本發(fā)明涉及工業(yè)總線通訊技術(shù)，適用于大功率交流電機(jī)調(diào)速領(lǐng)域，具體為一種驅(qū)動(dòng)器多機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)下的通訊機(jī)制的實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)：

目前在驅(qū)動(dòng)器多機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)中，模塊在控制功能上具有主、從之分。為了實(shí)現(xiàn)在一個(gè)電流環(huán)控制周期內(nèi)完成主/從模塊的數(shù)據(jù)交互，需要使用高速的物理層收發(fā)器和以及不同于傳統(tǒng)總線的CSMA/CD的通訊交互方法。

中國(guó)發(fā)明專利CN1745546A《以太網(wǎng)信息的網(wǎng)絡(luò)耦合器、網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)處理方法》提供了一種適用于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)的處理方法，該方法比一般以太網(wǎng)通訊總線報(bào)文利用率要高，但對(duì)于驅(qū)動(dòng)器多機(jī)并聯(lián)通訊的應(yīng)用存在以下問(wèn)題：節(jié)點(diǎn)數(shù)越多，通訊網(wǎng)絡(luò)延時(shí)越大，主節(jié)點(diǎn)沒(méi)有辦法通過(guò)總線通訊保證并聯(lián)控制的同步性；通訊的總線報(bào)文格式協(xié)議較復(fù)雜，需要專用的ASIC芯片實(shí)現(xiàn)，開發(fā)成本高。

中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)CN103916187A《大容量電力電子系統(tǒng)高速光纖環(huán)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)控制拓?fù)洹诽岢鲭娏﹄娮酉到y(tǒng)光纖環(huán)網(wǎng)拓?fù)渫ㄓ崣C(jī)制，含有同步信號(hào)通訊網(wǎng)絡(luò)，同步信號(hào)作為控制參與并聯(lián)的各個(gè)模塊PWM載波的關(guān)鍵信號(hào)。此申請(qǐng)的技術(shù)方案中同步信號(hào)只是通過(guò)簡(jiǎn)單的邏輯“非”處理，沒(méi)有可靠的冗余控制機(jī)制，特別是主節(jié)點(diǎn)鏈接的第一個(gè)從節(jié)點(diǎn)的通訊信號(hào)斷線或異常時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的同步性都收到影響，各個(gè)模塊系統(tǒng)通訊和逆變器控制器不一定能保證可靠工作。申請(qǐng)CN103916187A雖然提出了在通訊系統(tǒng)中增加故障信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，但這僅僅是報(bào)警通知功能，系統(tǒng)中的主機(jī)并不知道系統(tǒng)中的哪臺(tái)從機(jī)發(fā)生了報(bào)警，無(wú)法有效的診斷故障，實(shí)用性低。另外申請(qǐng)CN103916187A提出的主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)交互方式還存在總線報(bào)文利用率低的問(wèn)題：本發(fā)明研究發(fā)現(xiàn)可以省去開關(guān)機(jī)網(wǎng)絡(luò)，將開關(guān)控制信號(hào)通過(guò)總線命令中通過(guò)一個(gè)位來(lái)標(biāo)識(shí)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的問(wèn)題是：現(xiàn)有技術(shù)對(duì)驅(qū)動(dòng)器多機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)的通訊處理方法存在開發(fā)成本高，復(fù)雜度高，效率低的問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種并聯(lián)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的通訊方法，用于伺服驅(qū)動(dòng)器多機(jī)并聯(lián)的光纖通訊網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)包含一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和N個(gè)從節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)器，主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)的通訊網(wǎng)絡(luò)端口及同步信號(hào)端口逐級(jí)連接，通訊傳輸非實(shí)時(shí)性的報(bào)文和實(shí)時(shí)性的同步信號(hào)，主節(jié)點(diǎn)發(fā)出總線報(bào)文逐級(jí)傳輸給各從節(jié)點(diǎn)，各從節(jié)點(diǎn)在總線報(bào)文中提取主節(jié)點(diǎn)的控制信號(hào)并插入自身的反饋報(bào)文，所述反饋報(bào)文包括電流和報(bào)警信息，報(bào)文傳輸直至最后一個(gè)從節(jié)點(diǎn)，即網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)將包含各從節(jié)點(diǎn)反饋報(bào)文信息的網(wǎng)絡(luò)終端報(bào)文返回給主節(jié)點(diǎn)。

