[發明專利]一種基于CAN總線協議的MMC控制系統狀態機的控制方法

有效

• 申請號: 201810670785.1
• 申請日: 2018-06-26
• 公開（公告）號: CN108829002B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 王楚揚;肖嵐;蔣慧杰;王楚嬌
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;H04L12/40
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葛瀟敏

本發明公開一種基于CAN總線協議的MMC控制系統狀態機，包括主控制系統中植入的主控狀態機和每個子模塊的控制系統中植入的子模塊狀態機，根據MMC主電路的運行狀態，主控狀態機包含多種工作狀態，根據子模塊的運行狀態，子模塊狀態機也包含多種工作狀態。此種技術方案可在減小MMC對控制系統軟硬件資源需求的同時，幫助用戶在復雜的應用場景下更加快捷地拓展系統的附加功能，從而進一步提升MMC的性能，具有低廉、高效和穩定等特點。本發明還公開一種基于CAN總線協議的MMC控制系統狀態機的控制方法。

技術領域

本發明涉及電源系統，特別涉及用于模塊化多電平變換器之類的多模塊電源系統。

背景技術

模塊化多電平變換器(Modular Multilevel Converter,MMC)，用于在高壓柔性直流輸電、有源濾波器、無功補償器、電機驅動等領域。MMC和傳統單一拓撲結構的電源不同，是一個復雜的多模塊電源系統，由大量子模塊及其控制系統、主控制系統、斷路器、電纜和電感等裝置鏈接構成。其中，主控制系統和子模塊控制系統間的交互技術，是MMC得以穩定運行的關鍵。目前，大部分MMC通常采用基于以太網的多級交互方式來實現主控制系統和子模塊控制系統的交互。然而，這種交互技術結構復雜、成本高昂，在一些中低成本的應用場合中并不適用。

發明內容

本發明的目的，在于提供一種基于CAN總線協議的MMC控制系統狀態機及其控制方法，這一狀態機利用CAN總線協議對MMC系統的多個子模塊和主控制器進行統籌控制，使分散的子模塊主電路、子模塊控制板以及主控制板鏈接成完整并能穩定運行的電源系統；本發明可在減小MMC對控制系統軟硬件資源需求的同時，幫助用戶在復雜的應用場景下更加快捷地拓展系統的附加功能，從而進一步提升MMC的性能，具有低廉、高效和穩定等特點。

為了達成上述目的，本發明的解決方案是：

一種基于CAN總線協議的MMC控制系統狀態機，包括主控制系統中植入的主控狀態機和每個子模塊的控制系統中植入的子模塊狀態機，其中，主控狀態機和子模塊狀態機均包含多種工作狀態；

主控狀態機的狀態切換由以下因素決定：上位機的指令數據幀、子模塊數據幀、外部開關產生的電平信號、MMC主電路中的物理量測量結果；

子模塊狀態機的狀態切換由主控制系統決定，其過程為：主控制系統將子模塊狀態切換指令編碼，置入主控數據幀中并向子模塊狀態機發送，子模塊狀態機接收到主控數據幀后解碼以提取子模塊狀態切換指令、切換子模塊運行狀態。

一種基于CAN總線協議的MMC控制系統狀態機的控制方法，包括如下步驟：

步驟1，主控狀態機被觸發后，對MMC的運行狀態進行檢測，符合預設條件后，切換運行狀態，并向子模塊狀態機發送主控數據幀；

步驟2，子模塊狀態機根據數據幀中解析得到的狀態指令，切換其工作狀態；然后把子模塊運行信息編入子模塊數據幀中，并向主控狀態機發送；

步驟3，主控狀態機在接收到子模塊數據幀后，根據需要解碼并處理相關數據，以實時調節MMC的運行狀態。

基于以上，本發明的一個方面，在于提供一種基于CAN總線協議的MMC 系統狀態機。跟CAN總線協議中郵箱配置的不同，系統中存在2種狀態機。在主控制系統植入主控制系統狀態機(主控狀態機)，在每個子模塊的控制系統中植入子模塊控制系統狀態機(子模塊狀態機)。用戶可以通過外部電路，直接向主控制系統發出狀態切換指令，也可通過上位機向主控狀態機發送指令數據幀。主控狀態機在接收到狀態切換指令或者指令數據幀后，首先對MMC的運行狀態進行檢測，符合預設條件后，再切換運行狀態，并向子模塊狀態機發送主控數據幀。子模塊狀態機根據數據幀中解析得到的狀態指令，切換其工作狀態；然后把電容電壓等子模塊運行信息編入子模塊數據幀中，并向主控狀態機發送。主控狀態機在接收到子模塊數據幀后，根據需要解碼并處理相關數據，以實時調節MMC 的運行狀態。