[發明專利]一種模塊化DC/DC變換器的動態控制方法

在審

• 申請號: 202210066562.0
• 申請日: 2022-01-20
• 公開（公告）號: CN114552981A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 伍豐;陳曉可;張靈芝;劉賢群;鄧景新;張敏海
• 申請（專利權）人: 湖南鐵路科技職業技術學院;湘潭開元機電制造有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156;H02M1/08;H02J7/34
• 代理公司: 長沙智德知識產權代理事務所(普通合伙) 43207
• 代理人: 黃宇

1.一種模塊化DC/DC變換器的動態控制方法，DC/DC并聯系統包括多個DC/DC變換器、同步線和CAN總線；特征在于：DC/DC變換器包含一個同步信號輸入端口，一個同步信號輸出端口，一個CAN總線端口，當其中一個DC/DC變換器作為主設備時，則該主設備的同步信號輸出端連接到同步線上，DC/DC并聯系統中的其他設備的同步輸入端連接到該同步線上，讓主設備給系統的其他設備提供同步信號；該同步信號在DC/DC變換器主設備的每個PWM周期開始時發送一個脈沖，其他設備則將各自的移相相位值寫入PWM計數器，通過移相實現各設備交錯并聯；

DC/DC變換器還包含有CAN總線，CAN總線連接所有的DC/DC變換器，主設備對系統內的其他設備進行設備動態接入、設備動態離線、設備地址動態分配、功率控制等管理，系統內的任何設備都可以成為主設備，主設備與從設備的差異在于以下兩點，其一是主設備的地址為0，其二是主設備的同步輸出線連接到同步線上,系統第一次投入運行時，主設備可以通過DC\DC變換器上的開關設定或者通過CAN總線將設備地址設定為0實現；DC/DC并聯系統還包括如下控制步驟：

S1:系統初始化,系統各DC\DC完成變量初始化，進入就緒工作狀態，同時向外廣播發送一次設備信息，發送的信息包括設備的地址、設備序列號、額定工作參數，完成后進入S2；

S2:判斷是否為主設備，判斷是否為主設備的條件是主設備設定開關為1或者本設備地址為0，二者不同時滿足時主設備設定開關優先；如果為主設備就進入S3,否則進入S13；

S3:設備主動離線，若系統初始化檢測不通過或者發生了嚴重故障，則設備不能再繼續工作，如果需要主動離線則進入S4,否則進入S5；

S4:發送主設備離線數據包，主設備因故障不能再繼續工作，則向外發送主動離線數據包，數據包的內容包括離線設備編號、設備序列號、離線原因；

S5:有新設備接入，當主設備接收到有新設備接入廣播信息時，進入S6,否則進入S7；

S6:新設備接入，主設備將當前系統的設備總數作為新設備的地址發送給新設備，發送數據包的信息包括設備原地址、設備序列號、設備新地址，這里的設備序列號為設備出廠時設定，不可更改并且唯一，發送完成返回S2；

S7:設備離線，從設備可以向外發送主動離線數據包，數據包內容包括設備地址、序列號、離線原因，主設備接收到設備離線請求后，進入S8,否則進入S9；

S8:設備離線處理，主設備發送地址更新數據包，將系統內地址最大設備對應的地址設定為離線設備的地址，主設備更新設備清單，完成后返回S2；

S9:獲取給定，主設備獲取給定，給定的來源為設備內部的固化的值，或為通過外部設備對本系統的設定值，設定的參數類型可以是電流、電壓、功率，完成后進入S10；

S10：計算投入的設備數，為了讓投入工作的設備工作在效率較高的額定工作點，主設備需要根據給定值和設備參數，動態的分配需要投入的設備數量，優先投入工作的設備是地址較小的設備，將計算結果通過CAN總線下發給其他設備，用于計算移相角度，完成后進入S11；

S11:啟動工作，主設備按分配的給定值投入工作，工作的過程中每個PWM脈沖的起始時候向外發出一個同步脈沖給其他設備，完成后進入S12；

S12：更新設備清單，主設備定時向外發送設備查詢數據包，系統內的其他設備接收到查詢請求時，主動向外發送本設備的信息，信息內容包括設備地址、序列號、工作狀態，主設備收到回復后更新系統的設備清單，完成后返回S2；

S13:分配為主設備，當前設備收到被分配為主設備指令時，設定為主設備的方法有主設備設定開關和CAN總線配置，如果有主設備分配請求，則進入S14,否則進入S15；

S14:設定為主設備：如果當前系統內沒有優先級相同或者更高的主設備，則將本設備設定為主設備，主設備優先級的判定方法為主設備設定開關優先，設備地址為0其次，如果系統內由優先級更高的主設備，則返回設定失敗，完后返回S2；

S15：主設備丟失或主動離線，主設備丟失的判斷方法為超過特定時間沒有收到設備查詢指令(S12)，或者收到了S4發出的離線指令，如果至少滿足前述其中一條，則進入S16,否則進入S18；主設備切換時，將同步信號輸出線接到新的主設備上；

S16:如果本設備為系統內地址最大的設備，則進入S17,否則進入S18；

S17:主設備設定，將設備地址設定為0，啟動同步脈沖輸出，后返回S2；

S18:如果有主設備發出的地址查詢請求，則進入S19,否則進入S20；

S19:回復設備查詢請求，從設備發送一次設備信息，發送的信息包括設備的地址、設備序列號、額定工作參數等，完成后返回S2；

S20:如果收到主設備地址分配命令，地址分配數據表中原地址、設備序列號與本設備相符，則更新本設備的地址，否則返回設定失敗，完成后進入S21；

S21:根據地址計算移相角度，相鄰兩臺設備之間的移相角度差為360/N,其中N為投入運行的設備總數；由于DC/DC并聯系統中的設備地址連續分配，且從0開始，因此設備地址編號為M的DC/DC變換器，其移相角度為：M*360/N-A，式中N中N為投入運行的設備總數,M為當前設備地址，A為同步信號傳輸延時補償，移相角度的計算結果大于0，完成后計入S22；

S22：設備被動離線，進入離線狀態分為兩種情況，其一是設備地址大于需要投入的設備數量，此時設備自動進入離線狀態，其二是設備發送因故障不能再繼續工作，此時設備主動向外發送主動離線數據表，主設備收到離線數據包后，將本設備從設備清單中刪除；若設備則離線返回S2,設備在線則進入S23；

S23：接收給定，從設備接收主設備的給定，給定的參數類型可以是電流、電壓、功率。完成后進入S24；

S24：執行給定，以S23中的給定為控制目標，以S21計算的相位角度作為初相位，執行DC/DC變換，向外輸出功率；完成后返回S2。