СПОСОБ И УСТРОЙСТВО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКА ДЛЯ ИСТОЧНИКА ПОСТОЯННОГО ТОКА
METHOD AND DEVICE OF CURRENT DISTRIBUTION FOR DIRECT-CURRENT SOURCE

Область техники
Настоящее изобретение относится к технологии энергоснабжения телекоммуникаций, и, в частности, к способу обработки и устройству для обеспечения равномерного распределения выходной нагрузки при параллельном соединении большого количества выпрямляющих модулей.
Описание известного уровня техники
С развитием технологии связи также постепенно растет спрос на источники энергии для данной технологии, и в системе используется схема параллельного соединения модулей для адаптации к потребности в энергии, кроме того, она может включать дублирующие модули питания для повышения надежности при увеличении мощности. Однако, для внедрения параллельного соединения выпрямляющих модулей питания, необходимо преодолеть проблему, которая заключается в распределении между выпрямляющими модулями различных нагрузок, вызванных неидентичными параметрами оборудования выпрямляющих модулей. Различные нагрузки выпрямляющих модулей делают величину выходного тока каждого модуля различной, и надежность системы снижается, так как часть выпрямляющих модулей имеет большие нагрузки, а некоторые - меньшие нагрузки. Для решения проблемы равного распределения нагрузки требуется выполнять управление распределением тока. Способ внедрения управления распределением тока содержит аналоговый режим и цифровой режим. Так как распределение выпрямленного тока, которое осуществляется аналоговым режимом, имеет недостаток, который заключается в низкой точности, вызванной шиной, которая подвержена воздействию различных условий и нуждается в распределении тока, и ограниченным количеством параллельных подключений и так далее, постепенно возникает решение, которое заключается в цифровом режиме распределения тока.
В настоящее время цифровое осуществление распределения выпрямленного тока включает два основных типа: один представляет собой способ среднего тока, то есть, каждый выпрямляющий модуль отправляет выходной ток локального узла посредством связи, и затем каждый выпрямитель получает выходной ток от всех выпрямителей в системе и рассчитывает средний ток, который берется в качестве контрольного при управлении распределением тока. Другой тип представляет собой способ "ведущего-ведомого", то есть система содержит ведущее устройство, которое отправляет ток локального узла посредством связи, и другие выпрямители являются ведомыми устройствами, которые следуют значению тока ведущего устройства для обеспечения распределения тока.
В способе среднего тока необходимо получать выходные токи всех выпрямляющих модулей в параллельной системе, и коммуникационный траффик также увеличивается при увеличении количества параллельных соединений. Если количество параллельных соединений равно N, коммуникационный трафик составляет N/2, что оказывает сильное воздействие на связь и является ограничивающим фактором увеличения количества параллельных соединений.
В способе "ведущего-ведомого" только ведущее устройство отправляет ток, что никак не зависит от количества параллельных соединений, при этом количество параллельных соединений теоретически не ограничено и связано с ослаблением сигнала в физических каналах связи. Однако, в этом способе, из-за наличия ведущего устройства, при отказе ведущего устройства распределение тока прекратится. Для того чтобы устранить указанную проблему, необходимо применить сложный механизм обнаружения неисправностей.
Краткое описание изобретения
Настоящее изобретение решает техническую проблему, которая заключается в предоставлении способа и устройства распределения тока для источника постоянного тока (DC), и, в частности, предоставлении схемы обработки распределения тока для источника постоянного тока (DC) с небольшим коммуникационным траффиком, отсутствием ведущих и ведомых устройств и простым управлением, принимая во внимание недостатки существующей технологии, которые заключаются в большом коммуникационном траффике или наличии ведущего устройства и сложной обработки в цифровом режиме распределения тока.
Для решения вышеуказанной технической проблемы настоящее изобретение предоставляет способ распределения тока для источника постоянного тока (DC), при этом данный способ включает:
принятие последнего определенного тока шины в качестве контрольного тока для осуществления управления распределением тока в отношении тока локального узла; и
расчет и синхронизацию времени отправки тока локального узла в соответствии с последним определенным током шины, током локального узла, и заданным соответствующим отношением между разницей между током локального узла и током шины, и временем отправки тока локального узла, и, в случае, если в течение времени синхронизации новый ток шины не определен, отправку тока локального узла в качестве нового тока шины в шину но истечении времени синхронизации.
