CN111740450A - 一种应用于直挂式10kV充电站的PWM载波同步方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于直挂式10kV充电站的PWM载波同步方法，属于电力电子变压器控制领域。该方法基于光纤通信线路实现，通过辅控单元生成同步信号脉冲，并将其编码进行下发至高压模组。高压模组和低压模组将辅控传递的同步信号进行解码，并进行PWM载波计数器的同步更新，实现辅控单元、高压模组、低压模组的载波全同步功能，降低了系统硬件复杂度及成本，保证了系统可靠稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及10kV一体化充电系统技术领域，尤其涉及一种应用于直挂式10kV充电站的PWM载波同步方法。
背景技术
目前我国新能源汽车的保有量逐年增加，与之相对的充电基础设施配套却发展较慢。随着新能源汽车的推广普及，大规模充电设施接入配电网端口，电网供电瞬时功率在新能源汽车充电过程中随机变化大，直接威胁配电网的安全稳定运行，降低用电电能质量。基于CHB(Cascaded H-Bridge，H桥级联型)、DAB(Dual Active Bridge，双有源全桥)的两级式直挂式10kV充电站具有高压直挂、能量潮流控制、改善接入端口电能质量等特点，输出可直连光伏发电、电池储能、新能源汽车充电桩等设备，为新能源光储充技术的发展应用提供了一种高效、可靠的解决方案。
直挂式10kV充电站前级高压模组串联耐受高压，后级低压模组并联输出大功率，主控单元与模组间采用光纤媒介进行电气隔离的通信控制，若系统模组间PWM(PulseWidth Modulation，脉冲宽度调制)载波的时刻不同，会导致CHB级并网电流含有高频分量，DAB级过流情况的发生，由此模组间PWM载波同步成为直挂式10kV充电站功能实现的关键。传统的光纤同步方法，采用增加额外的同步信号连接线的方式，或采用模拟电路提取光纤时钟作为PWM载波计数的时基实现同步，在多模组系统中两种方法均增加了硬件复杂度及成本。
发明内容
本发明提出一种应用于直挂式10kV充电站的PWM载波同步方法，此方法基于光纤通信线路实现，无需增加额外硬件，在保证系统性能前提下降低了系统复杂度及成本。
为实现上述目的，本发明提出了一种应用于直挂式10kV充电站的PWM载波同步方法，其特征在于，包含如下步骤：
步骤1：辅控单元在每个CHB载波移相PWM周期、DAB载波PWM周期分别生成同步脉冲信号，按照8B/10B编码规则编码生成10Bit同步K码字节，发送至高压模组；
步骤2：高压模组接收到辅控单元发送的10Bit同步K码字节后转换为同步脉冲信号；
步骤3：高压模组对PWM载波计数寄存器进行更新，完成高压模组PWM载波同步；
步骤4：高压模组在进行步骤3的同时，将同步脉冲信号按照8B/10B编码规则编码生成10Bit同步K码字节，发送至低压模组；
步骤5：低压模组接收到高压模组发送10Bit同步K码字节后转换为同步脉冲信号；
步骤6：低压模组对PWM载波计数寄存器进行更新，完成低压模组PWM载波同步，从而实现系统的PWM全同步功能；
所述PWM载波同步方式为全同步，为辅控单元、高压模组和低压模组之间的三级同步。
所述辅控单元在CHB载波移相PWM周期结束时刻生成CHB级所需载波移相同步脉冲信号，在DAB载波PWM周期结束时刻生成DAB级所需载波同步脉冲信号，两种同步信号按照8B/10B编码生成10Bit同步K码字节发送至高压模组。
所述高压模组通过光纤接收到辅控单元发送的两种10Bit同步K码字节，解码转换为相应的同步脉冲信号，更新高压模组CHB级载波移相PWM计数寄存器和高压模组DAB前级载波PWM计数寄存器，同时高压模组将解码后的同步脉冲信号按照8B/10B编码生成10Bit同步K码字节发送至低压模组。
所述低压模组通过光纤接收到高压模组发送的10Bit同步K码字节，解码转换为相应的同步脉冲信号，更新低压模组DAB后级载波PWM计数寄存器。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明应用于直挂式10kV充电站的PWM载波同步方法的直挂式10kV充电站系统控制框图。
图2为本发明应用于直挂式10kV充电站的PWM载波同步方法的直挂式10kV充电站系统载波同步控制流程图。
图3为本发明应用于直挂式10kV充电站的PWM载波同步方法的直挂式10kV充电站系统载波同步控制框图。
具体实施方式
以下，结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的描述。应该指出的是下面说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围以及其应用。