進(jìn)一步的，并聯(lián)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上電時(shí)，主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位穩(wěn)定后，每個(gè)從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)終端自識(shí)別，自識(shí)別完成后主節(jié)點(diǎn)對(duì)通訊中的各從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊地址分配，實(shí)現(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò)的初始化，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)初始化完畢，并聯(lián)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)入并聯(lián)工作模式時(shí)，主節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)終端報(bào)文提取從節(jié)點(diǎn)的控制參數(shù)和反饋數(shù)據(jù)，并檢查通訊錯(cuò)誤或斷線異常，當(dāng)有通訊錯(cuò)誤或異常時(shí)，主節(jié)點(diǎn)試圖清除相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤，若無(wú)法清除，則報(bào)警顯示。

網(wǎng)絡(luò)終端自識(shí)別的方法為：主節(jié)點(diǎn)通訊網(wǎng)絡(luò)端口向外發(fā)送設(shè)定的編碼，設(shè)定的編碼在從節(jié)點(diǎn)中逐級(jí)傳輸，從節(jié)點(diǎn)1～從節(jié)點(diǎn)N的控制器根據(jù)從節(jié)點(diǎn)的通訊網(wǎng)絡(luò)端口對(duì)編碼的接收情況，判斷出自身的通訊數(shù)據(jù)流向；識(shí)別數(shù)據(jù)流向后，從節(jié)點(diǎn)1～從節(jié)點(diǎn)N往各自的上游通訊節(jié)點(diǎn)發(fā)送設(shè)定的編碼，如果某從節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與鏈接下游節(jié)點(diǎn)的通訊網(wǎng)絡(luò)端口接收不到任何編碼，則判定自己是網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)。

各從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊地址分配通過(guò)對(duì)一個(gè)總線報(bào)文的地址幀不斷累加實(shí)現(xiàn)，主節(jié)點(diǎn)發(fā)出一個(gè)帶有尋址命令的報(bào)文，報(bào)文中含有一個(gè)原始值等于“0”的地址幀，每經(jīng)過(guò)一個(gè)從節(jié)點(diǎn)，從節(jié)點(diǎn)將接收的報(bào)文中的地址幀的值加1，并將加1后的值設(shè)為自身的通訊地址，直至網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)，此時(shí)地址幀值為N，網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)將報(bào)文返回給主節(jié)點(diǎn)。

進(jìn)一步的，主節(jié)點(diǎn)由網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)獲得一個(gè)帶有尋址命令的報(bào)文，報(bào)文中地址幀值等于N，即有N個(gè)從節(jié)點(diǎn)參與了系統(tǒng)并聯(lián)，主節(jié)點(diǎn)將驅(qū)動(dòng)并聯(lián)系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置的并聯(lián)數(shù)目與獲得從節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)數(shù)比較，確認(rèn)數(shù)目是否一致，若不一致則進(jìn)行報(bào)警。

本發(fā)明傳輸同步信號(hào)時(shí)，同步信號(hào)由主節(jié)點(diǎn)發(fā)出，由從節(jié)點(diǎn)1逐級(jí)傳遞直至從節(jié)點(diǎn)N，每個(gè)從節(jié)點(diǎn)接收上一節(jié)點(diǎn)的同步信號(hào)，并對(duì)上一節(jié)點(diǎn)的同步信號(hào)變化沿進(jìn)行應(yīng)答，每個(gè)從節(jié)點(diǎn)給下一節(jié)點(diǎn)發(fā)送同步信號(hào)時(shí)，亦檢測(cè)下一節(jié)點(diǎn)的應(yīng)答，在同步信號(hào)的傳遞過(guò)程中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都檢測(cè)上一節(jié)點(diǎn)發(fā)出同步信號(hào)周期是否為PWM的開關(guān)頻率T_sw，同時(shí)也檢測(cè)下一節(jié)點(diǎn)在收到同步信號(hào)后是否有應(yīng)答，通過(guò)這樣的機(jī)制，檢測(cè)同步信號(hào)與應(yīng)答信號(hào)的斷線情況。

