專利名稱：一種基于zigbee技術(shù)的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種逆變器并聯(lián)技術(shù)，尤其涉及一種基于zigbee技術(shù)的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著社會的發(fā)展和需求，很多負載設(shè)備對逆變器功率容量的要求越來越大，單模塊逆變器的擴充性和可靠性受到了很大的限制，因此設(shè)計多模塊逆變器并聯(lián)再并網(wǎng)發(fā)電顯得尤為重要。多個逆變器并聯(lián)運行為擴大逆變器的容量的有效途徑，逆變器并聯(lián)主要有以下優(yōu)勢(1)可以靈活的擴大逆變器系統(tǒng)的容量；(2)可以組成并聯(lián)冗余系統(tǒng)，提高系統(tǒng)運行的可靠性，且在故障時，能夠很方便的進行更換或維修。但是逆變器并聯(lián)也有許多技術(shù)難題亟待解決，比如多個逆變器并聯(lián)運行時產(chǎn)生會相位差，就必須考慮同步的問題，尤其是如何避免環(huán)流的產(chǎn)生已經(jīng)成為了一個重要課題。目前常用的幾種控制方法有集中控制、主從控制、3C控制、分散邏輯控制和無互聯(lián)線并聯(lián)控制方式，但這幾中控制方式都存在一定的缺陷集中控制方式由于存在較多信號線，使得彼此間易受干擾，因而可靠性不高；主從控制方式不能完全實現(xiàn)主從模塊的對等； 3C控制方式中模塊之間的相互影響增強，并聯(lián)方案的控制難度較大；分散邏輯控制方式中由于互聯(lián)線的存在，系統(tǒng)易受到一定干擾；而無互聯(lián)線并聯(lián)控制方式到目前為止僅為理論研究，實際并無成功使用案例。

實用新型內(nèi)容實用新型目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實用新型提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)并聯(lián)各逆變器負載電流均分的基于zigbee技術(shù)的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，其可實現(xiàn)故障的自診斷，快速定位故障逆變器模塊，將其從并聯(lián)系統(tǒng)中切除，并將負載電流均勻分配給其他模塊；且可實現(xiàn)熱插拔。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案為一種基于zigbee技術(shù)的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，包括交流母線、連接在交流母線上并對交流母線上的電壓、頻率和相位信號進行采集的母線控制器、和并聯(lián)在交流母線上的一組逆變器模塊；所述母線控制器包括母線控制器zigbee射頻芯片CC2430、連接在母線控制器zigbee射頻芯片CCM30上的母線控制器檢測電路和母線控制器無線收發(fā)電路，母線控制器通過母線控制器檢測電路與交流母線相連接；所述逆變器模塊包括連接在交流母線上的逆變器、和連接在逆變器上并對逆變器上的電壓、頻率和相位信號進行采集的逆變器控制器，所述逆變器控制器包括逆變器控制器zigbee射頻芯片CCM30、連接在逆變器控制器 zigbee射頻芯片CCM30上的DSP芯片(Digital Signal Processing,數(shù)字信號處理器)、 用于存儲設(shè)置修正系數(shù)的存儲器、外圍輸入單元、輸出顯示單元、和與母線控制器無線收發(fā)電路進行通信的逆變器控制器無線收發(fā)電路，所述逆變器通過DSP芯片與逆變器控制器相連接。[0007]母線控制器首先通過母線控制器檢測電路檢測交流母線的電能信息，然后通過母線控制器zigbee射頻芯片CCM30對采集的電能信息進行處理產(chǎn)生控制信息(比如同步信號和均流值)，最后通過母線控制器無線收發(fā)電路將控制信息發(fā)送給逆變器模塊。逆變器模塊中輸出顯示單元和外圍輸入單元(比如按鍵輸入裝置)作為人機通信窗口，可以實現(xiàn)外圍控制，修正系數(shù)等信息可以通過外圍輸入單元輸入到逆變器控制器zigbee射頻芯片 CCM30中，并傳送給DSP芯片，DSP芯片檢測到的逆變器的電能信息可以傳送到逆變器控制器zigbee射頻芯片CCM30中，通過顯示單元顯示；此外，逆變器控制器無線收發(fā)電路接收母線控制器無線收發(fā)電路發(fā)送的同步信號和均流值，并傳送給DSP芯片，由DSP芯片實現(xiàn)輸出電流控制，進而完成逆變器并聯(lián)系統(tǒng)均流控制任務，對于接收到的同步信號，逆變器模塊可以采用鎖相環(huán)確保輸出電壓與同步信號保持一致。所述母線控制器zigbee射頻芯片CCM30上設(shè)有正常運行的逆變器模塊數(shù)目統(tǒng)計單元、和電流均值計算單元；母線控制器zigbee射頻芯片CCM30作為無線通信主機，對交流母線上正常運行的逆變器模塊的數(shù)目進行統(tǒng)計，結(jié)合檢測到的母線各相電流，進行均流計算(以交流母線總的負載電流除以正常運行的逆變器模塊的數(shù)目，得到的均流值作為各臺逆變器的參考電流信號)，并采用無線通信方式將均流計算結(jié)果發(fā)送給各個逆變器模塊； 同時逆變器控制器檢測所屬模塊的輸出電流并計算電流誤差，實現(xiàn)均流控制。