一种在线升级过程中的系统故障保护方法和系统与流程

本发明涉及固件升级技术领域，更具体地说，涉及一种在线升级过程中的系统故障保护方法和系统。

背景技术：

为了便于对电气设备的控制系统(以下简称系统)进行维护和调试，通常需要以在线升级的方式一次性更新系统中的全部同类型固件。对于包含一个或多个两级式功率模块的电气设备(例如图1示出的模块级联型固态变压器，每相由多个两级式功率模块组成，各两级式功率模块的输入并联接入低压公共直流母线、输出串联接入高压交流电网，所述功率模块包括前级dc/dc电路和后级dc/ac电路，并且前后级隔离)来说，两级式功率模块中的前、后级电路的控制模块属于系统中两种不同类型的固件。

在系统在线升级过程中，后级电路控制模块从后级电路自身的直流母线上取电，该直流母线电压vbus由前级电路充电维持，在vbus过高时前级电路控制模块应及时关闭前级电路从而对系统进行故障保护。

但由于某些限制因素(例如前后级隔离，或者前级电路控制模块的采集功能异常)的存在，前级电路控制模块不能直接采样vbus信息，而是由后级电路控制模块采样vbus信息再传递给前级电路控制模块。但由于系统在线升级过程中通信总线长期被升级数据占用，所以vbus信息只能等到一条条的升级数据全部传递完成后再传递，这就存在系统故障保护不及时的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种在线升级过程中的系统故障保护方法和系统，以实现系统在线升级过程中对后级电路直流母线过压保护的及时性。

一种在线升级过程中的系统故障保护方法，所述系统为包含一个或多个两级式功率模块的电气设备的控制系统，所述两级式功率模块包括前级电路和后级电路，所述系统故障保护方法包括：

当所述系统处于在线升级过程中时，总控制模块接收远程通信端逐条下发的升级数据，并转发给所述系统中包括前级电路控制模块和后级电路控制模块在内的各类固件；

每类固件都独立判断本条升级数据是否用于自身升级，若是，执行升级操作，并向所述总控制模块回复升级执行结果；其中，后级电路控制模块回复的升级执行结果同时被与其共通信总线的前级电路控制模块接收到，后级电路控制模块回复的升级执行结果中附加有后级电路的工况信息，所述工况信息至少包括直流母线电压信息；

所述总控制模块将自身接收到的升级执行结果转发给所述远程通信端；前级电路控制模块从自身接收到的升级执行结果中提取附加信息，据此判定是否执行故障保护操作。

可选的，当前级电路控制模块和后级电路控制模块不共通信总线时，所述总控制模块将后级电路控制模块回复的升级执行结果转发给前级电路控制模块。

或者，当前级电路控制模块和后级电路控制模块不共通信总线时，所述总控制模块从后级电路控制模块回复的升级执行结果中提取附加信息，仅将所述附加信息转发给前级电路控制模块，此时前级电路控制模块直接根据自身接收到的附加信息判定是否执行故障保护操作。

可选的，所述在线升级过程中的系统故障保护方法，还包括：

前级电路控制模块回复的升级执行结果中附加有其执行故障保护操作后对应生成的故障保护执行结果。

可选的，所述在线升级过程中的系统故障保护方法，还包括：

后级电路控制模块在判断出本条升级数据不用于自身升级时，不执行升级操作，但向所述总控制模块回复附加有后级电路的工况信息的升级执行结果，所述工况信息至少包括直流母线电压信息。

可选的，所述在线升级过程中的系统故障保护方法，还包括：

所述总控制模块或所述远程通信端根据系统故障保护速度要求，缩短或延长升级数据下发周期。

可选的，所述在线升级过程中的系统故障保护方法，还包括：

当需要加快系统故障保护速度时，所述总控制模块在未接收到新的升级数据时，多次转发当前同一条升级数据；对于多次接收到的用于自身升级的同一条升级数据，固件只执行一次升级操作，但每次都向所述总控制模块回复升级执行结果，所述总控制模块只转发一次升级执行回复结果给所述远程通信端。

可选的，所述总控制模块从自身接收到的信息中提取出所述远程通信端需要的信息，转发给所述远程通信端。

一种系统，所述系统为包含一个或多个两级式功率模块的电气设备的控制系统，所述两级式功率模块包括前级电路和后级电路，所述系统包括总控制模块，以及包含前级电路控制模块和后级电路控制模块在内的多类固件，其中：

