本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種控制系統(tǒng)中各子系統(tǒng)工作的同步檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，基于全控型半導(dǎo)體器件的換流器廣泛應(yīng)用于新能源發(fā)電以及柔性交直流輸電領(lǐng)域。該種類型的換流器動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，控制靈活，但是對(duì)控制的實(shí)行性也提出了較高的要求，因此設(shè)計(jì)高速可靠的控制系統(tǒng)對(duì)控制性能非常重要。

在小功率應(yīng)用領(lǐng)域，控制系統(tǒng)中的采樣、控制和驅(qū)動(dòng)等環(huán)節(jié)通常由同一塊處理器完成，各個(gè)環(huán)節(jié)天然同步，實(shí)時(shí)性較好。但是隨著電力電子技術(shù)在大功率應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，一塊處理器的處理能力已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，需要將控制系統(tǒng)中的各環(huán)節(jié)獨(dú)立并分割成不同子系統(tǒng)。目前最常用的分割方案是將控制系統(tǒng)分割成采樣子系統(tǒng)、運(yùn)算子系統(tǒng)和執(zhí)行子系統(tǒng)，上述三個(gè)子系統(tǒng)又可以繼續(xù)分割。但是無(wú)論采樣哪種分割方式，各個(gè)子系統(tǒng)之間都應(yīng)在一定程度上保持同步。

當(dāng)運(yùn)算子系統(tǒng)與執(zhí)行子系統(tǒng)標(biāo)稱執(zhí)行周期一致時(shí)，如果不同步就會(huì)導(dǎo)致通訊數(shù)據(jù)的丟幀或者重幀，當(dāng)通訊數(shù)據(jù)中包含交流分量時(shí)，丟幀相當(dāng)于交流分量相位的突變，重幀相當(dāng)于交流分量相位的不變，而交流分量的相位應(yīng)該是一個(gè)漸變的過(guò)程，所以通訊數(shù)據(jù)的丟幀和重幀都會(huì)給控制系統(tǒng)帶來(lái)擾動(dòng)，從而給被控對(duì)象帶來(lái)擾動(dòng)。當(dāng)運(yùn)算子系統(tǒng)與執(zhí)行子系統(tǒng)標(biāo)稱執(zhí)行周期不一致時(shí)，通訊數(shù)據(jù)必然會(huì)周期性的丟幀或者重幀，丟幀或重幀的周期等于控制運(yùn)算子系統(tǒng)與執(zhí)行子系統(tǒng)標(biāo)稱執(zhí)行周期的最小公倍數(shù)，這個(gè)最小公倍數(shù)稱為固有擾動(dòng)周期，此時(shí)給相位帶來(lái)的是高頻的小擾動(dòng)，如果不同步就會(huì)導(dǎo)致在特定的固有擾動(dòng)周期里連續(xù)出現(xiàn)丟幀或者重幀，擾動(dòng)得到累加，從而形成較大的擾動(dòng)。

目前關(guān)于如何實(shí)現(xiàn)同步的方法有很多，但是關(guān)于同步檢測(cè)的方法鮮有報(bào)道，因此有必要尋找一種實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的同步檢測(cè)方法，能準(zhǔn)確地檢測(cè)出是否同步，方便定位出被控對(duì)象擾動(dòng)與同步的關(guān)系，本案由此產(chǎn)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的，在于提供一種同步檢測(cè)方法，其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，能準(zhǔn)確地檢測(cè)出是否同步，方便定位出被控對(duì)象擾動(dòng)與同步的關(guān)系。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種同步檢測(cè)方法，適用于閉環(huán)系統(tǒng)，所述閉環(huán)系統(tǒng)包含采樣子系統(tǒng)、運(yùn)算子系統(tǒng)、執(zhí)行子系統(tǒng)和被控對(duì)象；運(yùn)算子系統(tǒng)向執(zhí)行子系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)包含閉環(huán)系統(tǒng)正常運(yùn)行的必要的發(fā)送閉環(huán)數(shù)據(jù)A1和附加的發(fā)送開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)B1，執(zhí)行子系統(tǒng)從運(yùn)算子系統(tǒng)接收到的數(shù)據(jù)包含接收閉環(huán)數(shù)據(jù)A2和接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)B2，同步檢測(cè)的步驟如下：