Предпочтительно вышеуказанный способ дополнительно характеризуется тем, что
заданное соответствующее отношение между разницей между током локального узла и током шины, и временем отправки тока локального узла составляет
dc
bus
e
r
s
где I является током локального узла, I является током шины, Iявляется разницей между током локального узла и током шины, T является установленным периодом времени, T является временем отправки тока локального узла и K является временным коэффициентом.
Предпочтительно, вышеуказанный способ дополнительно характеризуется тем, что
перед этапом принятия последнего определенного тока шины в качестве контрольного тока для осуществления управления распределением тока локального узла, способ дополнительно включает
обработку тока локального узла посредством выборки, аналогово-цифрового (A/D) преобразования и калибровки.
Предпочтительно, вышеуказанный способ дополнительно характеризуется тем, что
синхронизация времени отправки тока локального узла является синхронизацией рассчитанного времени отправки тока локального узла на основании синхронизирующего генератора.
Для решения вышеуказанной технической проблемы, настоящее изобретение предоставляет устройство распределения тока для источника постоянного тока (DC), при этом указанное устройство распределения тока содержит модуль управления постоянным током (DC) и модуль регулировки тока шины, где
модуль управления постоянным током (DC) сконфигурирован таким образом, чтобы принимать ток шины, определенный последним посредством модуля регулировки тока шины, в качестве контрольного тока для осуществления управления распределением тока в отношении тока локального узла; и
модуль регулировки тока шины сконфигурирован таким образом, чтобы определять ток шины и ток локального узла, и рассчитывать и синхронизировать время отправки тока локального узла в соответствии с последним определенным током шины, током локального узла, и заданным соответствующим отношением между разницей тока локального узла и тока шины, и временем отправки тока локального узла, и в случае, если в течение времени синхронизации новый ток шины не определен, отправлять ток локального узла в качестве нового тока шины в шину по истечении времени синхронизации.
Предпочтительно, вышеуказанный способ может дополнительно характеризоваться тем, что модуль регулировки тока шины содержит устройство обработки сигнала, устройство позиционирования тока, устройство управления синхронизацией отправки и устройство связи, причем,
устройство обработки сигнала содержит аппаратную схему выборки и схему аналого-цифрового (A/D) преобразования, и сконфигурировано таким образом, чтобы выполнять выборку и аналого-цифровое (A/D) преобразование сигналов напряжения постоянного тока (DC) и величины постоянного тока (DC), полученных из локального узла;
устройство позиционирования тока сконфигурировано таким образом, чтобы рассчитывать время отправки тока локального узла в соответствии с током шины, определенным последним посредством устройства связи, и током локального узла, определенным последним посредством устройства обработки сигнала, и заданным соответствующим отношением между разницей между током локального узла и током шины, и временем отправки тока локального узла;
устройство управления синхронизацией отправки содержит таймер и сконфигурировано таким образом, чтобы синхронизировать время отправки тока локального узла, рассчитанного устройством позиционирования тока, и определять получен ли ток шины от устройства связи в течение времени синхронизации таймера, если результатом определения является «да», то устройство останавливает и перезапускает таймер; если результатом определения является «нет», то устройство получает ток локального узла от устройства позиционирования тока и отправляет ток локального узла к устройству связи по не течении времени таймера;
устройство связи сконфигурировано таким образом, чтобы получать ток шины от коммуникационной шины и затем отправлять ток шины к устройству позиционирования тока и устройству управления постоянным током (DC), и отправлять ток локального узла, переданный от устройства управления синхронизацией отправки, к коммуникационной шине в качестве нового тока шины.
Предпочтительно, вышеуказанный способ дополнительно характеризуется тем, что
заданное соответствующее отношение между разницей между током локального узла и током шины, и временем отправки тока локального узла составляет
dc
bus
e
r
s
где I является током локального узла, I является током шины, Iявляется разницей между током локального узла и током шины, T является установленным периодом времени, T является временем отправки тока локального узла и К является временным коэффициентом.
Предпочтительно, вышеуказанный способ дополнительно характеризуется тем, что
устройство обработки сигнала дополнительно сконфигурировано таким образом, чтобы выполнить калибровку сигнала напряжения и сигнала тока, полученных после аналого-цифрового (A/D) преобразования.