進(jìn)一步的，當(dāng)從節(jié)點(diǎn)m檢測(cè)到從節(jié)點(diǎn)m-1發(fā)送同步周期小于Tsw-Tjetter，或超過(guò)Tsw+Tjetter的時(shí)間沒(méi)有同步信號(hào)時(shí)，Tjetter是同步信號(hào)的抖動(dòng)范圍，從節(jié)點(diǎn)m判斷從節(jié)點(diǎn)m-1傳遞的同步信號(hào)異常，1≤m≤N，此時(shí)從節(jié)點(diǎn)m的控制器切換為自身產(chǎn)生周期為T_sw的同步信號(hào)發(fā)送給后續(xù)節(jié)點(diǎn)，切換點(diǎn)選擇在異常發(fā)生前一刻的同步信號(hào)相位，從節(jié)點(diǎn)m將同步異常通過(guò)報(bào)文反饋給主節(jié)點(diǎn)，主節(jié)點(diǎn)控制整個(gè)并聯(lián)系統(tǒng)停止，并顯示報(bào)警。

作為優(yōu)選方式，本發(fā)明傳輸同步信號(hào)的光纖使用百兆光纖模組或千兆光纖模組，光纖模組采用LVDS電平，每經(jīng)過(guò)一級(jí)光纖的物理延時(shí)控制在5ns以下。

進(jìn)一步的，主節(jié)點(diǎn)發(fā)送同步信號(hào)的上升沿到從節(jié)點(diǎn)n，1≤n≤N，從節(jié)點(diǎn)n接收到同步信號(hào)上升沿，同步信號(hào)延時(shí)計(jì)算如下：

T_delay＝2×nT_phy+nT_logic (1)

T_delay為同步信號(hào)延時(shí)，T_phy為光纖模組物理層的收發(fā)延時(shí)，T_logic為從節(jié)點(diǎn)控制器的邏輯處理延時(shí)，在從節(jié)點(diǎn)控制器邏輯模塊產(chǎn)生PWM波時(shí)，將同步信號(hào)延時(shí)帶入到PWM比較器載波計(jì)算中，設(shè)CMPA是各個(gè)從節(jié)點(diǎn)共同的PWM載波值，T_sw是PWM周期，t是PWM載波計(jì)時(shí)器，t∈[0,T_sw]，從節(jié)點(diǎn)n根據(jù)延時(shí)T_delay計(jì)算出新的載波值CMPA’，如公式(2)和公式(3)，進(jìn)行延遲補(bǔ)償：

CMPA’＝CMPA-T_delay當(dāng)t≤T_sw/2 (2)

CMPA’＝T_sw/2-CMPA-T_delay當(dāng)T_sw/2<t≤T_sw (3)。

相比專利CN1745546A，本發(fā)明提出的通訊機(jī)制有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)通訊協(xié)議簡(jiǎn)單：專利CN1745546A的通訊協(xié)議是基于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀格式進(jìn)行改造的，其協(xié)議內(nèi)容涉及工業(yè)以太網(wǎng)的功能，協(xié)議內(nèi)容較為復(fù)雜。本發(fā)明提出的通訊報(bào)文只包含驅(qū)動(dòng)器并聯(lián)控制需要的數(shù)據(jù)內(nèi)容，簡(jiǎn)化了通訊協(xié)議。

2)硬件成本低：為了實(shí)現(xiàn)專利CN1745546A中的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)耦合的報(bào)文幀處理，需要專用的ASIC芯片或大型FPGA以及具有一定運(yùn)算處理能力的處理器才能完成報(bào)文的數(shù)據(jù)提取和插入，整體的開發(fā)成本高。而本發(fā)明提出的通訊機(jī)制，包括報(bào)文數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)終端自識(shí)別、網(wǎng)絡(luò)地址自動(dòng)分配等功能，只需要中等邏輯的FPGA就可以實(shí)現(xiàn)，硬件成本更為低廉。

3)具有精確的同步動(dòng)作：專利CN1745546A提出的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)處理方式，是一種非實(shí)時(shí)性的通訊機(jī)制，由于網(wǎng)絡(luò)通訊延時(shí)，不能滿足通訊節(jié)點(diǎn)同步動(dòng)作精度在100ns以內(nèi)。本發(fā)明針對(duì)驅(qū)動(dòng)器多機(jī)并聯(lián)的控制同步控制策略，增加了獨(dú)立的同步信號(hào)通訊網(wǎng)絡(luò)，使得通訊系統(tǒng)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一按照同步信號(hào)進(jìn)行動(dòng)作，同步精度較高。

