一种变频器并联控制系统及其容错控制方法

摘要

本发明提供一种变频器并联控制系统，包括多个控制器，其中每个控制器都用于控制变频器并联结构中的一台对应的变频器；每个控制器均包括：第一输入接口，第一输出接口，第二输入接口，第二输出接口，以及一线路切换单元，所述线路切换单元用于控制所述第一输出接口和所述第二输出接口在下述三个连接状态间切换：连接本地的所述第一输入接口的状态，连接本地的所述第二输入接口的状态，以及与本地的第一输入接口和第二输入接口均断开的状态；各个控制器的第一输出接口与第一输入接口逐级串联形成内环，各个控制器的第二输出接口与第二输入接口逐级串联形成外环。本发明具有很强的容错能力，同时还具有极高的同步精度。

说明书

技术领域

本发明涉及电机及电气控制技术领域，具体地说，本发明涉及一种变频器并联控制系统及其容错控制方法。 

背景技术

变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力驱动设备，它广泛应用于冶金、石油、化工、纺织、电力、建材、煤炭等各个领域。 

随着工业的发展，单个变频器功率不足的问题越来越突出，如果将多台变频器并联，则可以有效地提高电机驱动能力。而要使多台并联的变频器同步运行，需要有统一的控制系统。 

图1示出了现有技术中的一种用变频器并联结构驱动电机的示意图，变频器并联结构中，每个变频器2连接一个对应的电阻R形成一条支路，然后再将各个支路并联，以驱动电机M工作，这种并联结构能够实现大功率的电机驱动。其中，每个变频器2均连接一控制器1。这些控制器1需要用通信线缆（例如电缆或光纤）互相连接以构成变频器并联控制系统。图2示出了现有技术中一种典型的变频器并联控制系统的结构。图中每个方框表示一个控制器，为便于描述，用方框中的数字代表控制器的级数。选择其中第1级控制器作为主控制器，其余的第2～n级控制器均作为从控制器。主控制器和从控制器均具有一个信号输出口和一个信号输入口，图中用三角形代表信号输入、输出口。主控制器的信号输出口通过通信线缆与一个从控制器的信号输入口连接，该从控制器的信号输出口再通过通信线缆与下一级从控制器的信号输入口连接，如此反复，直到连接到最后一级从控制器，即第n级控制器，最后一级从控制器的信号输出口再通过通信线缆连接主控制器的信号输入口。这样就形成了一条信号传递回路，由主控制器发出的信号能够通过该信号传递回路传递给每一级从控制器，并返回该主控制器的信号输入口，从而实现对并联结构中的所有变频器的统一控制。这种设备间连接方案不需要主控制器与每个从控制器分别连接通 信线缆，一方面使主控制器也不需要设计过多的输入、输出接口，另一方面，能够减少通信线缆的数目，缩短通信线缆的长度，便于布线且节省线缆成本。 

然而，图2的控制系统容错能力相对较低，任何一台变频器或控制器故障，或者任何一段通信线缆断路，都会造成整个控制系统失效。更进一步地，变频器并联结构往往要求极高的同步精度，因此，既要具有冗余容错能力，又要保证极高的同步精度是当前变频器并联控制技术的一大难题。 

发明内容

本发明的目的是提供一种能够克服上述技术问题的解决方案。 

本发明提供了一种变频器并联控制系统，包括至少三个控制器，所述至少三个控制器中的每个控制器都用于控制变频器并联结构中的一台对应的变频器；所述每个控制器均包括：一第一输入接口，一第一输出接口，一第二输入接口，一第二输出接口，以及一线路切换单元，所述线路切换单元用于控制所述第一输出接口在三个连接状态间切换，所述第一输出接口的三个连接状态为：连接本地的所述第一输入接口的状态，连接本地的所述第二输入接口的状态，以及与本地的第一输入接口和第二输入接口均断开的状态，所述线路切换单元还用于控制所述第二输出接口在三个连接状态间切换，所述第二输出接口的三个连接状态为：连接本地的所述第一输入接口的状态，连接本地的所述第二输入接口的状态，以及与本地的第一输入接口和第二输入接口均断开的状态； 