(1)執(zhí)行子系統(tǒng)將接收閉環(huán)數(shù)據(jù)A2按照正常運(yùn)行的邏輯處理并下發(fā)給被控對(duì)象，記錄被控對(duì)象狀態(tài)量的擾動(dòng)以及擾動(dòng)時(shí)刻；

(2)執(zhí)行子系統(tǒng)將接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)B2處理后記錄接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)的異?，F(xiàn)象以及異常時(shí)刻；

(3)根據(jù)被控對(duì)象狀態(tài)量的擾動(dòng)時(shí)刻和接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)B2的異常時(shí)刻來(lái)查找對(duì)應(yīng)時(shí)刻的被控對(duì)象狀態(tài)量波形和接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)錄波；

如果沒(méi)有出現(xiàn)被控對(duì)象狀態(tài)量的擾動(dòng)時(shí)刻說(shuō)明閉環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行正常；如果被控對(duì)象狀態(tài)量的擾動(dòng)時(shí)刻與接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)B2的異常時(shí)刻不一致，說(shuō)明同步異常沒(méi)有引起被控對(duì)象狀態(tài)量的擾動(dòng)，閉環(huán)系統(tǒng)中的其他環(huán)節(jié)有異常，需要進(jìn)一步排查；如果擾動(dòng)時(shí)刻與異常時(shí)刻一致，說(shuō)明擾動(dòng)由同步異常引起，需要優(yōu)化同步方法。

上述發(fā)送開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)B1為體現(xiàn)發(fā)送時(shí)刻的自產(chǎn)的數(shù)據(jù)。

上述被控對(duì)象狀態(tài)量為電容電壓、電感電流或者兩者合成量。

采用上述方案后，本發(fā)明通過(guò)在發(fā)送數(shù)據(jù)中增加發(fā)送開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)B1，在執(zhí)行子系統(tǒng)接收到的數(shù)據(jù)中增加接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)B2，具有以下有益效果：

(1)利用原有通道實(shí)現(xiàn)同步檢測(cè)功能，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單；

(2)通訊數(shù)據(jù)中包含開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)和閉環(huán)數(shù)據(jù)，可以直觀準(zhǔn)確定位被控對(duì)象擾動(dòng)與同步的關(guān)系。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所適用的閉環(huán)系統(tǒng)架構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明的原理圖；

圖3是標(biāo)稱執(zhí)行周期相等的同步檢測(cè)示意圖；

圖4是標(biāo)稱執(zhí)行周期不等的同步檢測(cè)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明提供一種同步檢測(cè)方法，適用于閉環(huán)系統(tǒng)，所述閉環(huán)系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示，包括采樣子系統(tǒng)、運(yùn)算子系統(tǒng)、執(zhí)行子系統(tǒng)和被控對(duì)象，被控對(duì)象狀態(tài)量可以是電容電壓、電感電流，或電容電壓和電感電流兩者的合成量；其中，運(yùn)算子系統(tǒng)向執(zhí)行子系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)除了現(xiàn)有的閉環(huán)系統(tǒng)正常運(yùn)行的必要的發(fā)送閉環(huán)數(shù)據(jù)A1，還包含附加的發(fā)送開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)B1，該發(fā)送開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)B1為體現(xiàn)發(fā)送時(shí)刻的自產(chǎn)的數(shù)據(jù)；而執(zhí)行子系統(tǒng)從運(yùn)算子系統(tǒng)接收到的數(shù)據(jù)，除了現(xiàn)有的接收閉環(huán)數(shù)據(jù)A2，還包含接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)B2；同步檢測(cè)的步驟如下：

(1)執(zhí)行子系統(tǒng)將接收閉環(huán)數(shù)據(jù)A2按照正常運(yùn)行的邏輯處理并下發(fā)給被控對(duì)象，記錄被控對(duì)象狀態(tài)量的擾動(dòng)以及擾動(dòng)時(shí)刻；

(2)執(zhí)行子系統(tǒng)將接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)B2處理后記錄接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)的異常現(xiàn)象以及異常時(shí)刻；

(3)根據(jù)被控對(duì)象狀態(tài)量的擾動(dòng)時(shí)刻和接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)B2的異常時(shí)刻來(lái)查找對(duì)應(yīng)時(shí)刻的被控對(duì)象狀態(tài)量波形和接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)錄波。