Предпочтительно, вышеуказанный способ дополнительно характеризуется тем, что
модуль управления постоянным током (DC) содержит компаратор и контур управления выходным током выпрямителя (PI), при этом
компаратор сконфигурирован таким образом, чтобы принимать ток шины, определенный последним посредством устройства связи в качестве контрольного тока для сравнения с током локального узла, определенным последним посредством устройства обработки сигнала; и
PI сконфигурирован таким образом, чтобы осуществлять контроль ошибок согласно результату сравнения, полученному от компаратора.
Предпочтительно, вышеуказанный способ дополнительно характеризуется тем, что
устройство управления синхронизацией отправки сконфигурировано таким образом, чтобы выполнять синхронизацию на основании синхронизирующего генератора. Согласно способу распределения тока и устройству для источника постоянного тока (DC), предоставленным настоящим изобретением, и по сравнению с существующей технологией, параллельной системе необходимо лишь отправлять выходной ток от одного выпрямителя для обеспечения управления распределением тока. В то же время, система может автоматически генерировать выпрямитель, который отправляет ток шины, не содержит ведущего устройства, и не должен выполнять какую-либо обработку при отказе ведущего устройства, что позволяет избежать снижения производительности распределения тока, вызванного переключением ведущего устройства и действиями такими, как конкурирующий механизм ведущего устройства в отношении ведущего устройства. Кроме того, управлению распределением тока необходимо лишь получать ток шины в любое время, поэтому коммуникационный траффик значительно снижается по сравнению с коммуникационным траффиком, необходимым в режиме, где требуется ток каждого выпрямителя согласно способу среднего тока, и коммуникационный траффик не будет увеличиваться при увеличении параллельных соединений, благодаря чему количество параллельных соединений не ограничено связью. Способ распределения тока обладает как преимуществами низкого коммуникационного траффика режима "ведущий-ведомый", так и преимуществами простого управления режима среднего тока, что снижает сложность разработки системы и улучшает надежность системы.
Краткое описание графических материалов
На фиг.1 представлена блок-схема устройства распределения тока для источника постоянного тока (DC) согласно примеру настоящего изобретения.
На фиг.2 представлена блок-схема способа распределения тока для источника постоянного тока (DC) согласно примеру настоящего изобретения.
На фиг.3 представлена принципиальная схема управления распределением тока устройства управления постоянным током (DC) согласно настоящему изобретению.
На фиг.4 представлена принципиальная схема выпрямляющих модулей, соединенных параллельно.
Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения
Техническая схема настоящего изобретения будет подробно описана ниже, в сочетании с сопроводительными графическими материалами.
На фиг.1 изображено устройство распределения тока для источника постоянного тока (DC) согласно примеру настоящего изобретения. Устройство соответственно располагается на каждом выпрямляющем модуле в параллельном соединении и используется для управления выводом выпрямляющего модуля, на котором расположено устройство, благодаря чему обеспечивается распределение тока каждого выпрямляющего модуля в параллельном соединении, и устройство содержит модуль 11 управления постоянным током (DC) и модуль 12 регулировки тока шины, где:
модуль 11 управления постоянным током (DC) сконфигурирован таким образом, чтобы принимать ток шины, определенный последним посредством модуля 12 регулировки тока шины, в качестве контрольного тока для осуществления управления распределением тока в отношении тока локального узла;
модуль 12 регулировки тока шины сконфигурирован таким образом, чтобы определять ток шины и ток локального узла, и рассчитывать и синхронизировать время отправки тока локального узла в соответствии с последним определенным током шины, током локального узла, и заданным соответствующим отношением между разницей тока локального узла и тока шины, и временем отправки тока локального узла, и, в случае, если в течение времени синхронизации новый ток шины не определен, отправлять ток локального узла в качестве нового тока шины в шину по истечении времени синхронизации.
Кроме этого, модуль 12 регулировки тока шины дополнительно разделен на устройство 121 обработки сигнала, устройство 122 позиционирования тока, устройство 123 управления синхронизацией отправки и устройство 124 связи.
Устройство 121 обработки сигнала содержит аппаратную схему выборки и схему аналого-цифрового (A/D) преобразования, причем аппаратная схема выборки сконфигурирована таким образом, чтобы выполнять выборку сигналов напряжения постоянного тока (DC) и величины постоянного тока (DC), полученных из локального узла, а схема аналого-цифрового (A/D) преобразования сконфигурирована таким образом, чтобы выполнять аналого-цифровое (A/D) преобразование выборки сигналов напряжения и тока, полученных от аппаратной схемы выборки. Устройство 121 обработки сигнала также сконфигурировано таким образом, чтобы выполнять калибровку сигнала напряжения и сигнала тока, полученных после аналого-цифрового (A/D) преобразования. Калибровка относится к определению диапазонов целых и десятичных дробей данных, посредством этого упрощается выполнение обработки десятичных дробей и улучшается точность управления.
