CN103199680A - 串联型高压变频器及功率单元自主辨识方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种串联型高压变频器，包括主控系统、接口板及多个功率单元，其中：所述接口板连接到主控系统并设有多个连接端口，每一连接端口通过信号线连接到一个功率单元；每一所述功率单元包括标识设置模块及标识发送模块，所述主控系统包括标识辨识模块。本发明还提供一种对应的功率单元自主辨识方法。本发明通过实时自主辨识各功率单元来重新配置接口板上的各个信号连接端口，从而在硬件上无需使接口板的信号连接端口和功率单元对应连接，提高了容错能力，简化了生产工序，节约了成本。

Description

串联型高压变频器及功率单元自主辨识方法

技术领域

本发明涉及变频器领域，更具体地说，涉及一种串联型高压变频器及功率单元自主辨识方法。

背景技术

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，高压大功率变频调速装置不断地成熟起来，原来一直难于解决的高压问题，近年来通过器件串联或单元串联得到了很好的解决。

单元串联型高压变频器主要通过多个功率单元串联、多重化控制实现完美无谐波变频输出，其基本框架如图1所示，通过15个功率单元实现电压转换。单元串联型高压变频器主要包括功率单元11、光纤（包括光纤线及光纤子板12）及主控系统13三部分，其中主控系统13与功率单元11之间的驱动、反馈等数据交互都是依靠光纤子板12实现，光纤子板12通过光纤线连接到功率单元11。

传统的光纤连接方式为固定连接，即光纤子板12上每路光纤线与功率单元一一对应，例如图2中光纤子板12上各端口标记(A1～A5、B1～B5、C1～C5)是固定的，与此同时高压变频器机柜上A1～A5、B1～B5、C1～C515个功率单元位置也是固定的，这样光纤线两头也必须标识清楚。生产过程中，光纤线的插接需按照标识一一对应，这样主控程序就可与每个功率单元固定通讯。

在上述装置中，由于光纤连接方式固定，因此光纤线必须标识，且不能有误（该标识机器难以检测），否则会造成主控系统发波混乱，这将导致系统损毁；并且在制作光纤线时需增加标识工序，人工成本提高。

并且，在生产上述装置时，必须保证二三十对光纤两头接插都正确无误，通常需要两人一一校验，生产效率较低。上述装置中若光纤线接插错误，上电进行各功率单元自检时，只能判断与之连接的当前单元是否正常，而无法判断对应功率单元位号是否正确，最终可能导致发波错乱，损毁机器。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述串联型高压变频器中信号线连接繁琐的问题，提供一种串联型高压变频器及功率单元自主辨识方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种串联型高压变频器，包括主控系统、接口板及多个功率单元，其中：所述接口板连接到主控系统并设有多个连接端口，每一连接端口通过信号线连接到一个功率单元；每一所述功率单元包括标识设置模块及标识发送模块，所述主控系统包括标识辨识模块；所述标识设置模块，用于设置所在功率单元的辨识码且每一功率单元的辨识码各不相同；所述标识发送模块，用于识别和编译所在功率单元的辨识码并通过信号线发送到接口板；所述标识辨识模块，用于记录接口板的每一连接端口接收的辨识码；所述主控系统根据连接端口的辨识码执行对应的发波和数据处理。

在本发明所述的串联型高压变频器中，所述接口板为光纤子板，所述信号线为光纤线，所述标识设置模块为阵列式拨码开关。

在本发明所述的串联型高压变频器中，所述多个功率单元装设在机柜中，所述机柜包括多个功率单元安装位且每一功率单元安装位上设有不同辨识码标签，每一功率单元的标识设置模块设置的辨识码与对应辨识码标签一致。

在本发明所述的串联型高压变频器中，所述标识辨识模块在变频器上电后主控系统启动自检时执行并根据记录的接口板的每一连接端口接收的辨识码创建对照表，所述对照表包括接口板的每一连接端口及对应的辨识码。

在本发明所述的串联型高压变频器中，所述信号线为差分双绞线。

本发明还提供一种功率单元自主辨识方法，包括以下步骤：

（a）多个功率单元分别将各自设置的辨识码发送到接口板上对应的连接端口且每一功率单元的辨识码各不相同，其中所述接口板连接到主控系统并设有多个连接端口，每一连接端口通过信号线连接到一个功率单元；

