[發明專利]一種基于異步通訊方式的電網相位跟蹤系統及方法

有效

• 申請號: 201810261427.5
• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN108448642B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 葛愿;王亞迪;張曉昕;張艷;余諾
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: H02J3/40
• 分類號: H02J3/40
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 楊紅梅

1.一種基于異步通訊方式的電網相位跟蹤系統，其特征在于,包括并網逆變器模塊和電網電壓檢測模塊；并網逆變器模塊包括儲能器件、IGBT模塊、濾波器、隔離變壓器、并網接觸器和DSP主控板；儲能器件、IGBT模塊、濾波器、隔離變壓器和并網接觸器順次連接，并網接觸器再連接至電網，并網逆變器模塊和電網電壓檢測模塊之間進行CAN通訊；

所述并網逆變器模塊的軟件部分包括下溢中斷單元、相位跟蹤單元和異步通訊接收中斷單元；下溢中斷為定時中斷，可根據電力電子器件的開關頻率確定定時時間；定時下溢中斷單元中有系統電壓相位指針和電網電壓相位指針，下溢中斷每觸發一次，兩個指針加一，當兩個指針數值超過定時下溢中斷的采樣倍率后，兩指針清零，同時，當異步通訊接收中斷被觸發時，電網電壓相位指針清零；

所述跟蹤系統的電壓相位指針和電網電壓相位指針分別代表逆變器系統電壓和電網電壓相位的實際運行情況；依電網電壓相位指針為參考基準，通過相位跟蹤單元對系統電壓相位指針進行調節控制，直到系統電壓相位跟蹤上電網電壓相位；

跟蹤相位可用下式表示：跟蹤相位=（系統電壓相位指針+補償量）*2π/下溢中斷采樣倍率，跟蹤相位即是并網逆變器離網算法中三相參考電壓信號的基準相位。

2.根據權利要求1所述的基于異步通訊方式的電網相位跟蹤系統，其特征在于,所述并網逆變器模塊的DSP主控板包括DSP主控單元、PWM控制單元和AD采樣/捕獲單元；AD采樣/捕獲單元用于逆變器信號的AD采樣，采集的信號包括經過IGBT模塊的電壓udc、總電流idc及其各支路電流ia、ib和ic，還對隔離變壓器輸出端的電流va、vb和vc進行采樣，并將采集的信號傳送給DSP主控板；DSP主控板用于數據處理和算法運行，并通過SVPWM技術形成驅動脈沖，驅動IGBT模塊，最后通過濾波器輸出正弦信號。

3.根據權利要求1所述的基于異步通訊方式的電網相位跟蹤系統，其特征在于,所述電網電壓檢測模塊包括ARM通訊單元和AD采樣單元，AD采樣單元采集電網電壓vsa、vsb和vsc，并將采集的信號傳送給ARM通訊單元；DSP主控板采用主頻90MHz的TMS320F2812PGFA；ARM通訊板采用主頻72MHz的STM32F107VCT6；ARM通訊板和DSP主控板之間通過波特率1MHz的CAN異步通訊交互數據。

4.根據權利要求1所述的基于異步通訊方式的電網相位跟蹤系統，其特征在于,所述電網電壓檢測模塊的軟件部分包括AD采樣單元、數據處理單元、電網電壓過零判定單元以及異步通訊發送單元，分別用于實現對電網電壓信號的AD采樣、過零處理以及異步通訊發送處理。

5.根據權利要求3所述的基于異步通訊方式的電網相位跟蹤系統，其特征在于,所述AD采樣單元的AD采樣頻率為8.2kHz，即一個正弦周波20ms內有164個采樣點；每個循環有且唯有一個采樣點進行AD數據讀取、數據處理、軟件濾波處理，當前采樣點和上一個采樣點幅值通過與零作比較，判斷出當前采樣點是否是電網電壓上升過零點最鄰近的采樣點，若AD[i]＞0且AD[i-1]≤0，其中，AD[i]表示當前采樣點，AD[i-1]表示上一采樣點，則當前采樣點是電網電壓上升過零點最鄰近的采樣點，立即觸發CAN發送相應信息，若不是，則等待對下一點采樣點進行處理，其中，當前采樣點為每個循環有且僅有一個采樣點。

6.根據權利要求1所述的基于異步通訊方式的電網相位跟蹤系統，其特征在于,所述定時下溢中斷的定時周期為156.25us，即一個正弦周波20ms128個定時周期，每次觸發定時下溢中斷，系統電壓相位指針Ua_Pointer加一，電網電壓相位指針Usa_Pointer加一；如果Ua_Pointer、Usa_Pointer在定時下溢中斷中大于127，清零；另外，如果CAN接收中斷被觸發時，Usa_Pointer也被清零。