Устройство 12 позиционирования тока сконфигурировано таким образом, чтобы рассчитывать время отправки тока локального узла в соответствии с током шины, определенным последним посредством устройства 124 связи, и током локального узла, определенным последним посредством устройства 121 обработки сигнала, и заданным соответствующим отношением между разницей между током локального узла и током шины, и временем отправки тока локального узла, тем самым конвертируя сигнал тока в сигнал времени и затем отправляя рассчитанное время отправки тока локального узла в устройство 123 управления синхронизацией отправки.
Устройство 123 управления синхронизацией отправки содержит таймер и сконфигурировано таким образом, чтобы запускать таймер при получении времени отправки тока локального узла, отправленного устройством 122 позиционирования тока, где время синхронизации является временем отправки тока локального узла, полученным устройством управления синхронизацией отправки 123, и определять получен ли ток шины от устройства связи 124 в течение времени синхронизации таймера, если результат определения положительный, устройство останавливает и перезапускает таймер; в другом случае устройство получает ток локального узла от устройства 122 позиционирования тока и отправляет ток локального узла к устройству 124 связи по истечении времени таймера. Предпочтительно, устройство 123 управления синхронизацией отправки выполняет синхронизацию на основании синхронизирующего генератора.
Устройство 124 связи сконфигурировано таким образом, чтобы получать ток шины от коммуникационной шины и затем отправлять ток шины к устройству 122 позиционирования тока и модулю 11 управления постоянным током (DC), и отправлять ток, переданный от устройства 123 управления синхронизацией отправки, к коммуникационной шине в качестве нового тока шины.
Модуль 11 управления постоянным током (DC) содержит компаратор и контур управления выходным током выпрямителя (PI), при этом компаратор принимает ток шины, определенный последним посредством устройства 124 связи, в качестве контрольного тока для сравнения с током локального узла, определенным последним посредством устройства 121 обработки сигнала; и PI осуществляет контроль ошибок согласно результату сравнения, полученному от компаратора, для того, чтобы ток локального узла повторял ток шины, благодаря чему достигается функция распределения тока.
Рассмотрим фиг.2, на которой представлен способ, использующий устройство распределения тока, представленное на фиг.1, для осуществления распределения тока согласно примеру настоящего изобретения, при этом способ содержит следующие этапы.
На этапе S201 непрерывно выполняют выборку и аналого-цифровое (A/D) преобразование сигналов напряжения постоянного тока (DC) и величины постоянного тока (DC), полученных от локального устройства.
После выполнения аналого-цифрового (A/D) преобразования сигналов выборки напряжения и тока, также можно выполнять калибровку для определения диапазона целых чисел и десятичных дробей полученных данных, благодаря чему может быть упрощено выполнение обработки десятичных чисел и улучшена точность управления посредством системы управления.
На этапе S202 непрерывно определяют ток шины в коммуникационной шине.
На этапе S203, после определения тока шины, определенный ток шипы принимают в качестве сигнала контрольного тока для осуществления управления распределением тока в отношении тока локального узла, полученным в ходе выборки и аналого-цифрового (A/D) преобразования; в то же время также рассчитывают время отправки тока локального узла согласно определенному току шины и току локального узла, полученному в результате выборки и аналого-цифрового (A/D) преобразования, и заданному соответствующему отношению между разницей тока локального узла и тока шины, и временем отправки тока локального узла.
Принципиальная схема принятия тока шины в качестве сигнала контрольного тока для осуществления управления распределением тока в отношении тока локального узла, полученного в ходе выборки и аналого-цифрового (A/D) преобразования, представлена на фиг.3, то есть, настоящее изобретение принимает ток шины, который заменяет выходной ток контура напряжения локального узла в существующей технологии, в качестве контрольного тока для осуществления управления распределением тока.