（b）主控系统记录接口板的每一连接端口接收的辨识码并创建对照表，所述对照表包括接口板的每一连接端口及对应的辨识码；

（c）所述主控系统通过遍历对照表来识别功率单元并执行对应的发波和数据处理。

在本发明所述的功率单元自主辨识方法中，所述功率单元上具有阵列式拨码开关并通过所述阵列式拨码开关设置辨识码。

在本发明所述的功率单元自主辨识方法中，所述多个功率单元装设在具有多个功率单元安装位的机柜中，每一功率单元安装位上设有不同辨识码标签，每一功率单元的标识设置模块设置的辨识码与对应辨识码标签一致。

在本发明所述的功率单元自主辨识方法中，所述接口板为光纤子板，所述信号线为光纤线。

在本发明所述的功率单元自主辨识方法中，所述信号线为差分双绞线。

在本发明所述的功率单元自主辨识方法中，所述步骤（c）包括：根据记录的接口板的每一连接端口接收的辨识码创建对照表，所述对照表包括接口板的每一连接端口及对应的辨识码。

本发明的串联型高压变频器及功率单元自主辨识方法，通过自主辨识功率单元设置的辨识码来标记接口板的各个连接端口，从而无需使接口板的连接端口和功率单元对应连接，简化了生产工序，节约了成本。

附图说明

图1是现有串联型高压变频器结构示意图。

图2是图1中串联型高压变频器中功率单元、光纤子板、主控系统的连接示意图。

图3是本发明串联型高压变频器实施例的示意图。

图4是本发明功率单元自主辨识方法实施例的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图3所示，是本发明串联型高压变频器实施例的示意图。本实施例中的串联型高压变频器包括主控系统33、光纤子板32及多个功率单元31。上述光纤子板32连接到主控系统33并设有多个连接端口（X1-X15），每一连接端口通过光纤线连接到一个功率单元31，上述功率单元31通过光纤线连接到光纤子板时，无需预先将连接端口与功率单元严格一一对应，只要将每一连接端口连接到一个功率单元31即可。

上述主控系统33由FPGA和DSP构成，其可运行相应的软件，从而实现对功率单元31进行发波和数据处理。功率单元31经过移相串联，实现输出电压叠加，从而输出拖动负载的高压。

每一功率单元31包括标识设置模块及标识发送模块，而主控系统包括标识辨识模块。上述标识设置模块、标识发送模块及标识辨识模块可由集成到硬件设备的软件实现，也可由单独的硬件设备构成。

标识设置模块用于设置所在功率单元31的辨识码且每一功率单元31的辨识码各不相同。在实际应用中，该标识设置模块可采用阵列式拨码开关，例如当采用4段阵列式拨码开关时，开关对应数字0和1状态，4段开关对应2⁴=16种状态，即4段开关最多可以标记16个功率单元31。当然，在实际应用中，也可采用其他方式实现辨识码设置，例如跳线等。

标识发送模块用于识别和编译所在功率单元31的辨识码并通过光纤线发送到光纤子板32。该标识发送模块可集成到功率单元的控制芯片，并通过控制芯片检测标识设置模块设置的辨识码及发送该辨识码到与之连接的光纤线。

标识辨识模块用于记录光纤子板的每一连接端口接收的辨识码。该标识辨识模块可集成到主控系统的FPGA。通过该标识辨识模块可实现功率单元的自动识别，从而主控系统33可根据识别的功率单元并向对应功率单元进行发波和数据处理。

上述串联型高压变频器可在上电后启动自检时执行功率单元自动识别，即上电后各个功率单元31获得标识设置模块设置的辨识码并通过光纤线上传给光纤子板32的各个连接端口，然后由主控系统33的标识辨识模块根据光纤子板32的每一连接端口接收的辨识码创建对照表（或对照记录），该对照表包括接口板的每一连接端口及对应的辨识码，从而完成功率单元自主识别。此后，主控系统33在对功率模块进行驱动控制时，只需通过遍历对照表来获得功率单元对应的连接端口，从而实现相应操作。

特别地，上述多个功率单元31可分别装设在机柜中的一个功率单元安装位中，且该机柜的每一功率单元安装位上设有不同辨识码标签（例如第一顺序的功率单元的辨识码标签为0000，第二顺序的功率单元的辨识码标签为0001，以此类推），如图3所示。在对功率单元31进行辨识码设置时，可使功率单元31的标识设置模块设置的辨识码与对应辨识码标签一致。

通过自主辨识功率单元设置的辨识码，无论功率单元31与光纤子板32上的哪一连接端口连接，都可实现功率单元31与主控系统33之间的通讯，从而简化了光纤子板32与功率单元31的连接操作，不仅避免错接线，而且可提高效率，节省成本。