如图1所示为直挂式10kV充电站系统控制图，辅控单元FPGA控制，负责生成同步信号脉冲，并将其编码进行下发。高压模组和低压模组也由FPGA控制，将辅控传递的同步信号进行解码，并进行PWM载波计数器的同步更新。
如图2所示为系统同步控制流程图，图2中所述方法如下：
步骤1：辅控单元在每个CHB载波移相PWM周期、DAB载波PWM周期分别生成同步脉冲信号，按照8B/10B编码规则编码生成10Bit同步K码字节，发送至高压模组；
具体地说，如图3所示，辅控单元在CHB载波移相周期寄存器递增时刻，且计数寄存器等于零时生成CHB级载波移相PWM同步脉冲信号，将同步脉冲信号编码为K28.2 10Bit同步K码字节通过光纤发送至高压模组。在DAB载波周期寄存器递增至峰值时刻，生成DAB级载波PWM同步脉冲信号，将同步脉冲信号编码为K28.6 10Bit同步K码字节通过光纤发送至高压模组。
步骤2：高压模组接收到辅控单元发送的10Bit同步K码字节后转换为同步脉冲信号；
步骤3：高压模组对PWM载波计数寄存器进行更新，完成高压模组PWM载波同步；
步骤4：高压模组在进行步骤3的同时，将同步脉冲信号按照8B/10B编码规则编码生成10Bit同步K码字节，发送至低压模组；
具体地说，如图3所示，高压模组在接收到辅控单元发送的K28.2 10Bit同步K码字节，解码为CHB级载波移相PWM同步脉冲信号，并更新CHB载波移相PWM计数寄存器值；高压模组在接收到辅控单元发送的K28.6 10Bit同步K码字节，解码为DAB级载波PWM同步脉冲信号，并更新DAB载波PWM计数寄存器值。同时DAB级载波PWM同步脉冲信号再次编码为K28.610Bit同步K码字节通过光纤发送至低压模组。
步骤5：低压模组接收到高压模组发送10Bit同步K码字节后转换为同步脉冲信号；
步骤6：低压模组对PWM载波计数寄存器进行更新，完成低压模组PWM载波同步，从而实现系统的PWM全同步功能；
通过上述PWM载波同步方法实现了直挂式10kV充电站系统的辅控单元、高压模组和低压模组PWM载波全同步功能，保证了直挂式10kV充电站系统稳定运行。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种应用于直挂式10kV充电站的PWM载波同步方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：辅控单元在每个CHB载波移相PWM周期、DAB载波PWM周期分别生成同步脉冲信号，按照8B/10B编码规则编码生成10Bit同步K码字节，发送至高压模组；
步骤2：高压模组接收到辅控单元发送的10Bit同步K码字节后转换为同步脉冲信号；
步骤3：高压模组对PWM载波计数寄存器进行更新，完成高压模组PWM载波同步；
步骤4：高压模组在进行步骤3的同时，将同步脉冲信号按照8B/10B编码规则编码生成10Bit同步K码字节，发送至低压模组；
步骤5：低压模组接收到高压模组发送10Bit同步K码字节后转换为同步脉冲信号；
步骤6：低压模组对PWM载波计数寄存器进行更新，完成低压模组PWM载波同步，从而实现系统的PWM全同步功能。
2.根据权利要求1所述的一种应用于直挂式10kV充电站的PWM载波同步方法，其特征在于，所述PWM载波同步方式为全同步，为辅控单元、高压模组和低压模组之间的三级同步。
3.根据权利要求1所述的一种应用于直挂式10kV充电站的PWM载波同步方法，其特征在于，所述辅控单元在CHB载波移相PWM周期结束时刻生成CHB级所需载波移相同步脉冲信号，在DAB载波PWM周期结束时刻生成DAB级所需载波同步脉冲信号，两种同步信号按照8B/10B编码生成10Bit同步K码字节发送至高压模组。
4.根据权利要求1所述的一种应用于直挂式10kV充电站的PWM载波同步方法，其特征在于，所述高压模组通过光纤接收到辅控单元发送的两种10Bit同步K码字节，解码转换为相应的同步脉冲信号，更新高压模组CHB级载波移相PWM计数寄存器和高压模组DAB前级载波PWM计数寄存器，同时高压模组将解码后的同步脉冲信号按照8B/10B编码生成10Bit同步K码字节发送至低压模组。
5.根据权利要求1所述的一种应用于直挂式10kV充电站的PWM载波同步方法，其特征在于，所述低压模组通过光纤接收到高压模组发送的10Bit同步K码字节，解码转换为相应的同步脉冲信号，更新低压模组DAB后级载波PWM计数寄存器。
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