当所述系统处于在线升级过程中时，总控制模块用于接收远程通信端逐条下发的升级数据，并转发给所述系统中包括前级电路控制模块和后级电路控制模块在内的各类固件；

每类固件都用于独立判断本条升级数据是否用于自身升级，若是，执行升级操作，并向所述总控制模块回复升级执行结果；其中，后级电路控制模块回复的升级执行结果同时被与其共通信总线的前级电路控制模块接收到，后级电路控制模块回复的升级执行结果中附加有后级电路的工况信息，所述工况信息至少包括直流母线电压信息；

所述总控制模块还用于将自身接收到的升级执行结果转发给所述远程通信端；

前级电路控制模块还用于从自身接收到的升级执行结果中提取附加信息，并据此判定是否执行故障保护操作。

可选的，当前级电路控制模块和后级电路控制模块不共通信总线时，所述总控制模块还用于将后级电路控制模块回复的升级执行结果转发给前级电路控制模块；

或者，当前级电路控制模块和后级电路控制模块不共通信总线时，所述总控制模块还用于从后级电路控制模块回复的升级执行结果中提取附加信息，仅将所述附加信息转发给前级电路控制模块，此时前级电路控制模块直接根据自身接收到的附加信息判定是否执行故障保护操作。

从上述的技术方案可以看出，本发明在后级电路控制模块回复的升级执行结果中附加后级电路的直流母线电压信息，这样就能将所述直流母线电压信息由后级电路控制模块向前级电路控制模块的传递贯穿在系统在线升级进行时，而不必等到所有升级数据全部传递完成时再传递，从而实现了系统在线升级过程中对后级电路直流母线过压保护的及时性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为现有技术公开的一种模块级联型固态变压器结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种模块级联型固态变压器的控制系统结构示意图；

图3为本发明实施例公开的一种在线升级过程中的系统故障保护方法流程图；

图4为本发明实施例公开的又一种在线升级过程中的系统故障保护方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种在线升级过程中的系统故障保护方法，以实现系统在线升级过程中对后级电路直流母线过压保护的及时性，其中，所述系统为包含一个或多个两级式功率模块的电气设备的控制系统，所述两级式功率模块包括前级电路和后级电路。

该系统的结构示意图例如图2所示，包括：总控制模块30，以及包含前级电路控制模块10和后级电路控制模块20在内的至少两类待升级固件，其中：总控制模块30与远程通信端40之间建立远程通信连接，总控制模块30与各类待升级固件之间建立本地通信连接。当模块级联型固态变压器应用于光伏系统中时，该系统中通常还包含优化器控制模块这一类待升级固件。图2仅以系统中的待升级固件只有前级电路控制模块10和后级电路控制模块20这两类作为示例。

所述在线升级过程中的系统故障保护方法如图3所示，包括：

步骤s01：当系统处于在线升级过程中时，总控制模块30接收远程通信端40逐条下发的升级数据，并转发给本系统中包括前级电路控制模块10和后级电路控制模块20在内的各类待升级固件。

具体的，一类待升级固件的升级数据通常需要分为多条下发，远程通信端40一般是先下发完一类待升级固件的升级数据，再下发另一类待升级固件的升级数据，总控制模块30并不需要区分远程通信端40当前下发的是哪一类待升级固件的升级数据，而是直接转发给本系统中的各类待升级固件。

步骤s02：每类待升级固件都独立判断本条升级数据是否用于自身升级，若是，执行升级操作，并向总控制模块30回复升级执行结果；其中，后级电路控制模块20回复的升级执行结果同时被与其共通信总线的前级电路控制模块10接收到，后级电路控制模块20回复的升级执行结果中附加有后级电路的工况信息，所述工况信息至少包括直流母线电压vbus信息。

具体的，本发明实施例在后级电路控制模块20执行升级操作后对应生成的升级执行结果中附加vbus信息，所述vbus信息可以是vbus值也可以是表示vbus过压与否的信息，并不局限。其他类型的固件执行升级操作后对应生成的升级执行结果中可以不附加任何信息，也可以根据实际需要附加指定信息。

举一个例子，假设远程通信端40当前下发的是给后级电路控制模块20的升级数据，则后级电路控制模块20执行升级操作后，根据升级成功与否以及采样得到的vbus信息编辑得到附加有vbus信息的升级执行结果。假设目前后级电路控制模块20升级成功并且后级电路的vbus过压，则后级电路控制模块20可先按照预先规定的通信协议编辑得到如下原始升级执行结果(十六进制)，为：