在实际应用中，上述光纤子板32也可有普通的接口板代替，而信号线则可采用差分双绞线。

如图4所示，是本发明功率单元自主辨识方法实施例的流程示意图。该方法可应用于单元串联型高压变频器，并包括以下步骤：

步骤S41：多个功率单元分别将各自设置的辨识码发送到接口板上对应的连接端口且每一功率单元的辨识码各不相同。上述接口板连接到主控系统并设有多个连接端口，每一连接端口通过信号线连接到一个功率单元。

在实际应用中，可采用拨码开关设置每一功率单元的辨识码。例如当采用4段拨码开关时，开关对应数字0和1状态，4段开关对应2⁴=16种状态，即4段开关最多可以标记16个功率单元。当然，在实际应用中，也可采用其他方式实现辨识码设置，例如跳线等。

特别地，上述多个功率单元分别装设在机柜具的功率单元安装位中，且每一功率单元安装位上设有不同辨识码标签，每一功率单元的标识设置模块设置的辨识码与对应辨识码标签一致。

步骤S42：主控系统记录接口板的每一连接端口接收的辨识码并创建对照表，该对照表包括接口板的每一连接端口及对应的辨识码。由于每一功率单元都具有一个唯一的辨识码，因此通过该步骤，主控系统可获知每一连接端口所对应的功率单元。

步骤S43：主控系统通过遍历对照表来识别功率单元并执行对应的发波和数据处理。

上述步骤S41、S42可在串联型高压变频器启动自检阶段执行，从而主控系统可根据识别的功率单元进行相应操作。

上述的功率单元自主辨识方法可应用于接口板与功率单元间的通讯信号通过光纤传输的应用中，即接口板为光纤子板、信号线为光纤线，也可应用于通过查分双绞线实现通讯的应用，即信号线采用差分双绞线。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种串联型高压变频器，其特征在于：包括主控系统、接口板及多个功率单元，其中：所述接口板连接到主控系统并设有多个连接端口，每一连接端口通过信号线连接到一个功率单元；每一所述功率单元包括标识设置模块及标识发送模块，所述主控系统包括标识辨识模块；所述标识设置模块，用于设置所在功率单元的辨识码且每一功率单元的辨识码各不相同；所述标识发送模块，用于识别和编译所在功率单元的辨识码并通过信号线发送到接口板；所述标识辨识模块，用于记录接口板的每一连接端口接收的辨识码；所述主控系统根据连接端口的辨识码执行对应的发波和数据处理。

2.根据权利要求1所述的串联型高压变频器，其特征在于：所述接口板为光纤子板，所述信号线为光纤线，所述标识设置模块为阵列式拨码开关。

3.根据权利要求1所述的串联型高压变频器，其特征在于：所述多个功率单元装设在机柜中，所述机柜包括多个功率单元安装位且每一功率单元安装位上设有不同辨识码标签，每一功率单元的标识设置模块设置的辨识码与对应辨识码标签一致。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的串联型高压变频器，其特征在于：所述标识辨识模块在变频器上电后主控系统启动自检时执行并根据记录的接口板的每一连接端口接收的辨识码创建对照表，所述对照表包括接口板的每一连接端口及对应的辨识码。

5.根据权利要求1所述的串联型高压变频器，其特征在于：所述信号线为差分双绞线。

6.一种功率单元自主辨识方法，其特征在于：包括以下步骤：

（a）多个功率单元分别将各自设置的辨识码发送到接口板上对应的连接端口且每一功率单元的辨识码各不相同，其中所述接口板连接到主控系统并设有多个连接端口，每一连接端口通过信号线连接到一个功率单元；

（b）主控系统记录接口板的每一连接端口接收的辨识码并创建对照表，所述对照表包括接口板的每一连接端口及对应的辨识码；

（c）所述主控系统通过遍历对照表来识别功率单元并执行对应的发波和数据处理。

7.根据权利要求6所述的功率单元自主辨识方法，其特征在于：所述功率单元上具有阵列式拨码开关并通过所述阵列式拨码开关设置辨识码。

8.根据权利要求6所述的功率单元自主辨识方法，其特征在于：所述多个功率单元装设在具有多个功率单元安装位的机柜中，每一功率单元安装位上设有不同辨识码标签，每一功率单元的标识设置模块设置的辨识码与对应辨识码标签一致。

9.根据权利要求6所述的功率单元自主辨识方法，其特征在于：所述接口板为光纤子板，所述信号线为光纤线。

10.根据权利要求6所述的功率单元自主辨识方法，其特征在于：所述信号线为差分双绞线。

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