相比專利申請(qǐng)CN103916187A，本發(fā)明提出的通訊機(jī)制有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)化：專利CN103916187A的通訊網(wǎng)絡(luò)中使用了獨(dú)立的光纖用于傳輸故障信號(hào)和開機(jī)信號(hào)，本發(fā)明將此類信號(hào)直接通過(guò)報(bào)文幀的固定位傳輸，降低了硬件成本，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

2)同步控制可靠性高：相對(duì)于專利CN103916187A使用一個(gè)邏輯門傳輸同步信號(hào)，本發(fā)明使用更嚴(yán)格方法檢測(cè)同步信號(hào)和周期和應(yīng)答，并做冗余控制。從而保證SYNC信號(hào)的異常波動(dòng)或斷線后的1～2個(gè)通訊周期內(nèi)，并聯(lián)系統(tǒng)的各個(gè)從節(jié)點(diǎn)使用的內(nèi)部同步信號(hào)基本是同步的，整個(gè)并聯(lián)系統(tǒng)的SVPMW載波和電流采樣不會(huì)因?yàn)橥叫盘?hào)的中斷而發(fā)生崩潰。

3)開關(guān)延時(shí)補(bǔ)償精確：專利CN103916187A沒(méi)有提到針對(duì)同步信號(hào)傳輸延時(shí)的補(bǔ)償方法，本發(fā)明通過(guò)網(wǎng)絡(luò)地址計(jì)算同步信號(hào)延時(shí)，并將延時(shí)帶入PWM波形生成計(jì)算中，最大程度的減小了因?yàn)橥叫盘?hào)的傳輸延時(shí)給并聯(lián)系統(tǒng)控制PWM帶來(lái)的延時(shí)。

綜上所述，本發(fā)明方法通訊協(xié)議簡(jiǎn)單，硬件成本低，實(shí)用性高，具有精確的同步動(dòng)作，通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)化，開關(guān)延時(shí)補(bǔ)償精確，能有效用于并聯(lián)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的通訊。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明方法總體框圖。

圖2為本發(fā)明方法的控制流程圖。

圖3為本發(fā)明方法下通訊網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流向識(shí)別方法。

圖4為本發(fā)明方法下通訊網(wǎng)絡(luò)終端識(shí)別方法。

圖5為本發(fā)明方法下自動(dòng)尋址流程圖。

圖6為本發(fā)明方法下同步信號(hào)的發(fā)送和應(yīng)答原理。

圖7為本發(fā)明方法下同步信號(hào)的冗余控制方案。

圖8為本發(fā)明方法下補(bǔ)償同步延時(shí)減小PWM開關(guān)延時(shí)的方法。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明公開了適用于伺服驅(qū)動(dòng)器多機(jī)并聯(lián)的光纖通訊網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，網(wǎng)絡(luò)包含一個(gè)主節(jié)點(diǎn)、多個(gè)從節(jié)點(diǎn)。主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間傳輸非實(shí)時(shí)性的報(bào)文和實(shí)時(shí)性的同步信號(hào)，從節(jié)點(diǎn)在通訊中能夠提取主節(jié)點(diǎn)的控制信號(hào)(包含支撐電路控制信號(hào)、逆變電路PWM載波比較值等)并插入反饋報(bào)文(三相相電流、報(bào)警信號(hào)和母線電壓)，報(bào)文傳輸直至最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)返回。本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，不僅能實(shí)現(xiàn)各個(gè)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)器的開關(guān)信號(hào)與電流反饋采樣完全同步，還具有智能分配地址、同步控制冗余和網(wǎng)絡(luò)終端自識(shí)別功能，比一般的光纖環(huán)網(wǎng)更加可靠，智能。

本發(fā)明中，通訊系統(tǒng)具有主節(jié)點(diǎn)和各個(gè)從節(jié)點(diǎn)1～N，如圖1中的MASTER和SLAVE1～SLAVE N，每個(gè)節(jié)點(diǎn)為一臺(tái)驅(qū)動(dòng)器。主節(jié)點(diǎn)1.1有1組同步信號(hào)網(wǎng)絡(luò)端口PHY4 1.2和1組通訊網(wǎng)絡(luò)端口PHY1 1.5。從節(jié)點(diǎn)具有2組同步網(wǎng)絡(luò)端口PHY3、PHY4和2組通訊網(wǎng)絡(luò)端口PHY0、PHY1。