02(后级电路控制模块20升级回复标识)01(数据有效长度)00(成功执行升级操作)03(校验信息)；

然后，后级电路控制模块20按照预先规定的通信协议编辑得到如下vbus信息(十六进制)，为：

03(后级电路控制模块20保护数据标识)01(数据有效长度)01(直流母线过压)05(校验信息)；

再然后，后级电路控制模块20将先后编辑得到的原始升级执行结果和vbus信息组合到一起，得到附加有vbus信息的升级执行结果(十六进制)，为：

0201000303010105；

最后，后级电路控制模块20将“0201000303010105”回复给总控制模块30。同时，由于后级电路控制模块20与前级电路控制模块10共通信总线，所以后级电路控制模块20回复的“0201000303010105”会同时被前级电路控制模块10接收到。

其中，上述举例中是将附加信息直接组合在原始升级执行结果之后，但实际上原始升级执行结果和附加信息的组合方式并不局限，例如也可以将附加信息直接组合在原始升级执行结果之前。

步骤s03：总控制模块30将自身接收到的升级执行结果转发给远程通信端40；前级电路控制模块10从自身接收到的升级执行结果中提取附加信息，据此判定是否执行故障保护操作。

具体的，沿用所述步骤s02中给出的例子，当后级电路控制模块20将“0201000303010105”回复给总控制模块30后，总控制模块30将其转发给远程通信端40，实现了将升级成功与否反馈给远程通信端40。前级电路控制模块10从自身接收到的“0201000303010105”中提取出“03010105”，得知当前后级电路直流母线过压，立即关闭前级电路以停止给后级电路直流母线充电，从而及时的实现故障保护。

由以上描述可知，本发明实施例在后级电路控制模块回复的升级执行结果中附加后级电路的直流母线电压信息，这样就能够将所述直流母线电压信息由后级电路控制模块向前级电路控制模块的传递贯穿在系统在线升级进行时，而不必等到所有升级数据全部传递完成时再传递，从而实现了系统在线升级过程中对后级电路直流母线过压保护的及时性。

当然，后级电路控制模块回复的升级执行结果中所附加的信息，除了后级电路的直流母线电压信息外，还可以有后级电路的电流信息、温度信息等工况信息，根据实际需要进行设置即可。

当前级电路控制模块10和后级电路控制模块20不共通信总线时，本发明实施例采用另一种在线升级过程中的系统故障保护方法，如图4所示，包括：

步骤s11：当系统处于在线升级过程中时，总控制模块30接收远程通信端40逐条下发的升级数据，并转发给本系统中包括前级电路控制模块10和后级电路控制模块20在内的各类待升级固件。

步骤s12：每类待升级固件都独立判断本条升级数据是否用于自身升级，若是，执行升级操作，并向总控制模块30回复升级执行结果；其中，后级电路控制模块20回复的升级执行结果中附加有后级电路的工况信息，所述工况信息至少包括直流母线电压vbus信息。

步骤s13：总控制模块30将自身接收到的升级执行结果转发给远程通信端40，若当前接收到的是后级电路控制模块20回复的升级执行结果，则总控制模块30还将其转发给前级电路控制模块10。

步骤s14：前级电路控制模块10从自身接收到的升级执行结果中提取附加信息，据此判定是否执行故障保护操作。

与图3所示技术方案相比，图4所示技术方案由于是应用于前级电路控制模块10和后级电路控制模块20不共通信总线的情况下，所以后级电路控制模块20执行升级操作后回复给总控制模块30的升级执行结果不能同时被前级电路控制模块10接收到，而是需要由总控制模块30转发给前级电路控制模块10。

图4所示技术方案中是将后级电路控制模块20回复的升级执行结果直接转发给前级电路控制模块10，但实际上前级电路控制模块10真正需要的只是该升级执行结果中附加的信息，所以图4所示技术方案中也可以替换为：总控制模块30从后级电路控制模块20回复的升级执行结果中提取附加信息，仅将所述附加信息转发给前级电路控制模块，此时前级电路控制模块直接根据自身接收到的附加信息判定是否执行故障保护操作。

可选的，在上述公开的任一实施例中，前级电路控制模块10回复的升级执行结果中附加有其执行故障保护操作后对应生成的故障保护执行结果。这样能够方便总控制模块30获知是否已成功执行故障保护。

仍沿用前述例子，当前级电路控制模块10接收到“0201000303010105”后，关断前级电路执行故障保护操作，停止给后级电路直流母线充电，并按照预先规定的通信协议发送如下数据给总控制模块30(十六进制)，为：

01(前级电路控制模块10升级回复标识)00(数据有效长度)01(校验信息)04(前级电路控制模块10保护执行标识)01(数据有效长度)01(当前处于停止给直流母线充电状态)06(校验信息)。

再举个例子，前级电路控制模块10在接收到发送给自己的升级数据时，执行升级操作并且升级成功，则前级电路控制模块10按照预先规定的通信协议发送如下附加有故障保护执行结果的升级执行结果(十六进制)，为：

