信号传输、解析方法和装置、信号传输电路及变流器系统
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域,尤其涉及一种变流器中的故障穿越模块的状态信号传输方法和装置、变流器的控制器解析信号的方法和装置、变流器中的故障穿越模块的状态信号传输电路及变流器系统。
背景技术
风力发电系统(即风电系统)中的变流器主要负责将风力发电机组产生的电能转换成功率、电流和频率可控的交流电。而在风电系统中,由于电网的波动或电网的短时间故障,而引发电网电压跌落,该电压跌落将使风力发电机组从正常工况转入低压穿越工况,随着风能在电网中所占比例的升高,如果低电压穿越处理不好,将会引发风力发电机组大面积停机,给电网造成巨大冲击,甚至引发电网崩溃。因此,目前的风电系统通过增加故障穿越模块,以提高风电系统的故障穿越能力。
在风电系统中增加故障穿越模块之后,当电网电压发生跌落时,风电系统中的转子端的电流会超过额定电流的3~4倍,这时转子侧变流器会失去控制能力而立即关闭脉冲调制,而转子端的电流会通过转子侧变流器的反并联二极管使变流器中的直流母线的电压急剧上升,严重损坏变流器。而在增加故障穿越模块之后,可以通过开通故障穿越模块内的半导体器件将直流母线上的能量泄放到能耗电阻上,从而保护变流器,使风电系统穿越电网故障。
而在增加故障穿越模块之后,需要增加电流检测单元以满足过流故障的检测。目前,国内外电网标准对变流器在各种电网故障下的穿越能力提出更高的要求,例如电网故障跌落时间的增加,跌落期间无功支撑能力的要求,二次跌落能力的要求等,这就要求变流器故障穿越模块内的功率模块的通过能力也要提高,因此,变流器故障穿越模块内的功率模块也要并联使用,这就导致要增加更多的电流检测单元。
电流检测单元通过检测故障穿越模块的电流来确定故障穿越模块的状态,并将状态信号传输给控制变流器的控制器,使得控制器能够根据状态信号对变流器做出相应的调整。但是,当变流器中有很多个故障穿越模块时,其状态信号要通过很多条信号线来传递给控制器,这会占用很多的硬件资源。
综上所述,当变流器中存在多个故障穿越模块时,每个故障穿越模块的状态信号要通过一条信号线传递给变流器的控制器,这会占用很多的硬件资源。
发明内容
本发明实施例提供了一种变流器中的故障穿越模块的状态信号传输方法和装置、变流器的控制器解析信号的方法和装置、变流器中的故障穿越模块的状态信号传输电路及变流器系统,用以解决当变流器中存在多个故障穿越模块时,由于每个故障穿越模块的状态信号要通过一条信号线传递给变流器的控制器,导致占用很多的硬件资源的问题。
基于上述问题,本发明实施例提供的一种变流器中的故障穿越模块的状态信号传输方法,包括:
按照设定的顺序依次接收变流器中至少两个故障穿越模块的状态信号,其中:所述至少两个故障穿越模块在开通时的状态信号为脉冲宽度互不相同的周期性脉冲信号,每一个故障穿越模块的状态信号的单次接收时长不小于其状态信号为周期性脉冲信号时的N个周期,N为正整数,且N>2;
以及根据接收顺序,将接收到的状态信号依次发送给所述变流器的控制器,依次发送的状态信号形成混合状态信号。
本发明实施例提供的一种变流器的控制器解析信号的方法,包括:
变流器的控制器接收混合状态信号,所述混合状态信号包含按照设定的顺序依次发送的变流器中至少两个故障穿越模块的状态信号,其中:所述至少两个故障穿越模块在开通时的状态信号为脉冲宽度互不相同的周期性脉冲信号,每一个故障穿越模块的状态信号的单次接收时长不小于该状态信号为周期性脉冲信号时的N个周期,N为正整数,且N>2;
检测所述混合状态信号中是否有脉冲信号,并在检测到脉冲信号时,确定与检测到的脉冲的脉冲宽度对应的故障穿越模块的状态为开通。
本发明实施例提供的一种变流器中的故障穿越模块的状态信号传输装置,包括:
接收单元,用于按照设定的顺序依次接收变流器中至少两个故障穿越模块的状态信号,其中:所述至少两个故障穿越模块在开通时的状态信号为脉冲宽度互不相同的周期性脉冲信号,每一个故障穿越模块的状态信号的单次接收时长不小于其状态信号为周期性脉冲信号时的N个周期,N为正整数,且N>2;
发送单元,用于根据接收顺序,将接收到的状态信号依次发送给所述变流器的控制器,依次发送的状态信号形成混合状态信号。
本发明实施例提供的一种变流器的控制器解析信号的装置,包括:
接收单元,用于接收混合状态信号,所述混合状态信号包含按照设定的顺序依次发送的变流器中至少两个故障穿越模块的状态信号,其中:所述至少两个故障穿越模块在开通时的状态信号为脉冲宽度互不相同的周期性脉冲信号,每一个故障穿越模块的状态信号的单次接收时长不小于该状态信号的N个周期,N为正整数,且N>2;
检测确定单元,用于检测所述混合状态信号中是否有脉冲信号,并在检测到脉冲信号时,确定与检测到的脉冲的脉冲宽度对应的故障穿越模块的状态为开通。
本发明实施例提供的一种变流器中的故障穿越模块的状态信号传输电路,包括选通信号生成电路、至少两个状态信号生成电路和多路信号复用电路;
所述选通信号生成电路,用于生成选通信号,所述选通信号用于控制所述多路信号复用电路按照设定的顺序依次接收至少两个状态信号生成电路输出的状态信号;
每个状态信号生成电路,用于在确定与自身相连的故障穿越模块的状态为开通时,生成脉冲宽度与所述故障穿越模块对应的脉冲宽度相同的周期性脉冲信号作为所述故障穿越模块的状态信号;其中,与各个状态信号生成电路相连的故障穿越模块在开通时的状态信号为脉冲宽度互不相同的周期性脉冲信号;
所述多路信号复用电路,用于接收选通信号生成电路输出的选通信号,并在所述选通信号的控制下接收各个状态信号生成电路输出的状态信号,并根据接收顺序,将接收到的状态信号依次发送给所述变流器的控制器,依次发送的状态信号形成混合状态信号,其中,每一个状态信号生成电路输出的状态信号的单次接收时长不小于其状态信号为周期性脉冲信号时的N个周期,N为正整数,且N>2。
本发明实施例提供的一种变流器系统,包括本发明实施例提供的变流器中的故障穿越模块的状态信号传输电路和/或控制所述变流器的控制器;
所述控制器,用于接收混合状态信号,所述混合状态信号包含按照设定的顺序依次发送的变流器中至少两个故障穿越模块的状态信号,其中:所述至少两个故障穿越模块在开通时的状态信号为脉冲宽度互不相同的周期性脉冲信号,每一个故障穿越模块的状态信号的单次接收时长不小于该状态信号为周期性脉冲信号时的N个周期,N为正整数,且N>2;并检测所述混合状态信号中是否有脉冲信号,并在检测到脉冲信号时,确定与检测到的脉冲的脉冲宽度对应的故障穿越模块的状态为开通。
本发明实施例的有益效果包括:
本发明实施例提供的一种变流器中的故障穿越模块的状态信号传输方法和装置、变流器的控制器解析信号的方法和装置、变流器中的故障穿越模块的状态信号传输电路及变流器系统,按照设定的顺序依次接收变流器中至少两个故障穿越模块的状态信号,并根据接收顺序,将接收到的状态信号依次发送给所述变流器的控制器,依次发送的状态信号形成混合状态信号。由于这些故障穿越模块在开通时的状态信号为脉冲宽度互不相同的周期性脉冲信号,且每一个故障穿越模块的状态信号的单次接收时长不小于其状态信号为周期性脉冲信号时的N个周期,N为正整数,且N>2,因此,变流器的控制器接收到混合状态信号后,若这些故障穿越模块中有状态为开通的故障穿越模块,则控制器能够检测到脉冲,并能够根据脉冲宽度与故障穿越模块的对应关系,确定状态为开通的故障穿越模块。