當(dāng)多個(gè)驅(qū)動(dòng)器處于并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，同步網(wǎng)絡(luò)端口傳輸SYNC同步信號(hào)，用于觸發(fā)PWM載波起始和三相電流采樣。通訊網(wǎng)絡(luò)端口用于傳輸主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)的交互信息，主節(jié)點(diǎn)給從節(jié)點(diǎn)的信息包含的SVPWM載波值和其他驅(qū)動(dòng)指令，從節(jié)點(diǎn)1～從節(jié)點(diǎn)N給主節(jié)點(diǎn)的信息包含自身三相電流反饋的采集和報(bào)警狀態(tài)。所有的信息交互包含在一次通訊中完成。總線報(bào)文從主節(jié)點(diǎn)通訊端口PHY1發(fā)出只包含用于控制各個(gè)從節(jié)點(diǎn)的SVPWM占空比和驅(qū)動(dòng)指令；當(dāng)報(bào)文在從節(jié)點(diǎn)1接收后，經(jīng)過(guò)從節(jié)點(diǎn)控制器1.3處理，發(fā)送給從節(jié)點(diǎn)2，此時(shí)的報(bào)文包含了主節(jié)點(diǎn)的控制指令和從節(jié)點(diǎn)1的三相電流反饋值和報(bào)警狀態(tài)；報(bào)文依次經(jīng)過(guò)各個(gè)從節(jié)點(diǎn)，并包含了各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流反饋和報(bào)警信息。當(dāng)從節(jié)點(diǎn)N接收到從節(jié)點(diǎn)N-1處理后的報(bào)文，由于自身為網(wǎng)絡(luò)末端節(jié)點(diǎn)，后續(xù)沒(méi)有節(jié)點(diǎn)可以接收?qǐng)?bào)文，故從節(jié)點(diǎn)N將處理后的報(bào)文通過(guò)控制內(nèi)部的邏輯開關(guān)閉合，將報(bào)文返回主節(jié)點(diǎn)。返回主節(jié)點(diǎn)的報(bào)文經(jīng)過(guò)從節(jié)點(diǎn)N-1～從節(jié)點(diǎn)1，報(bào)文經(jīng)過(guò)各個(gè)從節(jié)點(diǎn)不做數(shù)據(jù)處理，最終主節(jié)點(diǎn)將接收到帶有校驗(yàn)結(jié)果的各個(gè)從節(jié)點(diǎn)的電流反饋與報(bào)警狀態(tài)。

本發(fā)明適用于伺服驅(qū)動(dòng)器多機(jī)并聯(lián)的光纖通訊網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，其總體的通訊控制流程如圖2。上電時(shí)，主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都復(fù)位，復(fù)位穩(wěn)定后，每個(gè)從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)終端自識(shí)別，自識(shí)別的結(jié)果有光纖接口的link燈指示。之后，主節(jié)點(diǎn)通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)地址分配功能對(duì)通訊中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊地址分配，實(shí)現(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò)的初始化。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)初始化完畢，并聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)入并聯(lián)模式時(shí)，主節(jié)點(diǎn)通過(guò)通訊方式提供從節(jié)點(diǎn)的控制參數(shù)和反饋數(shù)據(jù)，并檢查通訊錯(cuò)誤或斷線異常。當(dāng)有通訊錯(cuò)誤或異常時(shí)，主節(jié)點(diǎn)試圖清除相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤，若無(wú)法清除，則需要報(bào)警顯示。

在通訊中，只有通訊網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)才能實(shí)現(xiàn)報(bào)文返回，本發(fā)明提出了一種方法使得網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)在上電初始化時(shí)，能夠自識(shí)別，具體實(shí)現(xiàn)方法如下：

主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)上電時(shí)，主節(jié)點(diǎn)通訊端口PHY1(1.5)往外發(fā)送設(shè)定的編碼，即用戶自行設(shè)定的編碼，設(shè)定的編碼以脈沖形式持續(xù)發(fā)送一定時(shí)間。從節(jié)點(diǎn)1通訊端口PHY0(1.8)一邊接收主節(jié)點(diǎn)發(fā)送的設(shè)定的編碼，再將接收的設(shè)定的編碼通過(guò)通訊端口PHY1(1.9)向從節(jié)點(diǎn)2發(fā)送。

