CN104914908A - 一种基于can总线通信的自主均流数字控制方法 - Google Patents

一种基于can总线通信的自主均流数字控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于CAN通信的数字均流控制方法，N+1并联的每个电源模块通过CAN通信发布自身信息的主从竞争机制，每个电源都有可能竞争成为主机或从机，根据竞争机制竞争出来的主从机，主机丢弃电流前馈环，将输出正负并联母线电压作为基准，通过PID控制器调整自身输出负载电流；从机加入电流前馈环，对自身的输出负载电流进行调整，使自身的输出电流值与主机负载电流值一致，由每个电源模块自行控制自己的负载电流，真正意义上实现自主均流，若某个电源模块故障，则自动退出工作，重新竞争主从机，对均流控制系统和当前电源系统无任何影响，克服了电源技术领域并联电源系统N+1冗余备份技术带来的技术缺陷。

Description

一种基于CAN总线通信的自主均流数字控制方法
技术领域
本发明涉及电源技术领域，尤其是一种电源模块的并联均流方法。
背景技术
现有的模拟均流方案，主要有：特性下垂法：通过增大输出阻抗，使不同模块具有比较接近的输出特性，从而实现均流的目标会引起输出特性变得更软，电压调整率非常低。主从配置法：主机工作于电压模式，其电流参考发送至所有模块；其余所有从模块工作于电流模式，过于依赖于主模块，当主模块故障时，系统直接崩溃。最大电流自动均流法：均流母线上出现的是最大电流模块的电流值；最大电流模块将自动成为主模块，其电流信息将自动出现在均流母线上，其余模块自动成为从模块，但是主模块将进行交替变更，因此模块的输出电流存在明显扰动。
现有的数字均流方案，通过均流控制器(监控模块)或电源模块之间的通信数据计算出系统平均负载电流值，各电源模块根据计算出来的平均负载电流值主动调节自身的输出负载电流以达到均流的目的，该方案局限于均流控制器(监控模块)和电源模块之间的通信数据计算平均负载电流值，如果均流控制器(监控模块)故障，均流系统崩溃；如果模块之间受到干扰，传输数据错误，均流系统崩溃；同时，电源模块计算平均负载电流值计算精度和速度限制了系统均流精度、动态响应速度。因此，现有技术存在着很大的技术风险。
发明内容
为了解决上述弊端，本发明所要解决的技术问题是，提供一种自主均流数字控制方法，提高均流系统稳定性和可靠性，实现良好的均流性能。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种基于CAN总线通信的自主均流数字控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：N+1个电源模块通过CAN通信数据发布自身电源模块的身份序列ID号和当前负载电流值；
第二步：电源模块根据CAN通信接收并联电源模块的身份序列ID号和当前负载电流值,对比自身电源模块的身份序列ID号和当前负载电流值，自动竞争主从机，当模块同时满足下述两个条件的，模块自身竞争为主机:
1)电源模块接收到与其并联电源模块的当前负载电流值大于自身输出电流值；
2)电源模块接收到与其并联电源模块的ID值大于自身ID值；
模块不能同时满足上述两个条件的，模块自身竞争为从机；
第三步：竞争主从机后，电源模块继续发布自身的身份序列ID号和负载电流值，为后续主从机竞争做准备。
上述技术方案中，CAN：中文全称是控制器局部网,英文全称为ControllerArea Network；ID：中文全称是身份证，英文全称为identification；PID控制器：中文全称是比例积分微分控制器,英文全称为Proportion IntegrationDifferential Controller。
采用上述技术方案，系统由N+1电源模块通过CAN通信总线并联构成。通过本发明的CAN通信主从竞争机制，N+1并联的每个电源模块都有可能成为主机或从机，由每个电源模块自行控制自己的负载输出电流，实现真正意义上的自主均流，若某个电源模块故障，则自动退出工作，数字均流控制重新竞争主从机，对均流控制系统和当前电源系统无任何影响。
进一步地，为了实现系统良好的均流性能。该方法还包括如下步骤：根据主从竞争机制竞争出来的主从机，主机丢弃电流前馈环，将输出正负并联母线电压作为基准，通过PID控制器调整自身输出负载电流；从机加入电流前馈环，对自身的输出负载电流进行调整，使自身的输出电流值与主机负载电流值一致。
本发明的有益效果在于：1.基于CAN通信主从竞争机制是根据电源模块自身身份序列ID号和负载输出电流值竞争出主从机，主从机竞争分明后，各电源模块内部均流控制器自动舍弃和引入前馈电流环，大大提高了系统的均流动态响应、均流精确度、稳定性、可靠性；