將逆變器控制器對采集到的電能信息和母線控制器發(fā)送的控制信息進行比較，若偏差較大，無法調(diào)節(jié)至參考值，則說明該逆變器模塊出現(xiàn)故障，需斷開其與母線的連接。所述逆變器控制器zigbee射頻芯片CCM30上設(shè)有UART通訊接口，所述DSP芯片通過UART通訊接口與逆變器控制器zigbee射頻芯片CCM30相連接。所述母線控制器zigbee射頻芯片CCM30自帶有8通道8 14位AD轉(zhuǎn)換器，所述母線控制器檢測電路通過該AD轉(zhuǎn)換器的ADC管腳與母線控制器zigbee射頻芯片CCM30 相連接，各相電能信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換無需外加A/D芯片。有益效果本實用新型提供的一種基于zigbee技術(shù)的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，以zigbee 射頻芯片CCM30進行逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的同步信號傳輸和均流電流信號傳輸，避免了采用有線連接時信號線較多，易產(chǎn)生干擾等缺點；在逆變器控制器中采用zigbee射頻芯片 CC2430替代單片機作為人際交互主控芯片，既可實現(xiàn)原有功能，又可進行無線通信；取代了 CAN總線等與主機的通信方式，且無需外接無線通信電路，既不增加成本，又可提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為母線控制器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為逆變器控制器結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為逆變器控制器的控制原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作更進一步的說明。如圖1所示為一種基于zigbee技術(shù)的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，包括交流母線、連接在交流母線上并對交流母線上的電壓、頻率和相位信號進行采集的母線控制器、和并聯(lián)在交流母線上的η個逆變器模塊。如圖2所示，母線控制器包括母線控制器zigbee射頻芯片CC2430、連接在母線控制器zigbee射頻芯片CCM30上的母線控制器檢測電路和母線控制器無線收發(fā)電路， 母線控制器通過母線控制器檢測電路與交流母線相連接；在母線控制器zigbee射頻芯片 CCM30上設(shè)有正常運行的逆變器模塊數(shù)目統(tǒng)計單元、和電流均值計算單元，所述正常運行的逆變器模塊數(shù)目統(tǒng)計單元、和電流均值計算單元可由技術(shù)人員編寫的軟件程序配合母線控制器zigbee射頻芯片CCM30的電路連接實現(xiàn)；所述母線控制器檢測電路包括母線電壓檢測電路、母線電流檢測電路、母線頻率檢測電路、和母線相位檢測電路。母線控制器檢測交流母線電壓、頻率、相位等電能信號，并通過母線控制器無線收發(fā)電路發(fā)送同步控制信號到各逆變器控制器。母線控制器檢測總的負載電流，并通過母線控制器無線收發(fā)電路檢測并聯(lián)在交流母線上正常工作的逆變器個數(shù)，用總負載電流除以正常工作的并聯(lián)逆變器臺數(shù)，得到每臺逆變器應輸出的平均電流大小，然后通過母線控制器無線收發(fā)電路發(fā)送同步控制信號到各逆變器控制器。所述逆變器模塊包括連接在交流母線上的逆變器、和連接在逆變器上并對逆變器上的電壓、頻率和相位信號進行采集的逆變器控制器，如圖3所示所述逆變器控制器包括逆變器控制器zigbee射頻芯片CC2430、連接在逆變器控制器zigbee射頻芯片CCM30的 UART通訊接口上的DSP芯片、用于存儲設(shè)置修正系數(shù)的存儲器、外圍輸入單元、輸出顯示單元、和與母線控制器無線收發(fā)電路進行通信的逆變器控制器無線收發(fā)電路，所述逆變器通過DSP芯片與逆變器控制器相連接。主控芯片DSP根據(jù)給定信號對逆變器進行SPWM控制， 并檢測逆變器輸出信號是否符合設(shè)定信號要求，對逆變器進行調(diào)節(jié)。存儲器用于存放設(shè)定的逆變器運行參數(shù)的修正值，并在每次開機時通過逆變器控制器zigbee射頻芯片CCM30 讀取其中存儲的修正值，通過UART接口與DSP芯片存儲的修正系數(shù)比較，確定二者是否相同，如果相同則正常運行，如果不同確定選擇以哪個為準，從而保證開機的安全性。外圍輸入單元用于輸出設(shè)定的修正系數(shù)，并對逆變器進行操作。輸出顯示單元用于顯示逆變器修正系數(shù)的設(shè)置和逆變器的運行參數(shù)。逆變器控制器zigbee射頻芯片CCM30通過逆變器控制器無線收發(fā)電路向母線控制器發(fā)送逆變器是否正常運行信息，并接收母線控制器發(fā)送來的同步信號和平均電流值，作為逆變器的給定信號。