所述至少三个控制器按下述方式连接：将所述至少三个控制器依次记为第1级控制器，第2级控制器，……，第n级控制器，n是至少为3的整数，其中，第i级控制器的第一输出接口连接第i+1级控制器的第一输入接口，第i+1级控制器的第二输出接口连接第i级控制器的第二输入接口，i为整数且1≤i≤n-1，第n级控制器的第一输出接口连接第1级控制器的第一输入接口，第1级控制器的第二输出接口连接第n级控制器的第二输入接口。 

其中，所述每个控制器均进一步包括：一计时器，用于为本地提供时钟信息；至少一个捕捉单元，所述至少一个捕捉单元与本地的所述第一输入接口和所述第二输入接口中的至少一个连接，用于捕捉从外部输入本 地的数据的高、低电平变化时刻并记录最后一次变化时刻的时钟读数；以及一时钟校准单元；所述第1级控制器在每发出一组状态数据后，接着发出第1级控制器的捕捉单元当前所记录的所述时钟读数，对于第2至n级控制器中的每一个控制器，所述时钟校准单元用于根据本地与第1级控制器的级数差，对本地当前所记录的所述时钟读数进行延时补偿，并将延时补偿后的本地的时钟读书与接收到的第1级控制器的时钟读书进行比较，再基于比较结果调快或调慢本地的计时器，其中，2≤k≤n。 

本发明还提供了基于上述变频器并联控制系统的容错控制方法，包括下列步骤： 

1）将所述第1级控制器作为主控制器，将所述主控制器的第一输出接口置于与本地的第一输入接口和第二输入接口均断开的状态，将除所述第1级控制器外的其余控制器作为从控制器，将每个从控制器的第一输出接口置于连接本地的所述第一输入接口的状态；所述主控制器通过其第一输出接口发出状态数据，并且主控制器和每个从控制器均通过各自的第一输入接口接收所述状态数据，并向所对应的变频器输出相应的驱动波形； 

2）如果所述主控制器的第一输入接口无法接收到从所述主控制器发出的数据，则将所述主控制器的第二输出接口置于与本地的第一输入接口和第二输入接口均断开的状态，将每个从控制器的第二输出接口置于连接本地的所述第二输入接口的状态；所述主控制器通过其第二输出接口发出状态数据，并且主控制器和每个从控制器均通过各自的第二输入接口接收所述数据，并向所对应的变频器输出相应的驱动波形。 

其中，所述步骤2）中，如果所述主控制器的第二输入接口无法接收到从所述主控制器的第二输出接口发出的数据，则执行步骤3）； 

3）检测故障位置，对于位于故障位置前且离故障位置最近的控制器，将其第二输出接口置于连接本地的所述第一输入接口的状态，对于位于故障位置后且离故障位置最近的控制器，将其第一输出接口置于连接本地的所述第二输入接口的状态，并且，对于主控制器，将其第二输出接口置于连接本地的所述第二输入接口的状态；所述主控制器通过其第一输出接口发出状态数据，并且主控制器和每个从控制器均通过各自的第一输入接口接收所述状态数据，并向所对应的变频器输出相应的驱动波形。 

其中，所述变频器并联控制系统中，所述每个控制器均进一步包括：一计时器，用于为本地提供时钟信息；以及至少一个捕捉单元，所述至少 一个捕捉单元与本地的所述第一输入接口和所述第二输入接口中的至少一个连接，用于捕捉从外部输入本地的数据的高、低电平变化时刻并记录最后一次变化时刻的时钟读数； 

所述容错控制方法中，所述步骤1）、2）、3）中，所述主控制器在每发出一组状态数据后，接着发出主控制器的捕捉单元当前所记录的所述时钟读数，所述每个从控制器均根据本地与所述主控制器的级数，对本地当前所记录的所述时钟读数进行延时补偿，并将延时补偿后的本地的时钟读书与接收到的主控制器的时钟读书进行比较，再基于比较结果调快或调慢本地的计时器。 

其中，所述步骤1）中，对于第k级控制器，延时补偿是将本地当前所记录的所述时钟读数加上（n+1-k）倍的基本延时补偿量，其中，2≤k≤n,所述基本延时补偿量是信号通过一个控制器一次时的平均传输时延量。 

其中，所述步骤2）中，对于第k级控制器，延时补偿是将本地当前所记录的所述时钟读数加上（k-1）倍的基本延时补偿量，其中，2≤k≤n,所述基本延时补偿量是信号通过一个控制器一次时的平均传输时延量。 

