CN105049173B - 异步装置的同步方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异步装置的同步方法，(1)同步被动装置的接口单元对接受同步主动装置的数据进行校验，校验通过的数据放入缓存，计数器的计数值N₁加1；(2)将计数值N₁与N₁₁N₁₃比较，若N₁≥N₁₁N₁₃则执行步骤(3)，否则执行步骤(1)；(3)将计数值N₁清零，向同步被动装置的运算单元发送外部中断信号；(4)同步被动装置的运算单元收到外部中断信号后，结束当前定时中断；(5)定时器清零并重新开始计时，进入新的定时中断，读取缓存数据并运算，运算结果发送给其他装置；(6)定时器计时未到T₁₂则继续等待，否则执行步骤(5)。本发明不需要额外增加同步装置；同步性能优异，避免换流器功率周期性振荡，提高系统稳定性；灵活性高，工程应用可行性高。

Description

异步装置的同步方法

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，特别涉及一种异步装置的同步方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，基于全控型半导体器件的换流器广泛应用于新能源发电以及柔性交直流输电领域。该种类型的换流器动态响应快，控制灵活，但是对控制的实行性也提出了较高的要求，因此设计高速可靠的控制系统对控制性能非常重要。

在小功率应用领域，控制系统中的采样、控制和驱动等环节通常由同一块处理器完成，各个环节天然同步，实时性较好。但是随着电力电子技术在大功率应用领域的广泛应用，一块处理器的处理能力已经远远不能满足需求，需要将控制系统中的各环节独立并分割成不同子系统。目前最常用的分割方案将控制系统分割成采样子系统、控制运算子系统和执行子系统，上述三个子系统又可以继续分割。但是无论采样哪种分割方式，各个子系统之间都应在一定程度上保持同步。目前常用的同步方法是不同子系统之间通过外部中断模式保持同步，这种同步方法要求各个子系统的执行周期一致，灵活性降低，并且实际工程中上述三个子系统可能独立招标，各厂家所提供的子系统可能是异步系统，因此这种同步方法的通用性较差，在工程实施中的可行性较低。

因此有必要寻找一种具备工程应用可行性的解决方案来提高同步的灵活性，并且同步性能优异，可以解决异步装置执行周期不一致带来的同步难题。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种异步装置的同步方法，其同步性能优异，灵活性高，解决异步装置执行周期不一致带来的同步难题。

为了达成上述目的，本发明采用的技术方案是：异步装置的同步方法，包含同步主动装置、同步被动装置以及二者之间的通信通道，同步主动装置的标称执行周期为T₁₁，同步被动装置的标称执行周期为T₁₂；其特征在于：求取T₁₁与T₁₂的最小公倍数等于T₁₃，即T₁₃＝N₁₁T₁₁＝N₁₂T₁₂，N₁₁为T₁₃与T₁₁之商，N₁₂为T₁₃与T₁₂之商；同步主动装置按照标称执行周期T₁₁运算并向同步被动装置下发通信报文；同步被动装置按照标称执行周期T₁₂执行定时中断，按照同步周期T₁₄向主动同步装置同步，同步周期T₁₄是T₁₃的N₁₃倍，T₁₄＝N₁₃T₁₃，所述同步步骤如下：

(1)同步被动装置的接口单元对接受同步主动装置的数据进行校验，校验通过的数据放入缓存，计数器的计数值N₁加1；

(2)将计数值N₁与N₁₁N₁₃比较，若N₁≥N₁₁N₁₃则执行步骤(3)，否则执行步骤(1)；

(3)将计数值N₁清零，向同步被动装置的运算单元发送外部中断信号；

(4)同步被动装置的运算单元收到外部中断信号后，结束当前定时中断；

(5)定时器清零并重新开始计时，进入新的定时中断，读取缓存数据并运算，运算结果发送给其他装置；

(6)定时器计时未到T₁₂则继续等待，否则执行步骤(5)。

进一步的，所述同步主动装置的标称执行周期T₁₁由所述同步主动装置的计时器计时。

进一步的，所述同步被动装置的标称执行周期T₁₂由所述同步被动装置的计时器计时。

进一步的，所述N₁₁、N₁₂、N₁₃为正整数，其中N₁₃值为1。

为了达成上述目的，本发明采用的另一种技术方案是：异步装置的同步方法，包含同步主动装置、同步被动装置以及二者之间的通信通道，同步主动装置的标称执行周期为T₂₁，同步被动装置的标称执行周期为T₂₂；其特征在于：求取T₂₁与T₂₂的最小公倍数等于T₂₃，即T₂₃＝N₂₁T₂₁＝N₂₂T₂₂，N₂₁为T₂₃与T₂₁之商，N₂₂为T₂₃与T₂₂之商，同步主动装置按照标称执行周期T₂₁运算并向同步被动装置下发通信报文，同步被动装置按照补偿后执行周期执行定时中断，按照同步周期T₂₄向主动同步装置同步，同步周期T₂₄是T₂₃的N₂₃倍，T₂₄＝N₂₃T₂₃，所述补偿后执行周期的求解步骤如下：