因此,采用本发明实施例提供的变流器中的故障穿越模块的状态信号传输方法、及变流器的控制器解析信号的方法、变流器中的故障穿越模块的状态信号传输装置、变流器的控制器解析信号的装置、变流器中的故障穿越模块的状态信号传输电路、变流器的控制器及变流器系统可以将变流器中的至少两个故障穿越模块的状态信号通过一条信号线传输给该变流器的控制器,并且该控制器能够根据接收到的混合状态信号中的脉冲宽度确定状态为开通的故障穿越模块,从而对该变流器进行控制,因此,本发明实施例提供的信号传输及解析方法、装置、信号传输电路及变流器系统可以节约硬件资源,并实现对变流器中的多个故障穿越模块控制的功能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的变流器中的故障穿越模块的状态信号传输方法的流程图之一;
图2为本发明实施例提供的变流器中的故障穿越模块的状态信号传输方法的流程图之二;
图3为本发明实施例提供的变流器中的故障穿越模块的状态信号传输方法的流程图之三;
图4为本发明实施例提供的变流器中的故障穿越模块的状态信号传输方法应用于实际中时,接收到的状态信号与发送的信号的示意图;
图5为本发明实施例提供的变流器的控制器解析信号的方法的流程图;
图6为本发明实施例提供的变流器的控制器解析信号的方法在更改故障穿越模块当前所记录的状态时的流程图之一;
图7为本发明实施例提供的变流器的控制器解析信号的方法在更改故障穿越模块当前所记录的状态时的实现过程的示意图;
图8为本发明实施例提供的变流器的控制器解析信号的方法在更改故障穿越模块当前所记录的状态时的流程图之二;
图9为本发明实施例提供的变流器中的故障穿越模块的状态信号传输装置的结构示意图;
图10为本发明实施例提供的变流器的控制器解析信号的装置的结构示意图之一;
图11为本发明实施例提供的变流器的控制器解析信号的装置的结构示意图之二;
图12为本发明实施例提供的变流器的控制器解析信号的装置的结构示意图之三;
图13为本发明实施例提供的变流器中的故障穿越模块的状态信号传输电路的结构示意图之一;
图14为本发明实施例提供的变流器中的故障穿越模块的状态信号传输电路的结构示意图之二;
图15为本发明实施例提供的状态检测电路的结构示意图;
图16为本发明实施例提供的转换电路的结构示意图;
图17为本发明实施例提供的选通信号生成电路的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供的一种变流器中的故障穿越模块的状态信号传输方法和装置、变流器的控制器解析信号的方法和装置、变流器中的故障穿越模块的状态信号传输电路及变流器系统,通过将至少两个故障穿越模块的状态信号按照设定的顺序依次通过一条信号线传递给变流器的控制器,传递给变流器的控制器信号为混合状态信号,由于这些故障穿越模块在开通时的状态信号为脉冲宽度互不相同的周期性脉冲信号,而这些故障穿越模块在关断时的状态信号是与前述故障穿越模块在开通时的脉冲状态信号不同的信号,同时每个故障穿越模块的状态信号(包括开通时的状态信号和关断时的状态信号)单次的传输时长不小于该故障穿越模块在开通时的状态信号(周期性脉冲信号)的N个周期,N为正整数,且N>2,这样,变流器的控制器在接收到混合状态信号时,若发送状态信号的故障穿越模块中有状态为开通的故障穿越模块,则控制器能够根据检测到的脉冲宽度与故障穿越模块的一一对应的关系确定出状态为开通的故障穿越模块,从而在节约硬件资源的基础上实现对变流器进行控制的功能。
下面结合说明书附图,对本发明实施例提供的一种变流器中的故障穿越模块的状态信号传输方法、及变流器的控制器解析信号的方法、变流器中的故障穿越模块的状态信号传输装置、变流器的控制器解析信号的装置、变流器中的故障穿越模块的状态信号传输电路及变流器系统的具体实施方式进行说明。
本发明实施例提供的一种变流器中的故障穿越模块的信号传输方法,如图1所示,具体包括以下步骤:
S101、按照设定的顺序依次接收变流器中至少两个故障穿越模块的状态信号,其中:这些故障穿越模块在开通时的状态信号为脉冲宽度互不相同的周期性脉冲信号,每一个故障穿越模块的状态信号的单次接收时长不小于其开通时的状态信号(周期性脉冲信号)的N个周期,N为正整数,且N>2;
S102、根据接收顺序,将接收到的状态信号依次发送给所述变流器的控制器,依次发送的状态信号形成混合状态信号。
例如,在应用场景一中,一个变流器中包含三个故障穿越模块,故障穿越模块1、故障穿越模块2和故障穿越模块3,其中故障穿越模块1和故障穿越模块2的状态信号通过同一条信号线传输给控制器。当故障穿越模块1开通时,故障穿越模块1的状态信号为周期性脉冲信号,其脉冲宽度为t1,周期长度为T1;当故障穿越模块2开通时,故障穿越模块2的状态信号为周期性信号,周期长度为T2,其脉冲宽度为t2,其中,t1≠t2。按照设定的顺序依次接收故障穿越模块1的状态信号和故障穿越模块2的状态信号,故障穿越模块1的状态信号单次的接收时长可以为m*T1,故障穿越模块2的状态信号单次的接收时长可以为n*T2,其中,m,n为正整数,m≥N,n≥N。也就是说,在某一时刻,接收故障穿越模块1的状态信号m*T1时长后,开始接收故障穿越模块2的状态信号,在接收故障穿越模块2的状态信号n*T2时长后,开始接收故障穿越模块1的状态信号,在接收故障穿越模块1的状态信号m*T1时长后,开始接收故障穿越模块2的状态信号,……,轮流交替接收故障穿越模块1的状态信号和故障穿越模块2的状态信号。
同时,由于变流器的控制器不是根据时间来分辨接收到的状态信号是哪一个故障穿越模块的状态信号从而确定相应的故障穿越模块开通并对其进行控制的,而是根据脉冲宽度来分辨接收到的状态信号是哪一个故障穿越模块的状态信号从而确定相应的故障穿越模块开通并对其进行控制的,因此,变流器的控制器并不需要与变流器中的故障穿越模块的状态信号的传输和解析的过程进行同步,而且变流器中的故障穿越模块的状态信号传输和解析的过程之间也不需要同步,这些都可以节省硬件资源。
较佳地,可以按照设定的顺序可以依次接收变流器中各个故障穿越模块的状态信号,这样,变流器可以通过一条信号线将变流器中的各个故障穿越模块的状态信号发送给控制器。
进一步地,当一个故障穿越模块的状态为关断时,该故障穿越模块的状态信号为持续的第一电平信号,该第一电平信号可以是持续的高电平信号,也可以是持续的低电平信号。
例如,在应用场景一中,在故障穿越模块1关断时,故障穿越模块1的状态信号为持续的第一电平信号,既可以为一个持续的高电平信号,也可以为一个持续的低电平信号;在故障穿越模块2关断时,故障穿越模块2的状态信号为持续的第一电平信号,既可以为一个持续的高电平信号,也可以为一个持续的低电平信号。
进一步地,若接收的是变流器中至少两个故障穿越模块的状态信号,则这些故障穿越模块中的各个故障穿越模块的状态信号为周期性脉冲信号时的单次持续时间,不小于这些故障穿越模块的状态信号一次接收时长的总和。
以应用场景一为例,接收故障穿越模块1的状态信号和故障穿越模块2的状态信号,则故障穿越模块1的状态信号为周期性脉冲信号时的单次持续时间,不小于故障穿越模块1的状态信号的单次接收时长m*T1与故障穿越模块2的状态信号的单次接收时长n*T2之和,即故障穿越模块1一次的开通时间不小于m*T1+n*T2;并且故障穿越模块2的状态信号为周期性脉冲信号时的单次持续时间,不小于故障穿越模块1的状态信号的单次接收时长m*T1与故障穿越模块2的状态信号的单次接收时长n*T2之和,即故障穿越模块2一次的开通时间不小于m*T1+n*T2。
故障穿越模块的状态信号为周期性信号时的单次持续时间即为故障穿越模块一次开通时间。在实际应用中可以根据需要通过一条信号线传输状态信号的各个故障穿越模块中最小开通时间最短的故障穿越模块的最小开通时间,确定这些故障穿越模块的状态信号的一次接收时长的总和,并根据确定的接收时长的总和确定这些故障穿越模块中的各个故障穿越模块的单次接收时长,及其对应的脉冲信号的周期及脉冲宽度,从而保证能够准确检测到各个开通的故障穿越模块,而不会发生漏检。