其中，所述步骤3）中，所述检测故障位置包括： 

31）利用主控制器的第一输出接口发送测试数据，并利用主控制器的第二输入接口侦听所述第一输出接口发送的测试数据，正向逐级检测主控制器到各级从控制器的环路，直至发现故障； 

32）利用主控制器的第二输出接口发送测试数据，并利用主控制器的第一输入接口侦听所述第二输出接口发送的测试数据，反向逐级检测主控制器到各级从控制器的环路，直至发现故障； 

33）如果主控制器的第一输入接口在逐级测试到第m级控制器时接收不到测试数据，第二输入接口在逐级测试到第（m-1）级控制器时接收不到测试数据，那么判断第（m-1）级控制器与第m级控制器之间的光纤故障；如果主控制器的第一输入接口在逐级测试到第m级控制器接收不到测试数据，第二输入接口也在逐级测试到第m级控制器接收不到测试数据，那么判断第m级控制器故障，2≤m≤n。 

其中，所述步骤3）中，假设第（m-1）级控制器与第m级控制器之间的光纤故障，那么对于第k级控制器，如果2≤k≤m-1，则延时补偿是将本地当前所记录的所述时钟读数加上（2n-k-1）倍的基本延时补偿量， 如果m≤k≤n，则延时补偿是将本地当前所记录的所述时钟读数加上（n-k+1）倍的基本延时补偿量； 

假设第m级控制器故障，那么对于第k级控制器，如果2≤k≤m-1，则延时补偿是将本地当前所记录的所述时钟读数加上（2n-k-3）倍的基本延时补偿量，如果m+1≤k≤n，则延时补偿是将本地当前所记录的所述时钟读数加上（n-k+1）倍的基本延时补偿量。 

与现有技术相比，本发明具有下列技术效果： 

1、本发明的控制系统与图1的方案相比，显著提高了容错能力。 

2、本发明的控制系统能够自动诊断故障，在发生故障后自动重建信号传递回路。 

3、本发明的控制系统具有极高的同步精度（可达到10～20纳秒级别），并且在发生故障后，本发明的控制系统不仅能自动重建信号传递回路，还能保持原有的同步精度。 

4、本发明的控制系统能够自动关闭失效变频器，进而节省能源。 

附图说明

图1一种用变频器并联结构驱动电机的示意图； 

图2示出了现有技术中一种典型的变频器并联控制系统的结构图； 

图3示出了本发明一个实施例的变频器并联控制系统的结构图； 

图4～6示出了图3实施例所采用的控制器1的结构及三种内部连接状态; 

图7示出了本发明一个实施例中正常工作状态下的变频器并联控制系统的示意图； 

图8示出了本发明一个实施例中故障状态1下的变频器并联控制系统的示意图； 

图9示出了本发明一个实施例中故障状态2下的变频器并联控制系统的示意图； 

图10示出了本发明一个实施例中故障状态3下的变频器并联控制系统的示意图；以及 

图11示出了本发明一个实施例中的控制器的电路结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步地描述。 

图3示出了根据本发明的一个实施例所提供的变频器并联控制系统，包括至少三个控制器，其中每个控制器都用于控制一台对应的变频器。各变频器并联驱动电机运转，本实施例中，用变频器并联结构驱动电机的方式与图1一致，此处不再赘述。各个控制器的结构均一致，图4～6示出了图3实施例所采用的控制器1的结构及三种内部连接状态。 

如图4所示，控制器1包括：一第一输入接口11，一第一输出接口12，一第二输入接口13，一第二输出接口14，一第一线路切换单元15，以及一第一线路切换单元16。其中，第一线路切换单元15用于控制所述第一输出接口12在三个连接状态间的切换，第一输出接口12的三个连接状态分别是：连接本地的第一输入接口11的状态（如图4所示），连接本地的第二输入接口13的状态（如图5所示），以及与本地的第一输入接口11和第二输入接口13均断开的状态（如图6所示）。第二线路切换单元16用于控制所述第二输出接口14在三个连接状态间的切换，第二输出接口14的三个连接状态分别是：连接本地的第一输入接口11的状态（如图5所示），连接本地的第二输入接口13的状态（如图4所示），以及与本地的第一输入接口11和第二输入接口13均断开的状态（如图6所示）。第一线路切换单元15和第一线路切换单元16可共同构成一个总线路切换单元，这个总线路切换单元能够控制本地的信号流向。总线路切换单元中，第一线路切换单元15和第一线路切换单元16可以各自独立运作。 