(1)同步被动装置的接口单元对接受同步主动装置的数据进行校验，校验通过的数据放入缓存，计数器的计数值N₂加1；

(2)将计数值N₂与N₂₁N₂₃比较，若N₁≥N₁₁N₁₃则执行步骤(3)，否则执行步骤(1)；

(3)将计数值N₂清零，记录同步被动装置的时标T_x，并与前一次记录的时标T_x-₁比较；

(4)计算同步偏差ΔT，计算公式为ΔT＝T_x-T_x-1-T₂₄，根据同步偏差ΔT动态调整同步被动装置计时器的计时速率使得ΔT的绝对值小于限值ΔT_max，从而使得补偿后的执行周期为

进一步的，所述同步主动装置的标称执行周期T₂₁由所述同步主动装置的计时器计时。

进一步的，所述同步被动装置的标称执行周期T₂₂由所述同步被动装置的计时器计时。

进一步的，所述N₂₁、N₂₂、N₂₃为正整数，其中N₂₃值为1。

本发明的有益效果为：

(1)利用原有通道实现同步功能，不需要额外增加同步装置；

(2)同步性能优异，避免换流器功率周期性振荡，提高系统稳定性；

(3)既适用于异步装置执行周期一致的场合又适用于异步装置执行周期不一致的场合，灵活性高，工程应用可行性高。

附图说明

图1是同步系统的硬件示意图；

图2是同步方法一的产生外部中断信号的逻辑图；

图3是同步方法一的外部中断运算时序的逻辑图；

图4是同步方法二的补偿后的执行周期的算法逻辑图。

具体实施方式

以下将结合附图及具体实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

如图1所示，本异步装置的同步方法，包含同步主动装置、同步被动装置以及二者之间的通信通道，同步主动装置的标称执行周期为T₁₁，同步被动装置的标称执行周期为T₁₂。求取T₁₁与T₁₂的最小公倍数等于T₁₃，即T₁₃＝N₁₁T₁₁＝N₁₂T₁₂，N₁₁为T₁₃与T₁₁之商，N₁₂为T₁₃与T₁₂之商，同步主动装置按照标称执行周期T₁₁运算并向同步被动装置下发通信报文，同步被动装置按照标称执行周期T₁₂执行定时中断，按照同步周期T₁₄向主动同步装置同步，同步周期T₁₄是T₁₃的N₁₃倍，T₁₄＝N₁₃T₁₃，同步步骤如图2所示，具体步骤如下：

(1)同步被动装置的接口单元对接受同步主动装置的数据进行校验，校验通过的数据放入缓存，计数器的计数值N₁加1；

(2)将计数值N₁与N₁₁N₁₃比较，若N₁≥N₁₁N₁₃则执行步骤(3)，否则执行步骤(1)；

(3)将计数值N₁清零，向同步被动装置的运算单元发送外部中断信号；

(4)同步被动装置的运算单元收到外部中断信号后，结束当前定时中断；

(5)定时器清零并重新开始计时，进入新的定时中断，读取缓存数据并运算，运算结果发送给其他装置,如图3所示；

(6)定时器计时未到T₁₂则继续等待，否则执行步骤(5)。

上述同步主动装置的标称执行周期T₁₁由所述同步主动装置的计时器计时。

上述同步被动装置的标称执行周期T₁₂由所述同步被动装置的计时器计时。

上述N₁₁、N₁₂、N₁₃为正整数，其中N₁₃建议值为1。

实施例2

如图1所示，本异步装置的同步方法，包含同步主动装置、同步被动装置以及二者之间的通信通道。同步主动装置的标称执行周期为T₂₁，同步被动装置的标称执行周期为T₂₂。求取T₂₁与T₂₂的最小公倍数等于T₂₃，即T₂₃＝N₂₁T₂₁＝N₂₂T₂₂，N₂₁为T₂₃与T₂₁之商，N₂₂为T₂₃与T₂₂之商，同步主动装置按照标称执行周期T₂₁运算并向同步被动装置下发通信报文，同步被动装置按照补偿后执行周期执行定时中断，按照同步周期T₂₄向主动同步装置同步，同步周期T₂₄是T₂₃的N₂₃倍，T₂₄＝N₂₃T₂₃，补偿后执行周期的求解方法如图4所示，具体步骤如下：