Заданное соответствующее отношение между разницей между током локального узла и током шины, и временем отправки тока локального узла может равняться:
dc
bus
e
r
s
где I является током локального узла, I является током шины, I является разницей между током локального узла и током шины, T является установленным периодом времени, T является временем отправки тока локального узла и К является временным коэффициентом.
e
r
r
Причина, по которой настоящее изобретение предоставляет вышеизложенную формулу, заключается в том, что рассчитанное значение I может быть как положительным, так и отрицательным, в то время как время отправки тока локального узла может быть только положительным, таким образом, при непосредственном умножении коэффициента K, может получиться число меньше нуля, но время отправки не может быть отрицательным (т.е. опережающим). Следовательно, устанавливают основное время T, увеличение и уменьшение выполняют на основании T, что гарантирует получение величины времени, превышающей ноль.
r
r
s
Кроме этого, значения T и K устанавливают согласно определенному плану действий. Например, поскольку некоторые планы действий характеризуются высокими требованиями к распределению тока, где могут устанавливать T с более высокой точностью и более низким значением и К с более высокой точностью, благодаря чему улучшается точность T.
На этапе S204 синхронизируют рассчитанное время отправки тока локального узла, и в течение времени синхронизации постоянно определяют обнаружен ли ток шины, и если новый ток шины обнаружен до окончания времени синхронизации, переходят к этапу S203, иначе переходят к этапу S205.
На этапе S205, по истечении времени синхронизации, ток локального узла направляют в коммуникационную шину в качестве нового тока шины и после этого блок-схема заканчивается.
Согласно настоящему изобретению, величина тока шины может точно равняться величине тока локального узла, но его источником является коммуникационная шина, таким образом, все выпрямители могут гарантированно иметь одинаковый ток шины.
Рассмотрим фиг.4, на которой представлена принципиальная схема выпрямляющих модулей, соединенных параллельно, на которой вводы переменного тока (АС) и выводы постоянного тока (DC) всех выпрямляющих модулей соединены параллельно, и соединены все выпрямляющие модули посредством коммуникационной шины CAN. Устройство распределения тока по фиг.1 устанавливают на каждый выпрямитель в параллельном соединении, и ток шины принимается в качестве контрольного тока для осуществления управления распределением тока на выходе каждого выпрямителя. В то же время, информацию выпрямителей по току быстро преобразуют в информацию о времени отправки, и ток шины регулярно обновляют в соответствии с вариациями вывода каждого выпрямителя путем регулярной отправки времени отправки. Каждое устройство распределения тока, управляющее распределением тока каждого выпрямляющего модуля в системе может использовать синхронизирующий генератор при синхронизации времени отправки, для обеспечения точности хронометража, благодаря чему обеспечивают точность управления распределением тока. Настоящее изобретение не устанавливает каких-либо ограничений относительно способа синхронизации.
Специалисту в данной области будет очевидно, что все или некоторые этапы вышеуказанного способа могут быть выполнены программой, управляющей соответствующим аппаратным обеспечением, и эта программа может храниться на запоминающем устройстве, совместимом с компьютером, таком как постоянное запоминающее устройство, диск или оптический диск и т.д. Альтернативно, все или некоторые этапы из вышеприведенных примеров также могут осуществляться с помощью одной или нескольких интегральных схем. Соответственно, каждый модуль/устройство из вышеприведенных примеров могут быть воплощены в форме аппаратного обеспечения, а также могут быть воплощены в форме функционального модуля программного обеспечения. Настоящее изобретение не ограничено какой-либо комбинацией аппаратного и программного обеспечения в специфической форме.
Очевидно, что настоящее изобретение также может быть представлено другими примерами, и специалисты в данной области могут внести соответствующие изменения и преобразования согласно настоящему изобретению, в пределах идеи и сути настоящего изобретения, и эти соответствующие изменения и преобразования должны находиться в пределах объема защиты прилагаемой формулы настоящего изобретения.
Промышленная применимость
Способ распределения тока и устройство для источника постоянного тока (DC), раскрытые в настоящем изобретении не содержат ведущего устройства и не нуждаются в выполнении обработки при отказе ведущего устройства, что позволяет избежать снижения производительности распределения тока, вызванного переключением ведущего устройства и действиями такими, как конкурирующий механизм ведущего устройства в отношении ведущего устройства. Кроме того, управлению распределением тока необходимо лишь получать ток шины в любое время, что значительно снижает коммуникационный траффик по сравнению со способом среднего тока, и коммуникационный траффик не увеличивается при увеличении количества параллельных соединений, благодаря чему количество параллельных соединений не ограничено связью. Способ распределения тока обладает как преимуществами низкого коммуникационного траффика режима "ведущий-ведомый", так и преимуществами простого управления режима среднего тока, что снижает сложность разработки системы и улучшает надежность системы.