[發(fā)明專利]一種風(fēng)電變流器的高精度時間同步控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010137089.1
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111338246B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈勁權(quán);毛瓊一;李春;楊文斌;陳國棟
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電氣集團股份有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

1.一種風(fēng)電變流器的高精度時間同步控制系統(tǒng)，包括上位機及N個控制模塊，上位機發(fā)出的數(shù)據(jù)幀從第一個控制模塊開始依序轉(zhuǎn)發(fā)至第N個控制模塊，第N個控制模塊依序?qū)⒎答伒臄?shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)至上一個控制模塊直至轉(zhuǎn)發(fā)至上位機，其特征在于，每個控制模塊包括采樣模塊、FPGA芯片和控制輸出模塊，其中：

采樣模塊用于對外接的多個傳感器進行采樣，并將采樣得到的數(shù)據(jù)發(fā)送給FPGA芯片；

FPGA芯片上搭建了高精度時間同步算法模塊、RISC軟核及低通濾波器，OpenPowerLink協(xié)議棧運行在RISC軟核上，高精度時間同步算法模塊和OpenPowerLink協(xié)議棧通過工業(yè)網(wǎng)線與上位機及其他控制模塊相連實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)通信；采樣模塊采樣得到的數(shù)據(jù)經(jīng)低通濾波器濾波后發(fā)送給RISC軟核，再由高精度時間同步算法模塊和OpenPowerLink協(xié)議棧通過工業(yè)網(wǎng)線上傳至其他控制模塊或上位機；第n個控制模塊的高精度時間同步算法模塊利用延遲T_delay(n)對時本地時鐘T_CN(n)，以本地時鐘T_CN(n)為基準(zhǔn)來作為第n個控制模塊的的執(zhí)行時鐘標(biāo)準(zhǔn)，從而將整個網(wǎng)絡(luò)進行同步，n＝1，2，......，N，則有：

T_CN(n)＝T_ref-T_delay(n)

式中，ΔT₁＝T₄-T₁，T₄表示第1個控制模塊接收到第2個控制模塊反饋的數(shù)據(jù)幀的時刻，T₁表示第1個控制模塊接收到上位機發(fā)出的數(shù)據(jù)幀的時刻；ΔT_n＝T₂(n)-T₃(n)，T₂(n)表示第n個控制模塊接收到第n-1個控制模塊轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)幀的時刻，T₃(n)表示第n個控制模塊接收到第n+1個控制模塊反饋的數(shù)據(jù)幀的時刻；T_ref表示參考時間；

控制輸出模塊通過FPGA算法實現(xiàn)PWM的控制計算，用光電轉(zhuǎn)換芯片實現(xiàn)電信號到光信號的轉(zhuǎn)換，從而對IGBT橋臂的開通和關(guān)斷進行控制。

2.如權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電變流器的高精度時間同步控制系統(tǒng)，其特征在于，所述FPGA芯片外接有存儲芯片DDR3和RS232串口芯片，用于存儲通信中的過程數(shù)據(jù)和所述RISC軟核運行的緩存數(shù)據(jù)。

3.如權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電變流器的高精度時間同步控制系統(tǒng)，其特征在于，所述采樣模塊采用多個AD芯片實現(xiàn)。

4.如權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電變流器的高精度時間同步控制系統(tǒng)，其特征在于，所述FPGA芯片具有PWM計算輸出、死區(qū)補償和窄脈沖濾波功能。

5.如權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電變流器的高精度時間同步控制系統(tǒng)，其特征在于，每個所述控制模塊的所述RISC軟核上以及在所述第一個控制模塊和所述上位機之間分別設(shè)置看門狗校驗，保證通信內(nèi)容數(shù)據(jù)可靠準(zhǔn)確。

6.如權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電變流器的高精度時間同步控制系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機與所述第一個控制模塊之間通過主通信通路實現(xiàn)全雙工通信。

7.如權(quán)利要求6所述的一種風(fēng)電變流器的高精度時間同步控制系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機與所述第N個控制模塊之間通過備用通信通路相連。

8.如權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電變流器的高精度時間同步控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊每m個通信周期重新計算并更新所述本地時鐘。

9.如權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電變流器的高精度時間同步控制系統(tǒng)，其特征在于，在對時所述本地時鐘T_CN(n)時，利用準(zhǔn)確的全球時鐘進行計算。