在脈沖群傳遞的過(guò)程中，通訊網(wǎng)絡(luò)的光纖鏈接是PHY0接收上游節(jié)點(diǎn)，PHY1鏈接下游節(jié)點(diǎn)，則經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，PHY0將收到可靠的設(shè)定的編碼，而PHY1收到的編碼個(gè)數(shù)為零。若通訊網(wǎng)絡(luò)的某個(gè)從節(jié)點(diǎn)的光纖鏈接是PHY1接收上游節(jié)點(diǎn)，PHY0鏈接下游節(jié)點(diǎn)，則經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，該從節(jié)點(diǎn)的PHY1將收到足夠多的設(shè)定的編碼，而PHY0收到的設(shè)定的編碼個(gè)數(shù)為零。從節(jié)點(diǎn)1～從節(jié)點(diǎn)N的控制器1.3根據(jù)以上的接收結(jié)果，判斷通訊自身的通訊網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流向，如圖3。

識(shí)別數(shù)據(jù)流向后，從節(jié)點(diǎn)1～從節(jié)點(diǎn)N往上游通訊節(jié)點(diǎn)發(fā)送設(shè)定的編碼，持續(xù)一定時(shí)間。如果從節(jié)點(diǎn)某節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與鏈接下游節(jié)點(diǎn)通訊的端口接收不到任何脈沖，則判定自己是網(wǎng)絡(luò)終端，如圖4。

對(duì)于多機(jī)并聯(lián)的通訊系統(tǒng)，每個(gè)從節(jié)點(diǎn)都需要通訊地址。本發(fā)明設(shè)計(jì)一種驅(qū)動(dòng)器多機(jī)并聯(lián)總線地址自動(dòng)分配方法，該方法使得每個(gè)從站的地址號(hào)通過(guò)總線協(xié)議自動(dòng)獲取，結(jié)構(gòu)上不需要增加撥碼開關(guān)，亦無(wú)需使用人機(jī)界面進(jìn)行地址參數(shù)設(shè)置。在自動(dòng)分配地址的過(guò)程中，主節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)總線協(xié)議自動(dòng)獲取參與并聯(lián)的有效從站個(gè)數(shù)，完成了并聯(lián)系統(tǒng)的通訊初始化功能。

如圖5所示，地址自動(dòng)分配的原理是通過(guò)對(duì)一個(gè)總線報(bào)文的地址幀不斷累加實(shí)現(xiàn)。主節(jié)點(diǎn)發(fā)出一個(gè)帶有尋址命令的報(bào)文，報(bào)文中含有一個(gè)原始值等于“0”的地址幀。第一個(gè)接收到主節(jié)點(diǎn)報(bào)文的節(jié)點(diǎn)，檢查數(shù)據(jù)中的地址幀值為0，則將地址幀加1，往下一個(gè)從節(jié)點(diǎn)發(fā)送，并設(shè)定自身的通訊地址為“1”，即通訊網(wǎng)絡(luò)的從節(jié)點(diǎn)1號(hào)。當(dāng)下一個(gè)從節(jié)點(diǎn)收到有效報(bào)文時(shí)，檢查數(shù)據(jù)中的地址幀值為1，則將地址幀加1，此時(shí)地址幀的值為2，往下一個(gè)從節(jié)點(diǎn)發(fā)送，并設(shè)定自身的通訊地址為“2”，即通訊網(wǎng)絡(luò)的從節(jié)點(diǎn)2號(hào)。依次傳遞，當(dāng)傳遞到第N個(gè)通訊節(jié)點(diǎn)時(shí)，由于自身為網(wǎng)絡(luò)終端，故此時(shí)第N通訊節(jié)點(diǎn)將地址幀加1，此時(shí)地址幀的值為N，并將報(bào)文返回給主節(jié)點(diǎn)。主節(jié)點(diǎn)最終獲得一個(gè)帶有尋址命令的報(bào)文，報(bào)文中地址幀值等于N，這意味著有N個(gè)從節(jié)點(diǎn)參與了系統(tǒng)并聯(lián)。主節(jié)點(diǎn)根據(jù)驅(qū)動(dòng)器并聯(lián)系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置的并聯(lián)數(shù)目與獲得從節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)數(shù)比較，確實(shí)數(shù)目是否一致，若不一致則要報(bào)警并排查原因。