當逆變器出現(xiàn)故障時，DSP芯片將信號發(fā)送給逆變器控制器zigbee射頻芯片CCM30，逆變器控制器zigbee射頻芯片CCM30發(fā)出指令斷開本臺逆變器與母線控制器的連接，并通過逆變器控制器無線收發(fā)電路發(fā)送故障信號到母線控制器，母線控制器接收到該機的故障信號時，將正常逆變器臺數(shù)減1，然后再重新計算平均電流大小，發(fā)送到各逆變器控制器。圖4為逆變器的控制框圖，逆變器采用電壓、電流雙閉環(huán)控制，外環(huán)采用電壓PI控制，內(nèi)環(huán)采用電流滯環(huán)控制。其中Uref為電壓給定信號，為單機運行，直接由DSP芯片提供給定信號，如果為并聯(lián)運行，由母線控制器提供。Uctof為逆變器輸出電壓反饋信號，二者差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器處理后輸出電流參考量，其中UKP為電壓比例調(diào)節(jié)單元，UKI為電壓積分調(diào)節(jié)單元。電流內(nèi)環(huán)中Itlrf為逆變器輸出電流反饋值，I·為母線控制器提供的電流平均值。電流反饋信號與電流平均值的差值經(jīng)Gi (S)放大后，經(jīng)滯環(huán)控制器處理控制逆變器，逆變器輸出的交流電量需再經(jīng)低通濾波器LPF濾除高次諧波再將交流電能送至交流母線。該控制系統(tǒng)具有靜態(tài)精度高，動態(tài)響應速度快，輸出諧波小，逆變器之間不會產(chǎn)生相互影響等特點。 以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種基于Zigbee技術(shù)的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，其特征在于該并聯(lián)系統(tǒng)包括交流母線、 連接在交流母線上并對交流母線上的電壓、頻率和相位信號進行采集的母線控制器、和并聯(lián)在交流母線上的一組逆變器模塊；所述母線控制器包括母線控制器zigbee射頻芯片 CCM30、連接在母線控制器zigbee射頻芯片CCM30上的母線控制器檢測電路和母線控制器無線收發(fā)電路，母線控制器通過母線控制器檢測電路與交流母線相連接；所述逆變器模塊包括連接在交流母線上的逆變器、和連接在逆變器上并對逆變器上的電壓、頻率和相位信號進行檢測、控制的逆變器控制器，所述逆變器控制器包括逆變器控制器zigbee射頻芯片CCM30、連接在逆變器控制器zigbee射頻芯片CCM30上的DSP芯片、用于存儲設(shè)置修正系數(shù)的存儲器、外圍輸入單元、輸出顯示單元、和與母線控制器無線收發(fā)電路進行通信的逆變器控制器無線收發(fā)電路，所述逆變器通過DSP芯片與逆變器控制器相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于zigbee技術(shù)的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，其特征在于所述母線控制器zigbee射頻芯片CCM30上設(shè)有正常運行的逆變器模塊數(shù)目統(tǒng)計單元、和電流均值計算單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于zigbee技術(shù)的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，其特征在于所述逆變器控制器zigbee射頻芯片CCM30上設(shè)有UART通訊接口，所述DSP芯片通過UART通訊接口與逆變器控制器zigbee射頻芯片CCM30相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于zigbee技術(shù)的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，其特征在于所述母線控制器zigbee射頻芯片CCM30上設(shè)有ADC管腳，所述母線控制器檢測電路通過ADC 管腳與母線控制器zigbee射頻芯片CCM30相連接。
專利摘要本實用新型公開了一種基于zigbee技術(shù)的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，包括交流母線、連接在交流母線上的母線控制器和并聯(lián)在交流母線上的一組逆變器模塊；所述母線控制器包括母線控制器zigbee射頻芯片CC2430、母線控制器檢測電路和母線控制器無線收發(fā)電路；所述逆變器模塊包括連接在交流母線上的逆變器、和逆變器控制器，所述逆變器控制器包括逆變器控制器zigbee射頻芯片CC2430、DSP芯片、存儲器、外圍輸入單元、輸出顯示單元和逆變器控制器無線收發(fā)電路。本實用新型提供的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，能夠?qū)收线M行自診斷，快速定位故障逆變器模塊，將其從并聯(lián)系統(tǒng)中切除，并將負載電流均勻分配給各逆變器；且可實現(xiàn)熱插拔。
文檔編號H02J3/38GK202309099SQ20112040098
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者曹瑩, 林森, 賁禮進, 陳繼永 申請人:南通紡織職業(yè)技術(shù)學院