01(前级电路控制模块10升级回复标识)01(数据有效长度)00(成功执行升级操作)02(检验信息)04(前级电路控制模块10保护执行标识)01(数据有效长度)01(当前处于停止给直流母线充电状态)06(校验信息)。

可选的，考虑到后级电路控制模块20不升级时后级电路也可能是有电的，此时仍需要在vbus过高时及时关闭前级电路，所以在上述公开的任一实施例中，后级电路控制模块20在判断出本条升级数据不用于自身升级时，不执行升级操作，但仍向总控制模块30回复附加有后级电路的工况信息的升级执行结果，所述工况信息至少包括直流母线电压信息。

举个例子，假设远程通信端40当前下发的是给前级电路控制模块10的升级数据，则后级电路控制模块20不执行升级操作，根据采样得到的vbus信息编辑得到升级执行结果。假设目前后级电路的vbus过压，则后级电路控制模块20可先按照预先规定的通信协议编辑得到如下原始升级执行结果(十六进制)，为：

02(后级电路控制模块20升级回复标识)00(数据有效长度)02(校验信息)；

然后，后级电路控制模块20按照预先规定的通信协议编辑得到如下vbus信息(十六进制)，为：

03(后级电路控制模块20保护数据标识)01(数据有效长度)00(直流母线电压正常)04(校验信息)；

再然后，后级电路控制模块20将先后编辑得到的原始升级执行结果和vbus信息组合到一起，得到附加有vbus信息的升级执行结果(十六进制)，为：

02000203010004。

最后，后级电路控制模块20将“02000203010004”回复给总控制模块30，“02000203010004”同时被与后级电路控制模块20共通信总线的前级电路控制模块10接收到。

可选的，总控制模块30从自身接收到的信息中提取出远程通信端40需要的信息，转发给远程通信端40，而并不是不加辨别的将自身接收到的所有信息都一律转发给远程通信端40。比如说，当总控制模块30接收到的是上述“0201000303010105”时，可以提取真正与在线升级相关的数据“02010003”发给远程通信端40。

可选的，后级电路控制模块20不执行升级操作时其回复给远程通信端40的升级执行结果一般是无意义的，如果总控制模块30不加辨别的将自身接收到的所有信息都一律转发给远程通信端40，则远程通信端40在接收到无效信息时直接忽略不做任何处理。比如说，当远程通信端40接收到的总控制模块30数据是上述“02000203010004”时，可直接忽略不做任何处理。

可选的，vbus信息传递频率与升级数据传递频率相同，若要加快故障保护速度，总控制模块30或远程通信端40可以根据系统故障保护速度要求，缩短升级数据下发周期。当然，在对系统故障保护速度要求不是特别苛刻时，也可以适当延长升级数据下发周期。

或者，也可以通过下述方式加快系统故障保护速度：总控制模块30在未接受到新的升级数据时，多次转发当前同一升级数据。对于多次接收到的同一条升级数据，固件只执行一次升级操作，但每次都向总控制模块30回复升级执行结果，总控制模块30只转发一次升级执行回复结果给远程通信端40。

与上述方法实施例相对应的，本发明实施例公开的一种系统，所述系统为包含一个或多个两级式功率模块的电气设备的控制系统，所述两级式功率模块包括前级电路和后级电路，所述系统包括总控制模块，以及包含前级电路控制模块和后级电路控制模块在内的多类固件，其中：

当所述系统处于在线升级过程中时，总控制模块用于接收远程通信端逐条下发的升级数据，并转发给所述系统中包括前级电路控制模块和后级电路控制模块在内的各类固件；

每类固件都用于独立判断本条升级数据是否用于自身升级，若是，执行升级操作，并向所述总控制模块回复升级执行结果；其中，后级电路控制模块回复的升级执行结果同时被与其共通信总线的前级电路控制模块接收到，后级电路控制模块回复的升级执行结果中附加有后级电路的工况信息，所述工况信息至少包括直流母线电压信息；

所述总控制模块还用于将自身接收到的升级执行结果转发给所述远程通信端；

前级电路控制模块还用于从自身接收到的升级执行结果中提取附加信息，并据此判定是否执行故障保护操作。

可选的，当前级电路控制模块和后级电路控制模块不共通信总线时，所述总控制模块还用于将后级电路控制模块回复的升级执行结果转发给前级电路控制模块；

或者，当前级电路控制模块和后级电路控制模块不共通信总线时，所述总控制模块还用于从后级电路控制模块回复的升级执行结果中提取附加信息，仅将所述附加信息转发给前级电路控制模块，此时前级电路控制模块直接根据自身接收到的附加信息判定是否执行故障保护操作。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。