2、本发明解决了现有的数字均流技术和模拟均流技术由于负载平均电流值计算误差导致均流平衡度不理想的弊端；
3、现有数字均流和模拟均流技术方案过于依赖均流控制器(监控模块)或主模块，如果均流控制器或主模块故障，使整个均流控制崩溃，并联的电源模块有环流形成，就导致电源模块系统硬件故障，进而使电源系统瘫痪，本发明就可以恰到好处的解决上述问题。克服了电源技术领域并联电源系统N+1冗余备份技术带来的技术缺陷，实现真正意义上的电源模块并联系统的自主均流数字控制。
下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为本发明自主均流数字控制主流程图；
图2为本发明主从机竞争机制流程图。
具体实施方式
参见附图，反映本发明的具体实施方式，应用本发明的方法对通信用直流供电系统中的电源模块并联扩容进行自主均流数字控制，该系统主要为5个电源模块组成的通信用直流供电系统：电源模块三相输入并联接入配电柜，其输出正负母线并联输出，CAN通讯线并联连接。
工作中，基于CAN总线通信的自主均流数字控制方法包括如下步骤：
第一步：假设某一时刻5个电源模块通过CAN通信数据发布自身电源模块的身份序列ID号和当前负载电流值，具体发布的数值见下表1举例：
(表1)
身份序列ID号 当前负载电流值
电源模块1 A1150501 20.0A
电源模块2 A1150502 20.1A
电源模块3 A1150503 20.3A
电源模块4 A1150504 19.9A
电源模块5 A1150505 20.2A
第二步：电源模块根据CAN通信接收并联电源模块所发布的身份序列ID号和当前负载电流值,对比自身电源模块的身份序列ID号和当前负载电流值，自动竞争主从机，当模块同时满足下述两个条件的，模块自身竞争为主机:
1)电源模块接收到与其并联电源模块的当前负载电流值大于自身输出电流值；
2)电源模块接收到与其并联电源模块的ID值大于自身ID值；；
模块不能同时满足上述两个条件的，模块自身竞争为从机；
表1中，电源模块1同时满足上述两个条件，与门逻辑输出为1，该模块自身竞争为主机；
电源模块2、电源模块3、电源模块4、电源模块5不能同时满足上述两个条件，这些模块都自身竞争为从机。
第三步：竞争主从机后，电源模块继续发布自身的身份序列ID号和负载电流值，为后续主从机竞争做准备。
第四步：根据主从竞争机制竞争出来的主从机，主机丢弃电流前馈环，将输出正负并联母线电压作为基准，通过PID控制器调整自身输出负载电流；从机加入电流前馈环，对自身的输出负载电流进行调整，使自身的输出电流值与主机负载电流值一致。
假设电源模块1发生故障，则自动退出工作，电源模块2、电源模块3、电源模块4、电源模块5依照上述步骤重新竞争主从机，对均流控制系统和当前电源系统无任何影响，实现真正意义上的电源模块并联系统的自主均流数字控制。
本发明描述的上述实现方式仅是为了清楚的说明本发明的技术方案，而不能理解为对本发明做出任何限制。本发明在本技术领域具有公知的多种替代或者变形，在不脱离本发明实质意义的前提下，均落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于CAN总线通信的自主均流数字控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：N+1个电源模块通过CAN通信数据发布自身电源模块的身份序列ID号和当前负载电流值；
第二步：电源模块根据CAN通信接收并联电源模块的身份序列ID号和当前负载电流值,对比自身电源模块的身份序列ID号和当前负载电流值，自动竞争主从机，当模块同时满足下述两个条件的，模块自身竞争为主机:
1)电源模块接收到与其并联电源模块的当前负载电流值大于自身输出电流值；
2)电源模块接收到与其并联电源模块的ID值大于自身ID值；
模块不能同时满足上述两个条件的，模块自身竞争为从机；
第三步：竞争主从机后，电源模块继续发布自身的身份序列ID号和负载电流值，为后续主从机竞争做准备。
2.如权利要求1所述的一种基于CAN总线通信的自主均流数字控制方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：根据主从竞争机制竞争出来的主从机，主机丢弃电流前馈环，将输出正负并联母线电压作为基准，通过PID控制器调整自身输出负载电流；从机加入电流前馈环，对自身的输出负载电流进行调整，使自身的输出电流值与主机负载电流值一致。
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