在驅(qū)動(dòng)器多機(jī)并聯(lián)通訊系統(tǒng)中，同步網(wǎng)絡(luò)端口傳輸SYNC同步信號(hào)，用于觸發(fā)PWM載波起始和三相電流采樣。若同步信號(hào)錯(cuò)誤，則可能導(dǎo)致參與并聯(lián)的逆變器開關(guān)信號(hào)異常，引發(fā)模塊過(guò)流或電機(jī)調(diào)速異常，嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致并聯(lián)系統(tǒng)不能正常工作。所以同步信號(hào)必須要有檢測(cè)和防錯(cuò)冗余控制機(jī)制。

本發(fā)明實(shí)施一種同步信號(hào)的通訊方案，如圖1，同步信號(hào)SYNC由主節(jié)點(diǎn)發(fā)出，從節(jié)點(diǎn)1接收到同步信號(hào)后向下一節(jié)點(diǎn)從節(jié)點(diǎn)2傳輸；同步信號(hào)逐級(jí)傳遞，直至從節(jié)點(diǎn)N。每臺(tái)從節(jié)點(diǎn)接收上一節(jié)點(diǎn)的同步信號(hào)，并對(duì)上一節(jié)的同步信號(hào)變化沿進(jìn)行應(yīng)答(ACK)；每臺(tái)從節(jié)點(diǎn)發(fā)送給下一節(jié)點(diǎn)的同步信號(hào)時(shí)，亦檢測(cè)下一節(jié)點(diǎn)的應(yīng)答(ACK)。如圖5所示，同步信號(hào)的周期為PWM的開關(guān)頻率T_sw，正負(fù)脈寬為50％。對(duì)同步信號(hào)的應(yīng)答(ACK)脈寬為支持絕大部分光纖收發(fā)器。

在同步信號(hào)的傳遞過(guò)程中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都檢測(cè)上一節(jié)點(diǎn)發(fā)出SYNC周期是否為T_sw，同時(shí)也檢測(cè)下游驅(qū)動(dòng)器在收到SYNC后是否有應(yīng)答(ACK)。通過(guò)這樣的機(jī)制，能夠檢測(cè)SYNC信號(hào)與ACK信號(hào)的斷線。

進(jìn)一步的，本發(fā)明實(shí)施一種同步信號(hào)的冗余控制方案，如圖7，當(dāng)從節(jié)點(diǎn)m檢測(cè)到從節(jié)點(diǎn)m-1發(fā)送SYNC同步周期小于Tsw-Tjetter，Tjetter是同步信號(hào)的抖動(dòng)范圍，或超過(guò)Tsw+Tjetter，從節(jié)點(diǎn)m判斷從節(jié)點(diǎn)m-1傳遞的SYNC信號(hào)異常。為了保證從節(jié)點(diǎn)m自身的同步信號(hào)并不會(huì)跟隨異常信號(hào)產(chǎn)生錯(cuò)誤的同步，而且能夠維持給從節(jié)點(diǎn)m至從節(jié)點(diǎn)N的同步信號(hào)輸出。此時(shí)如圖7所示，從節(jié)點(diǎn)m將切換到自身產(chǎn)生周期為T_sw的SYNC信號(hào)上，切換點(diǎn)選擇在故障發(fā)生前一刻的同步信號(hào)相位。通過(guò)從節(jié)點(diǎn)m的冗余控制，SYNC信號(hào)的異常波動(dòng)后的1～2個(gè)T_sw時(shí)間內(nèi)，并聯(lián)系統(tǒng)的各個(gè)從節(jié)點(diǎn)使用的內(nèi)部同步信號(hào)基本是同步的，整個(gè)并聯(lián)系統(tǒng)的SVPMW載波和電流采樣不會(huì)因?yàn)橥叫盘?hào)的中斷而發(fā)生崩潰。在這個(gè)時(shí)間內(nèi)，從節(jié)點(diǎn)m將同步異常通過(guò)圖1報(bào)文中alm幀反饋給主節(jié)點(diǎn)，主節(jié)點(diǎn)控制整個(gè)并聯(lián)系統(tǒng)停止，并顯示報(bào)警。

