CN114759770B - 数据信息和共享同步信号同时传输的方法、系统及介质 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种数据信息和共享同步信号同时传输的方法、系统及介质，方法包括采用单模光纤实现智能整流桥之间的点对点通信网络；通过单模光纤实现的通信网络与所有并联的智能整流桥共享本地接入的三相同步信号和数据信息；共享三相同步信号采用窄脉冲方式实现，数据信息采用异步串行数据方式实现；智能整流桥协调共享三相同步信号和数据信息的传输时序，确保两种信号不叠加的同时传输。本发明通过智能整流桥之间的单模光纤实现共享同步信号和数据信息的同时传输，保证了各智能整流桥同步信号的一致性，并通过数据信息计算得出均流补偿触发角，实现了高冗余度同步技术的智能均流整流桥。

Description

数据信息和共享同步信号同时传输的方法、系统及介质
技术领域
本申请涉及智能整流桥控制领域，具体涉及一种数据信息和共享同步信号同时传输的方法、系统及介质，适用于多个智能整流桥并联输出的整流应用。
背景技术
大功率电力电子装置通常需要使用多个可控硅三相整流桥并联输出，智能整流桥方案如图1所示，控制器通过光纤通信网络向智能整流桥输出触发角，由智能整流桥控制器根据同步信号和触发角生成控制脉冲触发整流桥，将阳极侧三相交流电源转为直流电源。
因为晶闸管导通特性、智能整流桥桥臂内阻和同步整形电路等诸多方面的硬件差异，导致正常工作时各智能整流桥输出电流并不一致。可以通过筛选晶闸管器件以及长线均流等措施改善均流性能，但这些措施普适性较差，后期更换一个智能整流桥或者更换一个晶闸管都可能导致均流性能下降。软件均流是各智能整流桥在控制器下传的控制角基础上微调自身的触发角或者触发脉冲以改善均流性能，适应性更强，硬件更换后软件可以自动适应变化。
如图2所示，智能整流桥使用同步信号是将整流桥输入的阳极电压正弦波经过同步整形电路降压整形后转换为信号方波，以方波边沿作为周期起点，用于驱动控制脉冲。
如图3所示，智能整流桥一般均接入了A、B、C三相同步信号，正常状态下使用其中一相同步信号作为工作相驱动触发脉冲。工作相同步信号故障时将切换到另一相正常的同步信号。但如果智能整流桥的同步信号出现二次故障，有2相或3相断线，将导致智能整流桥接入的所有同步信号消失，智能整流桥只能退出运行。
同步整形电路中存在相位偏差，如图4所示，必须通过软件补偿，在控制角上叠加一个同步偏置角。
基于FPGA和通信网络的智能整流桥高冗余度同步方法（专利申请号201910223958.X ）提出了一种通过通信网络共享所有同步信号的方案，如图5所示，极大地提高了同步信号的冗余度。
但是此方案没有考虑硬件的差异性。虽然各智能整流桥采用了相同的同步整形电路，但因为元件参数的分散性，各智能整流桥需要补偿的相位偏差还是略有差异，这种差异必须在均流控制中予以补偿。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种数据信息和共享同步信号同时传输的方法、系统及介质，通过智能整流桥之间的单模光纤实现共享同步信号和数据信息的同时传输，保证了各智能整流桥同步信号的一致性，并通过数据信息计算得出均流补偿触发角，实现了高冗余度同步技术的智能均流整流桥。
为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
第一方面，本申请实施例提供一种数据信息和共享同步信号同时传输的方法，包括以下具体步骤：
采用单模光纤实现智能整流桥之间的点对点通信网络；
通过单模光纤实现的通信网络与所有并联的智能整流桥共享本地接入的三相同步信号和数据信息；
共享三相同步信号采用窄脉冲方式实现，数据信息采用异步串行数据方式实现；
智能整流桥协调共享三相同步信号和数据信息的传输时序，确保两种信号不叠加的同时传输。
所述通过单模光纤实现的通信网络与所有并联的智能整流桥共享本地接入的三相同步信号和数据信息中，共享三相同步信号上升沿分别与本地三相同步信号的上升沿对齐，保证同步信号的一致性。
所述共享三相同步信号采用窄脉冲方式实现的方法为，共享三相同步信号的A相共享同步信号高电平宽度为t1，共享三相同步信号的B相共享同步信号高电平宽度为2t1，共享三相同步信号的C相共享同步信号高电平宽度为3t1。
所述智能整流桥协调共享三相同步信号和数据信息的传输时序，确保两种信号不叠加的同时传输具体为，为防止将共享三相同步信号被误判为数据信息，共享三相同步信号的每一相的同步信号脉冲宽度不得大于数据信息位宽度的二分之一。