仍然参考图3，该图还示出了变频器并联控制系统中各个控制器的连接关系，图中每一个方框代表一个控制器，方框之间的连接曲线代表通信线路（例如光纤）,图中用三角形代表输入接口和输出接口。为便于描述，将所述各个控制器依次记为第1级控制器，第2级控制器，……，第n级控制器，n是至少为3的整数，其中，第i级控制器的第一输出接口连接第i+1级控制器的第一输入接口，第i+1级控制器的第二输出接口连接第i级控制器的第二输入接口，i为整数且1≤i≤n-1，并且，第n级控制器的第一输出接口连接第1级控制器的第一输入接口，第1级控制器的第二输出接口连接第n级控制器的第二输入接口。特别强调，图3所示出的各个控制器的输入、输出接口中，连接在内环3上的均为第一输入或输出接口，连接在外环4上的均为第二信号输入或输出接口。 

下面结合图7～10描述图3的变频器并联控制系统的工作方法。 

图7示出了正常工作状态下的变频器并联控制系统的示意图。在正常工作状态下，将第1级控制器作为主控制器，将主控制器的第一输出接口置于与本地的第一输入接口和第二输入接口均断开的状态，将除所述第1级控制器外的其余控制器均作为从控制器，将每个从控制器的第一输出接口置于连接本地的所述第一输入接口的状态，如图7所示。在正常工作状态下，所述主控制器通过其第一输出接口发出主控制器状态数据，并且主控制器和每个从控制器均通过各自的第一输入接口接收所述主控制器状态数据。主控制器状态数据主要是变频器控制算法的一些关键输入变量，每个从控制器基于这些输入变量可以算出当前需要向本地的变频器输出的驱动波形。变频器控制算法已经是成熟技术，且与本文主旨无关，所以本文中不做赘述。主控制器和每个从控制器接收到主控制器状态数据后，各自得出相应的驱动波形并将所得出的驱动波形输出给相应的变频器（即每个控制器本地的变频器）。 

图8示出了故障状态1下的变频器并联控制系统的示意图。如果所述主控制器的第一输入接口无法接收到从所述主控制器发出的数据，表示变频器并联控制系统的内环存在故障，此时，将所述主控制器的第二输出接口置于与本地的第一输入接口和第二输入接口均断开的状态，将每个从控制器的第二输出接口置于连接本地的所述第二输入接口的状态，如图8所示。故障状态1下，主控制器通过其第二输出接口发出主控制器状态数据，并且主控制器和每个从控制器均通过各自的第二输入接口接收所述主控制器状态数据，并向所对应的变频器输出相应的驱动波形。 

如果变频器并联控制系统在建立图8所示的连接后，所述主控制器的第二输入接口还是无法接收到从所述主控制器的第二输出接口发出的数据，则说明内环和外环均出现故障，此时需要检查故障位置。从图9、图10可以看出，所检查出的故障位置可能存在两种情况，文本中分别称为故障状态2和故障状态3，如果所检查出的故障位置在第（m-1）至第m级控制器之间的光纤处，则判断此时为故障状态2，图9示出了故障状态2下的变频器并联控制系统的示意图。如果所检查出的故障位置在第m级控制器处，即第m级控制器本身故障，则判断此时为故障状态3,图10示出了故障状态3下的变频器并联控制系统的示意图。 

参考图9，在故障状态2下，对于位于故障位置前且离故障位置最近的控制器，即第（m-1）级控制器，将其第二输出接口置于连接本地的所 述第一输入接口的状态，对于位于故障位置后且离故障位置最近的控制器，即第m级控制器，将其第一输出接口置于连接本地的所述第二输入接口的状态，并且，对于主控制器，将其第二输出接口置于连接本地的第二输入接口的状态。主控制器通过其第一输出接口发出主控制器状态数据，并且主控制器和每个从控制器均通过各自的第一输入接口接收所述主控制器状态数据，并向所对应的变频器输出相应的驱动波形。 

参考图10，在故障状态3下，对于位于故障位置前且离故障位置最近的控制器，即第（m-1）级控制器，将其第二输出接口置于连接本地的所述第一输入接口的状态，对于位于故障位置后且离故障位置最近的控制器，即第（m+1）级控制器，将其第一输出接口置于连接本地的所述第二输入接口的状态，并且，对于主控制器，将其第二输出接口置于连接本地的第二输入接口的状态。主控制器通过其第一输出接口发出主控制器状态数据，并且主控制器和每个从控制器均通过各自的第一输入接口接收所述主控制器状态数据，并向所对应的变频器输出相应的驱动波形。 

