[发明专利]一种基于多核协同工作的分布式脉宽调制方法

说明书

本发明涉及一种基于多核协同工作的分布式脉宽调制方法。在硬件架构上采用主从式控制模式，由一个主模块与若干个子模块组成，主模块与子模块之间通过485通信的方式连接，每个子模块包含一个H桥单元，各H桥单元级联后经LC滤波电路输出，该方法具体实现为：主模块参数初始化；主模块更新子模块状态并计算当前输出电压的总误差值；主模块遍历各子模块寻求最优输出单元；所选最优输出子模块计算延时时间并输出新电平；子模块故障保护。本发明有效地提高了备整体的控制能力与计算能力，主模块通过通信交互的方式控制子模块，子模块结构一致易于拓展与替换，且该方法在H桥单元发生故障后的输出性能与系统稳定性上都要高于传统调制方法。

技术领域

本发明属于变流器控制领域，具体涉及一种基于多核协同工作的分布式脉宽调制方法。

背景技术

级联H桥变流器拓扑可等效为由多个全桥逆变电路的输出端串联组成，该结构具备输出功率容量大、开关频率低、输出谐波小以及电磁兼容性好等一系列优点，受到了越来越多的关注。传统级联H桥变流器的调制方法是由主控制芯片统一控制H桥所有桥臂，这就要求单个控制芯片具备足够的IO引脚数量与相应的计算能力，特别是当级联数目较多时，主控制芯片的选择较为困难，不利于实际工程应用。因此，为减小控制芯片计算压力，研究基于多核协同工作的分布式脉宽调制方法是十分必要的。文献1.1提出了分布式换流脉宽调制方法（DCPWM），然而该调制法在处理单个H桥单元在一个采样周期内无法满足伏秒平衡情况存在的缺陷，且该文献仅提供了分布式调制思路而未介绍该方法的硬件实现的具体架构。本设计方法不仅详细阐述了其硬件架构，且在现有DCPWM调制方法的基础上加入了轮询寻优过程，以尽可能减少伏秒平衡误差为原则对该调制方法进行优化。

现有的用于级联H桥变流器的脉宽调制技术广泛采用集中式控制模式，这种控制方式使得级联H桥变流器能有效控制的桥臂数目，受限于控制芯片的计算能力、I/O引脚数目与定时器数量等因素。基于多核协同工作的分布式脉宽调制方法采用主从控制模式，其优点在于对主控制器并没有严格的要求，将H桥的调制过程的计算工作分摊到每个模块的子控制器上完成，在调制过程中由多个控制芯片协同工作，提高整体设备的计算能力。同时，每个子模块结构相同，可相互替代，使得多核分布式脉宽调制方法在调制控制方面具有很强的可拓展性，且对于变流器的容错控制上也会更加灵活。

参考文献：1.1 Bifaretti S, Tarisciotti L, Watson A, et al. Distributedcommutations pulse-width modulation technique for high-power AC/DC multi-level converters[J]. Power Electronics Iet, 2012, 5(6):909-919.。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多核协同工作的分布式脉宽调制方法，该方法有效地提高了整体的控制能力与计算能力，主模块通过通信交互的方式控制子模块，子模块结构一致易于拓展与替换，且该方法在H桥单元发生故障后的输出性能与系统稳定性上都要高于传统调制方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于多核协同工作的分布式脉宽调制方法，在硬件架构上采用主从式控制模式，由一个主模块与若干个子模块组成，主模块与子模块之间通过485通信的方式连接，每个子模块包含一个H桥单元，各H桥单元级联后经LC滤波电路输出，该方法具体包括如下步骤，

步骤S1、主模块参数初始化；

步骤S2、主模块更新子模块状态并计算当前输出电压的总误差值；

步骤S3、主模块遍历各子模块寻求最优输出单元；

步骤S4、所选最优输出子模块计算延时时间并输出新电平；

步骤S5、子模块故障保护。