第二方面，本申请实施例提供一种数据信息和共享同步信号同时传输的系统，包括并联连接的智能整流桥，采用单模光纤实现智能整流桥之间的点对点通信网络，通过单模光纤实现的通信网络与所有并联的智能整流桥共享本地接入的三相同步信号和数据信息，所述智能整流桥协调共享三相同步信号和数据信息的传输时序，确保两种信号不叠加的同时传输。
所述智能整流桥包括智能整流桥控制器，所述智能整流桥控制器包括FPGA芯片和CPU芯片，所述FPGA芯片通过单模光纤接收其他智能整流桥发送过来的共享三相同步信号和数据信息，所述FPGA芯片还接入本地三相同步信号，所述FPGA芯片将接入的本地三相同步信号、共享三相同步信号以及工作相信号传输给CPU芯片，CPU芯片判断同步信号并选择工作相，FPGA芯片将本地三相同步信号采用窄脉冲方式形成共享三相同步信号并与本智能整流桥的数据信息同时传输给其他智能整流桥。
第三方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有程序代码，所述程序代码被处理器执行时，实现如上所述的数据信息和共享同步信号同时传输的方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：适用于多个智能整流桥并联输出的整流应用。智能整流桥之间通过单模光纤实现点对点通信，在运行时各个智能整流桥通过单模光纤共享同步信号及数据信息。所有智能整流桥在控制器协调下按照相同的规则选择同一路同步信号作为触发脉冲的驱动信号，同时获取其他智能整流桥的数据信息（例如：输出电压、输出电流、快熔节点状态和可控硅温度等），以实现智能诊断和智能均流等功能。本申请实现了在一个整流周期内，单模光纤即可传输共享同步信号，又可传输大量的数据信息。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例的智能整流桥示意图；
图2为本发明实施例的同步整形电路示意图；
图3为本发明实施例的智能整流桥同步信号输入示意图；
图4为本发明实施例的同步整形电路产生的相位偏差原理示意图；
图5为本发明实施例的高冗余度同步技术的实现方案原理示意图；
图6为本发明实施例的方法流程图；
图7为本发明实施例的系统示意图；
图8是本发明实施例的方法实施原理图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
术语“第一”、“第二”等仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
如图6所示，一种数据信息和共享同步信号同时传输的方法，采用单模光纤实现数据信息和共享同步信号同时传输，包括以下具体步骤：
采用单模光纤实现智能整流桥之间的点对点通信网络；
通过单模光纤实现的通信网络与所有并联的智能整流桥共享本地接入的三相同步信号和数据信息；
共享三相同步信号采用窄脉冲方式实现，数据信息采用异步串行数据方式实现；
智能整流桥协调共享三相同步信号和数据信息的传输时序，确保两种信号不叠加的同时传输。
所述通过单模光纤实现的通信网络与所有并联的智能整流桥共享本地接入的三相同步信号和数据信息中，共享三相同步信号上升沿分别与本地三相同步信号的上升沿对齐，保证同步信号的一致性。
所述共享三相同步信号采用窄脉冲方式实现的方法为，共享三相同步信号的A相共享同步信号高电平宽度为t1，共享三相同步信号的B相共享同步信号高电平宽度为2t1，共享三相同步信号的C相共享同步信号高电平宽度为3t1。
具体实施例，如图8所示，以智能整流桥1为例，单模光纤的输出信号由ABC三相共享同步信号和本桥数据信息构成，智能整流桥协调ABC三相共享同步信号和数据信息的传输时序，确保两种信号不叠加。其中ABC三相共享同步信号上升沿分别与本地ABC三相同步信号的上升沿对齐，保证同步信号的一致性，为区分ABC三相共享同步信号，A相共享同步信号高电平宽度为200ns，B相共享同步信号高电平宽度为400ns，C相共享同步信号高电平宽度为600ns；数据信息采用异步串行通信方式传输，接收端采用十六倍频采样，取中间3点的电平数大值的方式判断异步串行数据电平，故为防止将共享同步信号被误判为数据信息，共享同步信号脉冲宽度不得大于数据信息位宽度的二分之一，本发明的数据信息传输的波特率为691200bps，位周期为1.447us，是C相共享同步信号（600ns）的2.4倍，可满足在单个单模光纤中同时传输ABC三相共享同步信号和本桥数据信息的需求。
如图7所示，本申请实施例提供一种数据信息和共享同步信号同时传输的系统，所述智能整流桥协调共享三相同步信号和数据信息的传输时序，确保两种信号不叠加的同时传输具体为，为防止将共享三相同步信号被误判为数据信息，共享三相同步信号的每一相的同步信号脉冲宽度不得大于数据信息位宽度的二分之一。