在一个实施例中，变频器并联控制系统通过逐级排查来检查故障位置，包括下列步骤。 

步骤1：将主控制器（即第1级控制器）的第一输出接口置于所述与本地的第一输入接口和第二输入接口均断开的状态，将其第二输出接口也置于所述与本地的第一输入接口和第二输入接口均断开的状态。 

步骤2：将第2级控制器作为被测从控制器，将被测从控制器的第二输出接口置于连接本地的第一输入接口的状态。主控制器的第一输出接口发出测试数据，如果主控制器的第一输入接口在预设时间内接收到该测试数据，则主控制器至第2级控制器的线路正常，为方便描述，把当前的被测试从控制器的级数记为i，进入步骤3，如果主控制器的第一输入接口未在预设时间内接收到该测试数据，则进入步骤6。 

步骤3：将第i级控制器的第一输出接口置于连接本地的第一输入接口的状态，第二输出接口置于连接本地的第二输入接口的状态；将第（i+1）级控制器的第二输出接口置于连接本地的第一输入接口的状态。主控制器的第一输出接口发出测试数据，如果主控制器的第一输入接口在预设时间内接收到该测试数据，则主控制器至第（i+1）级控制器的线路正常，使变量i增加1，即令i=i+1，然后重复执行步骤3，直至主控制器的第一输入接口不能在预设时间内接收到该测试数据，此时进入步骤6。 

步骤4：将第n级控制器的第一输出接口置于所述连接本地的第二输入接口的状态，主控制器的第二输出接口发出测试数据，如果主控制器的第二输入接口在预设时间内接收到该测试数据，则主控制器至第n级控制器的线路正常，进入步骤5，为便于下文描述，把当前的被测试从控制器的级数记为（n-i+2），这与步骤3中的被测试从控制器的级数是相对应的，如果主控制器的第二输入接口未在预设时间内接收到该测试数据，则进入步骤6。 

步骤5：将第（n-i+2）级控制器的第一输出接口置于连接本地的第一输入接口的状态，第二输出接口置于连接本地的第二输入接口的状态；将第（n-i+1）级控制器的第一输出接口置于连接本地的第二输入接口的状态。主控制器的第二输出接口发出测试数据，如果主控制器的第二输入接口在预设时间内接收到该测试数据，则主控制器至第（n-i+1）级控制器的线路正常，使变量i增加1，即令i=i+1，然后重复执行步骤5，直至主控制器的第二输入接口不能在预设时间内接收到该测试数据，此时进入步骤6。 

上述步骤2、3是正向的逐级检测，步骤3、4是反向的逐级检测，为节省时间，正向的逐级检测和反向的逐级检测可以同步进行。 

步骤6：如果主控制器的第一输入接口在逐级测试到第m级控制器时接收不到测试数据，第二输入接口在逐级测试到第（m-1）级控制器时接收不到测试数据，那么判断第（m-1）级控制器与第m级控制器之间的光纤故障，当前状态属于故障状态2。如果主控制器的第一输入接口在逐级测试到第m级控制器接收不到测试数据，第二输入接口也在逐级测试到第m级控制器接收不到测试数据，那么判断第m级控制器故障，当前状态属于故障状态3。如果主控制器的第一输入接口在逐级测试到第m级控制器时接收不到测试数据，第二输入接口在逐级测试到第（m+1）或以上级控制器时接收不到测试数据，则超出本实施例的控制系统的容错范围，控制系统报故障并停止工作。 

进一步地，如果变频器并联结构的同步精度不足，可能会引起变频器间电流尖峰及环流，严重的电流尖峰可直接损坏功率器件，环流则使得并联的变频器功率分配不均，导致并联驱动能力受到限制并加速部分变频器的老化。因此，变频器并联结构往往要求极高的同步精度。 

