每相級聯的模塊數。由主控制器發出通訊數據幀，經通訊光纖傳遞至每個底層控制器，并最終傳回主控制器。而底層控制器上傳的數據幀則由主控制器發出的空數據幀開始，經過每個底層控制器添加需要上傳的數據，最終傳回至主控制器。通訊數據幀包括底層控制器上傳的儲能系統和底層功率單元的狀態及數據，以及主控制器下發的命令及數據。同步脈沖由主控制器發出，幾乎同時到達每個底層控制器，使底層控制器中三角載波的相位更加精確。

優選地，所述通訊數據幀包括底層控制器需要上傳的儲能系統和底層功率單元的主要參數，以及主控制器下發的數據幀。

根據本發明的另一方面，提供一種用于鏈式儲能系統的通訊實現系統，所述鏈式儲能系統的主控制器與所有底層控制器的通訊光纖進行環形連接，同步光纖采用星形方式，其中：每個底層控制器擁有2個光纖接收器和1個光纖發送器，2個光纖接收器分別用于通訊和同步，1個光纖發送器則用于通訊；而主控制器則有3n+1個光纖發送器和1個光纖接收器，其中1個光纖發送器和1個光纖接收器為通訊光纖接收器和通訊光纖發送器，3n個光纖發送器為同步光纖發送器，n為每相級聯的模塊數；所述主控制器的通訊光纖發送器經光纖連接到第一底層控制器的通訊光纖接收器，同時第一底層控制器的通訊光纖發送器經光纖連接到第二底層控制器的通訊光纖接收器，以此類推，最后一個底層控制器的通訊光纖發送器經光纖連接到主控制器的通訊光纖接收器，至此，通訊光纖環路連接完成；用于同步的星形連接，則由主控制器上的3n個同步光纖發送器經光纖直接與3n個底層控制器的同步光纖接收器相連。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：本發明的通訊方式，即通訊光纖采用環形連接方式，同步光纖采用星形連接方式。相比傳統通訊和同步均用星形的方式，所需要的光纖數量減小，主控制器的硬件需求減小。而相比通訊和同步均用環形的方式，同步的效果更好，系統的可靠性更高。

附圖說明