进一步地,本发明实施例提供的变流器中的故障穿越模块的信号传输方法如图2所示,其中S101具体包括:根据设定的接收周期,在每一个接收周期内,根据设定的顺序依次接收变流器中至少两个故障穿越模块的状态信号,所述接收周期为各个故障穿越模块的状态信号一次接收时长的总和。
进一步地,本发明实施例提供的变流器中的故障穿越模块的信号传输方法如图3所示,其中S101具体包括:
S101a、在第K个接收周期内,针对第I个故障穿越模块,确定第I个故障穿越模块的在接收顺序中的排列序号;
S101b、将接收周期的K倍减去在第K个接收周期内排序在第I个故障穿越模块之前的所有故障穿越模块的接收时长之和,作为第I个故障穿越模块的状态信号的起始时刻,K为正整数,I为正整数;
S101c、从该起始时刻开始,按照第I个故障穿越模块的接收时长接收第I个故障穿越模块的状态信号。
例如,在应用场景二中,发送状态信号的故障穿越模块有四个,故障穿越模块A、故障穿越模块B、故障穿越模块C和故障穿越模块D。假设故障穿越模块A在接收顺序中的排列序号为1,故障穿越模块B在接收顺序中的排列序号为2,故障穿越模块C在接收顺序中的排列序号为3,故障穿越模块D在接收顺序中的排列序号为4,当然接收顺序还可以采用其他的顺序。当故障穿越模块A开通时,故障穿越模块A的状态信号为周期性脉冲信号,其脉冲宽度为tA,周期长度为TA,故障穿越模块A的状态信号的一次的接收时长为a*TA;当故障穿越模块B开通时,故障穿越模块B的状态信号为周期性脉冲信号,其脉冲宽度为tB,周期长度为TB,故障穿越模块B的状态信号的一次的接收时长为b*TB;当故障穿越模块C开通时,故障穿越模块C的状态信号为周期性脉冲信号,其脉冲宽度为tC,周期长度为TC,故障穿越模块C的状态信号的一次的接收时长为c*TC;当故障穿越模块D开通时,故障穿越模块D的状态信号为周期性脉冲信号,其脉冲宽度为tD,周期长度为TD,故障穿越模块D的状态信号的一次的接收时长为d*TD,其中,a、b、c、d均为正整数,tA、tB、tC和tD各不相等。因此,在采用S101a-S101c的方法将应用场景二接收到的状态信号发送至变流器的控制器时,接收周期为a*TA+b*TB+c*TC+d*TD,由于故障穿越模块A在接收顺序中的排列序号为1,因此,在第K个接收周期,接收故障穿越模块A的状态信号的起始时刻为K*(a*TA+b*TB+c*TC+d*TD);故障穿越模块B在接收顺序中的排列序号为2,因此,在第K个接收周期,接收故障穿越模块B的状态信号的起始时刻为K*(a*TA+b*TB+c*TC+d*TD)+a*TA;故障穿越模块C在接收顺序中的排列序号为3,因此,在第K个接收周期,接收故障穿越模块C的状态信号的起始时刻为K*(a*TA+b*TB+c*TC+d*TD)+a*TA+b*TB;故障穿越模块D在接收顺序中的排列序号为4,因此,在第K个接收周期,接收故障穿越模块D的状态信号的起始时刻为K*(a*TA+b*TB+c*TC+d*TD)+a*TA+b*TB+c*TC。