根据本发明的一个实施例，提供了一种具有极高的同步精度的变频器并联控制系统，它在前述实施例的变频器并联控制系统的基础上，在每个 控制器上增加了一些新的部件。具体地，本实施例中，每个控制器均进一步包括：一计时器，用于为本地提供时钟信息；一捕捉单元，它与本地的所述第一输入接口和所述第二输入接口中的至少一个连接，用于捕捉从外部输入本地的数据的高、低电平变化时刻并记录最后一次变化时刻的时钟读数；以及一时钟校准单元。该变频器并联控制系统在正常工作状态下，每一次电平变化均会促使捕捉单元记录一次当前时钟读数，那么在主控制器发完一组数据后，所有控制器都会记录最后一次电平变化时刻的时钟读数。这样，主控制器发出一组主控制器状态数据后，再接着发出主控制器的捕捉单元当前所记录的所述时钟读数，对于第2至n级控制器中的每一个控制器，时钟校准单元根据本地与第1级控制器的级数差，对本地当前所记录的所述时钟读数进行延时补偿，并将延时补偿后的本地的时钟读数与接收到的第1级控制器的时钟读数进行比较，再基于比较结果调快或调慢本地的计时器。 

更进一步地，根据本发明的一个实施例，变频器并联控制系统中，每个控制器均进一步包括一控制单元，控制单元中内置计时器和缓存单元。如图11所示，控制单元包括下述接口：连接第一输入接口11的第一信号接收接口RX1和第一输入信号捕捉接口Cap1，连接第一输出接口12的第一信号发送接口TX1，连接第二输入接口13的第二信号接收接口RX2和第二输入信号捕捉接口Cap2，连接第二输出接口14的第二信号发送接口TX2。其中，第一信号接收接口RX1、第二信号接收接口RX2用于接收前一级控制器传来的主控制器状态数据，第一输入信号捕捉接口Cap1、第二输入信号捕捉接口Cap2用于捕捉前一级设备传来信号的高低电平变化（可根据信号上升沿或下降沿捕捉）的时刻，信号捕捉接口和缓存单元相结合，即可实现前文中所述的捕捉单元的功能。本实施例中具有第一输入信号捕捉接口Cap1和第二输入信号捕捉接口Cap2两个信号捕捉接口，它们分别与缓存单元结合，即可构成两个前文中所述的捕捉单元。 

进一步地，第一、第二输入接口均为光信号输入口，第一、第二输出接口均为光信号输出口。光信号输入口中内置光接收器，可以把所接收的光信号转换为电信号。光信号输出口中内置光发射器，可以把电信号转换为光信号。光接收器和光发射器构成一对光耦。在从控制器内部，光接收器和光发射器通过电路连接，形成信号线路。 

仍然参考图11，控制器1还进一步包括三个三态门15a，15b，15c， 这三个三态门15a，15b，15c组成前文所述的第一线路切换单元15。其中，三态门15a用于控制第一输出接口12与第一输入接口11之间信号线路的通断，三态门15b用于控制第一输出接口12与第一信号发送接口TX1之间信号线路的通断，三态门15c用于控制第一输出接口12与第二输入接口13之间信号线路的通断。两个三态门15a、15b的使能均由控制单元的针脚I/O1控制，并且这两个三态门15a、15b中，一个为高电平使能，另一个为低电平使能，这样有利于节省控制单元的I/O针脚数目。第三个三态门使能由控制单元的针脚I/O3控制。这样就可以使得，第一输出接口12在同一时刻只能连通第一输入接口11、第二输入接口13和第一信号发送接口TX1中的一个，从而实现图4～6中所示的三种连接状态。 

类似地，控制器1还进一步包括三个三态门16a，16b，16c，这三个三态门16a，16b，16c组成前文所述的第二线路切换单元16。其中，三态门16a用于控制第二输出接口14与第二输入接口13之间信号线路的通断，三态门16b用于控制第二输出接口14与第二信号发送接口TX2之间信号线路的通断，三态门16c用于控制第二输出接口14与第一输入接口11之间信号线路的通断。两个三态门16a、16b的使能均由控制单元的针脚I/O2控制，并且这两个三态门16a、16b中，一个为高电平使能，另一个为低电平使能，这样有利于节省控制单元的I/O针脚数目。第三个三态门16c使能由控制单元的针脚I/O4控制。这样就可以使得，第二输出接口14在同一时刻只能连通第一输入接口11、第二输入接口13和第二信号发送接口TX2中的一个，从而实现图4～6中所示的三种连接状态。 