有如下幾種情況：如果沒(méi)有出現(xiàn)被控對(duì)象狀態(tài)量的擾動(dòng)時(shí)刻，說(shuō)明閉環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行正常；如果被控對(duì)象狀態(tài)量的擾動(dòng)時(shí)刻與接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)B2的異常時(shí)刻不一致，說(shuō)明同步異常沒(méi)有引起被控對(duì)象狀態(tài)量的擾動(dòng)，閉環(huán)系統(tǒng)中的其他環(huán)節(jié)有異常，需要進(jìn)一步排查；如果擾動(dòng)時(shí)刻與異常時(shí)刻一致，說(shuō)明擾動(dòng)由同步異常引起，需要優(yōu)化同步方法。

發(fā)送開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)B1的格式與運(yùn)算子系統(tǒng)標(biāo)稱執(zhí)行周期T₁和執(zhí)行子系統(tǒng)標(biāo)稱執(zhí)行周期T₂有關(guān)，T₁與T₂的最小公倍數(shù)為T(mén)₃，即T₃＝N₁T₁＝N₂T₂，T₁與T₂的公倍數(shù)為T(mén)₄，T₄是T₃的N₃倍，即T₄＝N₃T₃，其中N₁、N₂、N₃為正整數(shù)，N₁N₃≥2。發(fā)送開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)為周期性的階梯波，每個(gè)臺(tái)階對(duì)應(yīng)T₁，每個(gè)周期等于T₄，對(duì)應(yīng)N₁N₃個(gè)臺(tái)階。

接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)B2的處理方法為，創(chuàng)建一個(gè)滑動(dòng)窗口，窗口寬度為N₂N₃，窗 口中記錄的是當(dāng)前時(shí)刻之前的N₂N₃個(gè)接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)，將窗口中的N₂N₃個(gè)數(shù)據(jù)求和并與前一時(shí)刻的求和對(duì)比，如果相等則說(shuō)明接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)正常，如果不相等則說(shuō)明接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)異常，記錄該異常時(shí)刻。

當(dāng)T₁＝T₂時(shí)，N₁＝N₂＝1，可令N₃＝2，發(fā)送開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)為0、1的方波，接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)處理方法為連續(xù)兩個(gè)接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)求和并與前一周期對(duì)比。如果同步成功，那么連續(xù)兩個(gè)接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)之和恒為1；如果同步不成功，如圖3所示，那么同步異常時(shí)刻的連續(xù)兩個(gè)接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)之和則不等于1。

當(dāng)T₁＝T₂時(shí)，如圖4(a)所示，T₄＝T₃＝4T₁＝5T₂，發(fā)送開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)為周期性的階梯波，每個(gè)周期依次為0、1、2、3，接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)處理方法為連續(xù)5個(gè)接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)求和并與前一周期對(duì)比。如果同步成功，那么每隔T₄就會(huì)重幀一次且重幀的數(shù)據(jù)恒定，連續(xù)5個(gè)接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)之和不變；如果同步不成功，那么重幀的數(shù)據(jù)并不相同，重幀的周期也不等于T₄，連續(xù)5個(gè)接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)之和并不恒定。

當(dāng)T₁＝T₂時(shí)，如圖4(b)所示，T₄＝T₃＝6T₁＝5T₂，發(fā)送開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)為周期性的階梯波，每個(gè)周期依次為0、1、2、3、4、5，接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)處理方法為連續(xù)5個(gè)接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)求和并與前一周期對(duì)比。如果同步成功，那么每隔T₄就會(huì)丟幀一次且丟幀的數(shù)據(jù)恒定，連續(xù)5個(gè)接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)之和不變；如果同步不成功，那么重幀的數(shù)據(jù)并不相同，重幀的周期也不等于T₄，連續(xù)5個(gè)接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)之和并不恒定。

綜上，本發(fā)明一種同步檢測(cè)方法，通過(guò)在運(yùn)算子系統(tǒng)向執(zhí)行子系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)中增加發(fā)送開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)B1，執(zhí)行子系統(tǒng)除了接收常規(guī)的接收閉環(huán)數(shù)據(jù)A2，還接收接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)B2，根據(jù)接收開(kāi)環(huán)數(shù)據(jù)的正常與否來(lái)判斷同步成功與否，并給出相應(yīng)的處理方案，實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)單，能夠直觀準(zhǔn)確定位被控對(duì)象擾動(dòng)與同步的關(guān)系。

以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。