假设周期性脉冲信号的周期长度TA=TB=TC=TD=T0,且每个故障穿越模块的状态信号单次的接收时长都相等时,假设为T5,为了使得控制器能够正确及时地检测到脉冲,要求T5≥3*T0,并且,接收周期4*T5小于控制器对故障穿越模块的状态检测延迟时间的要求。并假设每个故障穿越模块的状态为关断时,其状态信号为持续的低电平信号。图4给出了按照设定的顺序接收故障穿越模块A的状态信号、故障穿越模块B的状态信号、故障穿越模块C的状态信号和故障穿越模块D的状态信号并根据接收的顺序发送给变流器的控制器时,各个故障穿越模块的状态信号以及控制器接收到的混合状态信号的示意图。假设这四个故障穿越模块中最小开通时间最短的故障穿越模块为故障穿越模块A,其最小开通时间为tmin,则接收周期4*T5不大于tmin,在根据故障穿越模块A的最小开通时间为tmin确定接收周期4*T5之后,可以根据每个故障穿越模块的状态信号单次的接收时长T5确定周期性脉冲信号的周期长度T0,在确定周期性脉冲信号的周期长度T0之后,再根据检测脉冲信号时的分辨率,即最小能分辨的脉冲信号的宽度,确定不同故障穿越模块对应的脉冲宽度。
进一步地,针对一个故障穿越模块,当流过该故障穿越模块的电流小于或等于设定门限值时,该故障穿越模块的状态为关断;当流过该故障穿越模块的电流大于设定门限值时,该故障穿越模块的状态为开通。
本发明实施例提供一种变流器的控制器解析信号的方法,如图5所示,包括:
S501、变流器的控制器接收混合状态信号,所述混合状态信号包含按照设定的顺序依次发送的变流器中至少两个故障穿越模块的状态信号,其中:这些故障穿越模块在开通时的状态信号为脉冲宽度互不相同的周期性脉冲信号,每一个故障穿越模块的状态信号的单次接收时长不小于该状态信号为周期性脉冲信号时的N个周期,N为正整数,且N>2;
S502、检测该混合状态信号中是否有脉冲信号,并在检测到脉冲信号时,确定与检测到的脉冲的脉冲宽度对应的故障穿越模块的状态为开通。
例如,以应用场景二为例,如果检测到的脉冲宽度为tA,则确定故障穿越模块A开通,若检测到脉冲宽度为tB,则确定故障穿越模块B开通,若检测到脉冲宽度为tC,则确定故障穿越模块C开通,若检测到脉冲宽度为tD,则确定故障穿越模块D开通。
进一步地,若接收的是变流器中至少两个故障穿越模块的状态信号,则这些故障穿越模块中的各个故障穿越模块的状态信号为周期性脉冲信号时的单次持续时间,不小于这些故障穿越模块的状态信号一次接收时长的总和,即不小于一个接收周期,以保证能够准确检测到开通的故障穿越模块,而不会发生漏检。
进一步地,本发明实施例提供的变流器的控制器解析信号的方法,如图6所示,还包括:
S601、在控制器接收到的混合状态信号的一个周期内,连续检测到M个相同的脉冲时,根据所述脉冲的脉冲宽度与故障穿越模块的对应关系,确定与所述脉冲宽度对应的故障穿越模块,M>1,M为正整数,M小于等于N;
S602、在确定的故障穿越模块当前所记录的状态为关断时,将记录的所述故障穿越模块的状态更改为开通。
其中混合状态信号的一个周期的长度也就是一个接收周期的长度。以应用场景二为例,混合状态信号的一个周期的长度是a*TA+b*TB+c*TC+d*TD。假设在混合状态信号的一个周期内,连续监测到两个相同的脉冲,若该脉冲的脉冲宽度对应的故障穿越模块当前所记录的状态为关断,则将记录的该故障穿越模块的状态更改为开通的实现过程如图7所述。在接收到混合状态信号后,检测混合状态信号中的脉冲信号,若在混合状态信号中检测到一个脉冲信号P1(SAMPLE流程),根据脉冲信号P1的脉冲宽度确定开通的故障穿越模块,若故障穿越模块A开通,则进入CONFIRM A流程,即检测脉冲信号P1的后一个脉冲信号P2,若脉冲信号P2的脉冲宽度对应的故障穿越模块依然为故障穿越模块A,则进入STATE CHANGE流程,即在确定故障穿越模块A当前所记录的状态为关断后,将记录的故障穿越模块A的状态更改为开通;若脉冲信号P2的脉冲宽度对应的故障穿越模块不再是故障穿越模块A,而是故障穿越模块B,则进入CONFIRM B流程,即检测脉冲信号P2的后一个脉冲信号P3,若脉冲信号P3的脉冲宽度对应的故障穿越模块依然为故障穿越模块B,则进入STATE CHANGE流程,即在确定故障穿越模块B当前所记录的状态为关断后,将记录的故障穿越模块B的状态更改为开通;若脉冲信号P3的脉冲宽度对应的故障穿越模块不再是故障穿越模块B,而是故障穿越模块C,则进入CONFIRM