上述实施例的控制系统基于串行结构实现设备之间的信号传递，这种结构连接各设备所需的光纤（或其它线缆）数目较少，长度较短，主控制器所需的I/O接口也相对较少，因此具有节省材料，节约设备I/O接口的优势。与此同时，上述控制系统具有优异的容错能力，其内环、外环可各自独立运行，当内环、外环同时故障时，还可以在主控制器的控制下进行自检并重新建立信号环路。 

如前文所述，在主控制器发完一组数据后，所有控制器都会记录最后一次电平变化时刻的时钟读数。这样，主控制器发出一组主控制器状态数据后，再接着发出主控制器的捕捉单元当前所记录的所述时钟读数，对于第2至n级控制器中的每一个控制器，时钟校准单元根据本地与第1级控制器的级数差，对本地当前所记录的所述时钟读数进行延时补偿，并将延 时补偿后的本地的时钟读数与接收到的第1级控制器的时钟读数进行比较，再基于比较结果调快或调慢本地的计时器。对于第k级控制器，如果延时补偿后的本地的时钟读数与接收到的第1级控制器的时钟读数完全一致，则视为该第k级控制器与主控制器完全同步，如果不完全一致，则需要相应地调快或调慢本地的计时器。 

在一个实施例中，变频器并联控制系统在正常工作状态下，对于第k级控制器，其延时补偿是将本地当前所记录的所述时钟读数加上（n+1-k）倍的基本延时补偿量，其中，2≤k≤n,所述基本延时补偿量是信号通过一个控制器一次时的平均传输时延量，它是信号传输过程中的硬件延时。 

在调快或调慢本地的计时器时，通常还会有数个处理器时钟周期的软件延迟，在一个优选实施例中，在用新计数值替换计时器的旧计数值时，需要将软件延迟考虑进去。例如计数器应当调快t时，则新计数值为t₀+t+c，其中，t₀为计时器的旧计数值，c为计时器校准的软件延迟。软件延迟来自代码执行，它的大小取决于补偿式的复杂程度、运算芯片（如DSP）的主频及指令执行周期，补偿式（例如t₀+t+c）及运算芯片确定后，计时器校准的软件延迟c也就确定了。 

在一个实施例中，变频器并联控制系统在故障状态1下，对于第k级控制器，延时补偿是将本地当前所记录的所述时钟读数加上（k-1）倍的基本延时补偿量，其中，2≤k≤n,所述基本延时补偿量是信号通过一个控制器一次时的平均传输时延量。在一个优选实施例中，故障状态1下，在用新计数值替换计时器的旧计数值时，同样需要将计时器校准的软件延迟c考虑进去，此处不再赘述。 

在一个实施例中，变频器并联控制系统在故障状态2下，假设第（m-1）级控制器与第m级控制器之间的光纤故障，那么对于第k级控制器，如果2≤k≤m-1，则延时补偿是将本地当前所记录的所述时钟读数加上（2n-k-1）倍的基本延时补偿量，如果m≤k≤n，则延时补偿是将本地当前所记录的所述时钟读数加上（n-k+1）倍的基本延时补偿量。其中，2≤k≤n,所述基本延时补偿量是信号通过一个控制器一次时的平均传输时延量。在一个优选实施例中，故障状态2下，在用新计数值替换计时器的旧计数值时，同样需要将计时器校准的软件延迟c考虑进去，此处不再赘述。 

在一个实施例中，变频器并联控制系统在故障状态3下，假设第m级控制器故障，那么对于第k级控制器，如果2≤k≤m-1，则延时补偿是将 本地当前所记录的所述时钟读数加上（2n-k-3）倍的基本延时补偿量，如果m+1≤k≤n，则延时补偿是将本地当前所记录的所述时钟读数加上（n-k+1）倍的基本延时补偿量。其中，2≤k≤n,所述基本延时补偿量是信号通过一个控制器一次时的平均传输时延量。在一个优选实施例中，故障状态3下，在用新计数值替换计时器的旧计数值时，同样需要将计时器校准的软件延迟c考虑进去，此处不再赘述。 

上述实施例不仅具有冗余容错能力，还能再各种故障状态下均保证极高的同步精度。上述变频器并联控制系统实际使用时，同步精度可达到10～20纳秒，有助于支持更大数量的变频器实现并联，从而显著提高其电机驱动能力。 

本文中所陈述的数词“一”并不意欲对数量进行限定，在与本发明的教导不违背的情况下也可以指多个。 

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。