现场总线在并联逆变电源系统中的应用

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1、现场总线在并联逆变电源系统中的应用【摘要】随着我国经济的快速发展，对电力的需求量不断增大，对供电系统的容量和可靠性的要求也越来越高，这在一定程度上推动了我国逆变电源技术朝着数字化和智能化的方向不断发展。本文对逆变并联技术进行了概述，并分析了现场CAN总线，从系统硬件结构和软件结构设计两方面探讨了基于DSP2407A的CAN总线设计。为了保证上述方案的准确性和可行性，还进行了MATLAB仿真。【关键词】现场总线；逆变数字电源;MATLAB仿真逆变电源的并联运行，能够有效实现功率合成，易于组成积木式、冗余化以及智能化的分布式大功率电源网络系统，是现代电源的技术发展的主要方向

2、。一、逆变并联技术概述要实现逆变器的并联，必须保证：①各逆变器的输出电压频率、幅值、相位均保持一致;②各逆变器均分负载，即负载电流要在各逆变器间均分，否则承担较大负荷的逆变器有可能超过额定功率而烧毁，或因长期功率不均分而造成各逆变器老化程度不一，从而大大缩短使用寿命，降低其可靠性。以下通过两台逆变电源并联为同一负载供电为例对逆变并联技术进行分析。图1为该逆变供电系统的等效电路。设电源U1的相位角为，电源U2的相位角为，负载ZL两端电压为UOZOo通过简单电路分析可以得出：电源U1的输出电流II二，输出无线功率Ql=o逆变系统电压和输出电压间的相位差正常情况下都相对较小，

3、一般可近视认为cosl,sin,则Pl,Q1;同理，逆变电源U2输出有功功率为P2,Q2o设X1=X2,则可以得出以下结论：在逆变电源系统中，逆变器间输出相位差影响逆变电源的有功功率，导致系统中存在有功环流;逆变单元输出电压幅值差影响逆变电源的无功功率，导致系统中存在无功环流。图1逆变供电系统的等效电路二、现场CAN总线分析CAN总线是一种多主总线，同轴电缆、双绞线以及光导纤维都能做作为CAN总线的通信介质，最大波特率可达IMB/so数据链路层功能和CAN协议物理层功能被集中在CAN总线通信接口中，能够对位填充、循环冗余检验、数据块编码以及优先级判别等工作的数据进行成帧

4、处理。CAN总线为了有效避免总线冲突，应用了非破坏性仲裁技术，即在两个节点同时向网络上传送信息时，优先级低的节点主动停止数据发送，优先级高的节点能够不受影响地进行传输数据。为保证CAN节点在出现严重错误的情况下不影响总线的其他操作，CAN总线具有自动关闭输出的功能，在CAN节点出现严重错误的情况下自动切断和总线的联系，以保障总线其他操作的正常运行。摒弃传统的站地址编码，并采用通信数据块来进行编码是CAN通信协议的最大特点。CAN总线采用通信数据块进行编码能够在理论上是网络类的接点个数不受到限制，采用11位或29位二进制数来组成数据块的标识码，该数据编码方式能够使不同节点

5、同时接收相同数据，通常被广泛应用在分布式系统中。为保障通信的实时性，CAN通信协议采用的最大为8字节的数据段来进行数据传输，以保证总线占用的时间。为了保证数据通信的可靠性，CAN通信协议的校验采用的是CRC检验，并具备进行相应错误处理的功能。三、基于DSP2407A的CAN总线设计该CAN总线设计采用的DSP2407A是美国TI公司专为数字控制设计的高性能16位定点数字信号处理器，同时具备了DSP高速信号处理能力和控制的优化外围电路能力，广泛应用于数字系统中。DSP2407A系统主要是由40MIPS的低电压3.3VCPU、事件管理器模块、片内存储器以及片内集成外设组成。

6、同时包含专用于电机控制的事件管理器模块EVA和EVB,每个事件管理器模块包括通用定时器（GP）、正交编码脉冲电路、全比较单元以及捕获单元。CAN控制器中的6个邮箱会自动完成总线上的数据收发，通过设置每个邮箱中的屏蔽寄存器可实现对总线数据的筛选以移除一些无意义数据。(-)系统硬件结构设计CAN总线设计在硬件结构设计方面采用的Mircrochip公司生产的MCP2251型CAN总线收发器，该总线收发器是一个可容错的高速CAN器件，能够作为CAN物理总线接口和CAN协议控制器接口，同时为CAN协议控制器提供差分收发能力，符合ISO-11898的相关标准；也能够满足24v电压要

7、求，工作速度可以达到IMb/s；具有待机、高速以及斜率控制3种操作模式RS引脚选择。本系统采用斜率控制模式，通过限制CANL和CANH的上升下降时间来减少EMI。图2为CAN总线设计的硬件结构设计图。为提高CAN总线各节点的抗干扰能力，实现CAN总线接点的电气隔离，MCP2551与DSP2407A的CAN控制器之间加一个光耦隔离6N137o图2CAN总线硬件结构设计图(二)系统软件结构设计本逆变电源系统采用的是争主的主从控制策略。所有从模块的同步信号、电流瞬时幅值基准取自主模块。同时主模块是动态确立的，能够更好地适应并联冗余的相关要求，有