C流程,即检测脉冲信号P3的后一个脉冲信号P4,若脉冲信号P4的脉冲宽度对应的故障穿越模块依然为故障穿越模块C,则进入STATE CHANGE流程,即在确定故障穿越模块C当前所记录的状态为关断后,将记录的故障穿越模块C的状态更改为开通;若脉冲信号P4的脉冲宽度对应的故障穿越模块不再是故障穿越模块C,而是故障穿越模块D,则进入CONFIRM D流程,即检测脉冲信号P4的后一个脉冲信号P5,若脉冲信号P5的脉冲宽度对应的故障穿越模块依然为故障穿越模块D,则进入STATE CHANGE流程,即在确定故障穿越模块D当前所记录的状态为关断后,将记录的故障穿越模块D的状态更改为开通;若脉冲信号P5的脉冲宽度对应的故障穿越模块不再是故障穿越模块D,而是故障穿越模块A(或者故障穿越模块B(或者故障穿越模块C)),则进入相应的CONFIRM A(或者CONFIRM B(或者CONFIRMC))流程。也就是说,当在混合状态信号的一个周期内未能连续两次检测到相同的脉冲信号时,一直在CONFIRM A、CONFIRM B、CONFIRM C和CONFIRM D四个流程之间切换。当在混合状态信号的一个周期内连续两次检测到相同的脉冲信号时,进入STATE CHANGE流程。在SAMPLE流程中检测到脉冲信号的脉冲宽度所对应的故障穿越模块为其它故障穿越模块时,各流程之间的的转换与上述转换类似,在此不再赘述。
进一步地,本发明实施例提供的变流器的控制器解析信号的方法,如图8所示,还包括:
S801、确定在混合状态信号的一个周期内,发送状态信号的故障穿越模块中除确定的状态为开通的故障穿越模块以外的故障穿越模块,为记录的状态待更改的故障穿越模块;
S802、将所述记录的状态待更改的故障穿越模块中当前所记录的状态为开通的故障穿越模块的状态更改为关断。
以应用场景二为例说明,当在混合状态信号的一个周期内,仅检测到故障穿越模块A对应的脉冲宽度的脉冲信号和故障穿越模块B对应的脉冲宽度的脉冲信号,则确认在该周期内,故障穿越模块A和故障穿越模块B的状态均为开通。因此,记录的状态待更改的故障穿越模块为故障穿越模块C和故障穿越模块D,若故障穿越模块C当前所记录的状态为关断,故障穿越模块D当前所记录的状态为开通,则在该周期内,仅将故障穿越模块D当前所记录的状态更改为关断。
另外还可以根据记录的故障穿越模块的状态,确定出各个故障穿越模块的处于开通状态的时间,并保存。
基于同一发明构思,本发明实施例还提供了一种变流器中的故障穿越模块的状态信号传输装置,由于该装置所解决问题的原理与前述变流器中的故障穿越模块的状态信号传输方法相似,因此该装置的实施可以参见前述方法的实施,重复之处不再赘述。
本发明实施例提供的一种变流器中的故障穿越模块的状态信号传输装置,如图9所示,包括:
接收单元91,用于按照设定的顺序依次接收变流器中至少两个故障穿越模块的状态信号,其中:所述至少两个故障穿越模块在开通时的状态信号为脉冲宽度互不相同的周期性脉冲信号,每一个故障穿越模块的状态信号的单次接收时长不小于其状态信号为周期性脉冲信号时的N个周期,N为正整数,且N>2;
发送单元92,用于根据接收顺序,将接收到的状态信号依次发送给所述变流器的控制器,依次发送的状态信号形成混合状态信号。
进一步地,接收单元91具体用于:根据设定的接收周期,在每一个接收周期内,根据设定的顺序依次接收变流器中所述至少两个故障穿越模块的状态信号,所述接收周期为所述至少两个故障穿越模块的状态信号一次接收时长的总和。
进一步地,若接收的是变流器中至少两个故障穿越模块的状态信号,则这些故障穿越模块中的各个故障穿越模块的状态信号为周期性脉冲信号时的单次持续时间,不小于这些故障穿越模块的状态信号一次接收时长的总和,即不小于一个接收周期,以保证能够准确检测到开通的故障穿越模块,而不会发生漏检。