(1)同步被动装置的接口单元对接受同步主动装置的数据进行校验，校验通过的数据放入缓存，计数器的计数值N₂加1；

(2)将计数值N₂与N₂₁N₂₃比较，若N₁≥N₁₁N₁₃则执行步骤(3)，否则执行步骤(1)；

(3)将计数值N₂清零，记录同步被动装置的时标T_x，并与前一次记录的时标T_x-1比较；

(4)计算同步偏差ΔT，计算公式为ΔT＝T_x-T_x-1-T₂₄，根据同步偏差ΔT动态调整同步被动装置计时器的计时速率使得ΔT的绝对值小于限值ΔT_max，从而使得补偿后的执行周期为

上述同步主动装置的标称执行周期T₂₁由所述同步主动装置的计时器计时。

上述同步被动装置的标称执行周期T₂₂由所述同步被动装置的计时器计时。

上述N₂₁、N₂₂、N₂₃为正整数，其中N₂₃建议值为1。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (8)

1.一种异步装置的同步方法，包含同步主动装置、同步被动装置以及二者之间的通信通道，同步主动装置的标称执行周期为T₁₁，同步被动装置的标称执行周期为T₁₂；其特征在于：求取T₁₁与T₁₂的最小公倍数等于T₁₃，即T₁₃＝N₁₁T₁₁＝N₁₂T₁₂，N₁₁为T₁₃与T₁₁之商，N₁₂为T₁₃与T₁₂之商；同步主动装置按照标称执行周期T₁₁运算并向同步被动装置下发通信报文；同步被动装置按照标称执行周期T₁₂执行定时中断，按照同步周期T₁₄向主动同步装置同步，同步周期T₁₄是T₁₃的N₁₃倍，T₁₄＝N₁₃T₁₃，所述同步步骤如下：

(1)同步被动装置的接口单元对接受同步主动装置的数据进行校验，校验通过的数据放入缓存，计数器的计数值N₁加1；

(2)将计数值N₁与N₁₁N₁₃比较，若N₁≥N₁₁N₁₃则执行步骤(3)，否则执行步骤(1)；

(3)将计数值N₁清零，向同步被动装置的运算单元发送外部中断信号；

(4)同步被动装置的运算单元收到外部中断信号后，结束当前定时中断；

(5)定时器清零并重新开始计时，进入新的定时中断，读取缓存数据并运算，运算结果发送给其他装置；

(6)定时器计时未到T₁₂则继续等待，否则执行步骤(5)。

2.如权利要求1所述的异步装置的同步方法，其特征在于所述同步主动装置的标称执行周期T₁₁由所述同步主动装置的计时器计时。

3.如权利要求1所述的异步装置的同步方法，其特征在于所述同步被动装置的标称执行周期T₁₂由所述同步被动装置的计时器计时。

4.如权利要求1所述的异步装置的同步方法，其特征在于所述N₁₁、N₁₂、N₁₃为正整数，其中N₁₃值为1。

5.一种异步装置的同步方法，包含同步主动装置、同步被动装置以及二者之间的通信通道，同步主动装置的标称执行周期为T₂₁，同步被动装置的标称执行周期为T₂₂；其特征在于：求取T₂₁与T₂₂的最小公倍数等于T₂₃，即T₂₃＝N₂₁T₂₁＝N₂₂T₂₂，N₂₁为T₂₃与T₂₁之商，N₂₂为T₂₃与T₂₂之商，同步主动装置按照标称执行周期T₂₁运算并向同步被动装置下发通信报文，同步被动装置按照补偿后执行周期执行定时中断，按照同步周期T₂₄向主动同步装置同步，同步周期T₂₄是T₂₃的N₂₃倍，T₂₄＝N₂₃T₂₃，所述补偿后执行周期的求解步骤如下：

(1)同步被动装置的接口单元对接受同步主动装置的数据进行校验，校验通过的数据放入缓存，计数器的计数值N₂加1；

(2)将计数值N₂与N₂₁N₂₃比较，若N₁≥N₁₁N₁₃则执行步骤(3)，否则执行步骤(1)；

(3)将计数值N₂清零，记录同步被动装置的时标T_x，并与前一次记录的时标T_x-₁比较；

(4)计算同步偏差ΔT，计算公式为ΔT＝T_x-T_x-1-T₂₄，根据同步偏差ΔT动态调整同步被动装置计时器的计时速率使得ΔT的绝对值小于限值ΔT_max，从而使得补偿后的执行周期为

6.如权利要求5所述的异步装置的同步方法，其特征在于所述同步主动装置的标称执行周期T₂₁由所述同步主动装置的计时器计时。

7.如权利要求5所述的异步装置的同步方法，其特征在于所述同步被动装置的标称执行周期T₂₂由所述同步被动装置的计时器计时。

8.如权利要求5所述的异步装置的同步方法，其特征在于所述N₂₁、N₂₂、N₂₃为正整数，其中N₂₃值为1。