[发明专利]一种针对光伏直流升压变换器模块化设计的通信方法

说明书

本发明公开了一种针对光伏直流升压变换器模块化设计的通信方法，集中型光伏直流升压变换器的模块输入并联/输出串联(IPOS)的组合结构，针对IPOS级联方案电路特点，系统采用集散式控制架构，主控单元和模块控制单元之间以光电隔离单元作为统一对外接口，采用光纤高速通讯实现系统及模块间的协调控制。本发明为针对集散式控制架构的变换器的通信协议，在变换器启动前增加了通信自检功能，在系统启动前进行通信链路的检查，提高了变换器通信可靠性。同时，为保证通信的速度，通信自检数据与通信有效数据之间进行状态装换，通信自检完成后，通信链路间只进行有效数据的传输，同时保持了主控单元和模块控制单元之间的通信速率与可靠性。

技术领域

本发明涉及电力电子领域，尤其涉及一种针对光伏直流升压变换器模块化设计的通信方法。

背景技术

为适应光伏输出功率和电压的宽范围变化特性，研究高效DC/DC升压变换器系统集成与控制技术。光伏直流升压变换器采用模块化设计，通过模块输入并联输出串联(IPOS)方式实现变换器的高电压、大功率、高升压比的设计要求。现有技术中，多模块系统主控单元资源配置困难，同时完全分散控制导致运行中模块电压不均衡，容易造成系统故障。

发明内容

本发明的目的是实现光伏直流升压变换器的主控单元和模块控制单元之间通信高速可靠运行。为实现集散控制架构，本发明提出一种针对光伏直流升压变换器模块化设计的通信协议，设备运行前检测通信链路，在保证通信速率的同时提高通信可靠性。针对IPOS级联方案电路特点，采用集散式控制架构，主控单元和模块控制单元之间以光电隔离单元作为统一对外接口，采用光纤高速通讯实现系统及模块间的协调控制。这种方案采用系统集中控制和模块分散控制相结合的方式，有效解决了多模块系统主控单元资源配置的难题，同时规避了完全分散控制导致运行中模块电压不均衡，造成系统故障的风险。

本发明主控单元和模块单元之间采用串口(UART)通信协议，主控单元接收到开机命令后向模块单元发送通信自检数据、模块运行数据以及停机命令。模块控制单元接收主控单元发送的数据的同时，向主控单元发送模块的运行状态、模块采样数据等。为保证主控单元快速保护，模块发送端口分为低速口和高速口，高速口传输模块的运行状态，传输的数据少速度快，以便主控单元快速保护；低速口传输模块的采样数据，传输的数据多速度慢，以便主控单元读取模块运行数据。

模块单元接收到主控单元自检数据后，通过模块控制单元的发送端口向主控单元返回模块的自检数据，主控单元接收到所有模块返回的自检数据后标志着系统的通信自检全部完成，保证了通信的准确性。此后，主控单元与模块控制单元全部进入正常运行状态，主控单元与模块单元之间只传输有效数据，保证通信的快速性。

本发明的技术方案为：一种针对光伏直流升压变换器模块化设计的通信方法，其中，主控控制器以及多个模块控制单元通过统一的光纤接口进行连接，包括如下步骤：

步骤1、在变换器运行前进行主控单元与模块单元之间的通信自检，判断完成主控单元与模块单元间的光纤通信链路检查；

步骤2、如果在变主控单元与所有模块完成通信自检，主控单元向模块控制器传输分隔符数据与移相角数据，使各个模块交错运行，降低输出电流纹波；然后，主控单元与模块单元之间只进行有效数据占空比的传输，通信自检与正常通信之间的解耦，从而保持主控单元与模块单元之间的运行速度；

步骤3、如果变主控单元与所有模块未完成通信自检，则主控单元将一直在通信自检功能能循环，此时设备不会启动，保证主控单元与模块单元之间通信的可靠性，避免了设备的启动后通信故障造成设备故障，保护设备。