包括并联连接的智能整流桥，采用单模光纤实现智能整流桥之间的点对点通信网络，通过单模光纤实现的通信网络与所有并联的智能整流桥共享本地接入的三相同步信号和数据信息，所述智能整流桥协调共享三相同步信号和数据信息的传输时序，确保两种信号不叠加的同时传输。
所述智能整流桥包括智能整流桥控制器，所述智能整流桥控制器包括FPGA芯片和CPU芯片，所述FPGA芯片通过单模光纤接收其他智能整流桥发送过来的共享三相同步信号和数据信息，所述FPGA芯片还接入本地三相同步信号，所述FPGA芯片将接入的本地三相同步信号、共享三相同步信号以及工作相信号传输给CPU芯片，CPU芯片判断同步信号并选择工作相，FPGA芯片将本地三相同步信号采用窄脉冲方式形成共享三相同步信号并与本智能整流桥的数据信息同时传输给其他智能整流桥。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有程序代码，所述程序代码被处理器执行时，实现如上所述的数据信息和共享同步信号同时传输的方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器 (CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存 (PRAM)、静态随机存取存储器 (SRAM)、动态随机存取存储器 (DRAM)、其他类型的随机存取存储器 (RAM)、只读存储器 (ROM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘 (DVD) 或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体 (transitory media)，如调制的数据信号和载波。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种数据信息和共享同步信号同时传输的方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
采用单模光纤实现智能整流桥之间的点对点通信网络；
通过单模光纤实现的通信网络与所有并联的智能整流桥共享本地接入的三相同步信号和数据信息；
共享三相同步信号采用窄脉冲方式实现，数据信息采用异步串行数据方式实现；
智能整流桥协调共享三相同步信号和数据信息的传输时序，确保两种信号不叠加的同时传输；
所述通过单模光纤实现的通信网络与所有并联的智能整流桥共享本地接入的三相同步信号和数据信息中，共享三相同步信号上升沿分别与本地三相同步信号的上升沿对齐，保证同步信号的一致性；
所述共享三相同步信号采用窄脉冲方式实现的方法为，共享三相同步信号的A相共享同步信号高电平宽度为t1，共享三相同步信号的B相共享同步信号高电平宽度为2t1，共享三相同步信号的C相共享同步信号高电平宽度为3t1；
所述智能整流桥协调共享三相同步信号和数据信息的传输时序，确保两种信号不叠加的同时传输具体为，为防止将共享三相同步信号被误判为数据信息，共享三相同步信号的每一相的同步信号脉冲宽度不得大于数据信息位宽度的二分之一。
2.一种数据信息和共享同步信号同时传输的系统，采用权利要求1的方法，其特征在于，包括并联连接的智能整流桥，采用单模光纤实现智能整流桥之间的点对点通信网络，通过单模光纤实现的通信网络与所有并联的智能整流桥共享本地接入的三相同步信号和数据信息，所述智能整流桥协调共享三相同步信号和数据信息的传输时序，确保两种信号不叠加的同时传输。
3.根据权利要求2所述的一种数据信息和共享同步信号同时传输的系统，其特征在于，所述智能整流桥包括智能整流桥控制器，所述智能整流桥控制器包括FPGA芯片和CPU芯片，所述FPGA芯片通过单模光纤接收其他智能整流桥发送过来的共享三相同步信号和数据信息，所述FPGA芯片还接入本地三相同步信号，所述FPGA芯片将接入的本地三相同步信号、共享三相同步信号以及工作相信号传输给CPU芯片，CPU芯片判断同步信号并选择工作相，FPGA芯片将本地三相同步信号采用窄脉冲方式形成共享三相同步信号并与本智能整流桥的数据信息同时传输给其他智能整流桥。
4.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有程序代码，所述程序代码被处理器执行时，实现如权利要求1所述的数据信息和共享同步信号同时传输的方法的步骤。
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