在驅(qū)動(dòng)器多機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)中，為了減小同相同橋臂的IGBT不均流，參與并聯(lián)的驅(qū)動(dòng)器的每一個(gè)IGBT的PWM開關(guān)信號(hào)同步性要極高，并聯(lián)系統(tǒng)要求的各個(gè)驅(qū)動(dòng)器同相橋臂IGBT開關(guān)延時(shí)在100ns以內(nèi)。在相同SVPMW載波的條件下，造成PWM開關(guān)信號(hào)差異的因素主要有：PWM載波的起始(同步)信號(hào)的延時(shí)，各個(gè)從節(jié)點(diǎn)控制器(FPGA)內(nèi)部時(shí)鐘偏差，IGBT模塊驅(qū)動(dòng)板卡產(chǎn)生的門極信號(hào)的延時(shí)/抖動(dòng)，以及其他邏輯電路的參數(shù)差異。其中同步信號(hào)的傳輸延時(shí)影響因素最大。

同步信號(hào)從主節(jié)點(diǎn)傳遞到從節(jié)點(diǎn)n時(shí)，由于FPGA用于處理同步信號(hào)以及光纖模組收發(fā)器自身因素，其延時(shí)分為邏輯延時(shí)和物理延時(shí)。主節(jié)點(diǎn)發(fā)送同步信號(hào)的上升沿到從節(jié)點(diǎn)n接收到同步信號(hào)上升沿，延時(shí)計(jì)算如下：

T_delay＝2×nT_phy+nT_logic (1)

T_delay為同步信號(hào)延時(shí)，T_phy為光纖模組物理層的收發(fā)延時(shí)，T_logic為從節(jié)點(diǎn)控制器的邏輯處理延時(shí)。

若使用低速的光纖模組傳輸同步信號(hào)，發(fā)送和接收信號(hào)延時(shí)大約在30ns，則同步信號(hào)每經(jīng)過(guò)一個(gè)節(jié)點(diǎn)兩個(gè)物理層時(shí)，延時(shí)60ns。當(dāng)有同步信號(hào)SYNC進(jìn)過(guò)5臺(tái)傳遞后，最后從節(jié)點(diǎn)6收到同步信號(hào)的相對(duì)于主節(jié)點(diǎn)已經(jīng)延遲至少300ns以上，不能滿足的要求。

本發(fā)明從物理層和邏輯控制層的實(shí)現(xiàn)兩種解決方案，具體如下：

首先，為了減小同步信號(hào)的物理層延時(shí)，同步信號(hào)的光纖使用百兆光纖模組或更高的千兆模組，模組采用LVDS或LVPECL電平，每經(jīng)過(guò)一級(jí)光纖的物理延時(shí)可控制在5ns以下。進(jìn)一步的，由于光纖模組物理層的收發(fā)延時(shí)和FPGA的邏輯處理延時(shí)是可控并穩(wěn)定的，參考公式(1)，那么每個(gè)從節(jié)點(diǎn)得知自身的網(wǎng)絡(luò)地址后，同步信號(hào)相對(duì)于主節(jié)點(diǎn)的延時(shí)T_delay就可以計(jì)算。在從節(jié)點(diǎn)FPGA邏輯模塊產(chǎn)生PWM波時(shí)，將同步信號(hào)延時(shí)帶入到PWM比較器載波計(jì)算中。如圖8。設(shè)CMPA是各個(gè)從節(jié)點(diǎn)共同的PWM載波值，從節(jié)點(diǎn)n根據(jù)延時(shí)T_delay計(jì)算出新的載波值CMPA’，處理如公式(2)和(3)，進(jìn)行延時(shí)補(bǔ)償。

CMPA’＝CMPA-T_delay當(dāng)t≤T_sw/2 (2)

CMPA’＝T_sw/2-CMPA-T_delay當(dāng)T_sw/2<t≤T_sw (3)T_sw是PWM周期，t是PWM載波計(jì)時(shí)器，t∈[0,T_sw]，經(jīng)過(guò)延遲補(bǔ)償?shù)闹鞴?jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)n所產(chǎn)生的PWM開關(guān)信號(hào)幾乎一致。