进一步地,接收单元91具体用于:
在第K个接收周期内,针对第I个故障穿越模块,确定第I个故障穿越模块的在接收顺序中的排列序号;
将接收周期的K倍减去在第K个接收周期内排序在第I个故障穿越模块之前的所有故障穿越模块的接收时长之和,作为第I个故障穿越模块的状态信号的起始时刻,K为正整数,I为正整数;
从该起始时刻开始,按照第I个故障穿越模块的接收时长接收第I个故障穿越模块的状态信号。
基于同一发明构思,本发明实施例还提供了一种变流器的控制器解析信号的装置,由于该装置所解决问题的原理与前述变流器的控制器解析信号的方法相似,因此该装置的实施可以参见前述方法的实施,重复之处不再赘述。
本发明实施例提供的一种变流器的控制器解析信号的装置,如图10所示,包括:
接收单元101,用于接收混合状态信号,所述混合状态信号包含按照设定的顺序依次发送的变流器中至少两个故障穿越模块的状态信号,其中:所述至少两个故障穿越模块在开通时的状态信号为脉冲宽度互不相同的周期性脉冲信号,每一个故障穿越模块的状态信号的单次接收时长不小于该状态信号的N个周期,N为正整数,且N>2;
检测确定单元102,用于检测所述混合状态信号中是否有脉冲信号,并在检测到脉冲信号时,确定与检测到的脉冲的脉冲宽度对应的故障穿越模块的状态为开通。
进一步地,若接收的是变流器中至少两个故障穿越模块的状态信号,则这些故障穿越模块中的各个故障穿越模块的状态信号为周期性脉冲信号时的单次持续时间,不小于这些故障穿越模块的状态信号一次接收时长的总和,即不小于一个接收周期,也就是不小于混合状态信号的一个周期,以保证能够准确检测到开通的故障穿越模块,而不会发生漏检。
进一步地,本发明实施例提供的一种变流器的控制器解析信号的装置,如图11所示,检测确定单元102还用于:
在该混合状态信号的一个周期内,连续检测到M个相同的脉冲时,根据该脉冲的脉冲宽度与故障穿越模块的对应关系,确定与该脉冲宽度对应的故障穿越模块,M>1,M为正整数,M小于等于N;
该装置还包括第一记录单元103;
第一记录单元103,用于在确定的故障穿越模块当前所记录的状态为关断时,将记录的该故障穿越模块的状态更改为开通。
进一步地,本发明实施例提供的一种变流器的控制器解析信号的装置,如图12所示,检测确定单元102还用于:
确定在该混合状态信号的一个周期内,发送状态信号的故障穿越模块中除确定的状态为开通的故障穿越模块以外的故障穿越模块,为记录的状态待更改的故障穿越模块;
该装置还包括第二记录单元104;
第二记录单元104,用于将记录的状态待更改的故障穿越模块中当前所记录的状态为开通的故障穿越模块的状态更改为关断。
其中,第一记录单元和第二记录单元块可以为同一个模块,也可以为不同的模块。
进一步地,本发明实施例还提供一种变流器中的故障穿越模块的状态信号传输电路,由于该电路所解决问题的原理与前述变流器中的故障穿越模块的状态信号传输方法相似,因此该电路的实施可以参见前述方法的实施,重复之处不再赘述。另外,该电路仅仅是前述信号传输方法的一种实施方式。
本发明提供的一种变流器中的故障穿越模块的状态信号传输电路,如图13所示,包括选通信号生成电路131、至少两个状态信号生成电路132和多路信号复用电路133;
选通信号生成电路131,用于生成选通信号,所述选通信号用于控制所述多路信号复用电路按照设定的顺序依次接收至少两个状态信号生成电路输出的状态信号;
每个状态信号生成电路132,用于在确定与自身相连的故障穿越模块的状态为开通时,生成脉冲宽度与所述故障穿越模块对应的脉冲宽度相同的周期性脉冲信号作为所述故障穿越模块的状态信号;其中,与各个状态信号生成电路相连的故障穿越模块在开通时的状态信号为脉冲宽度互不相同的周期性脉冲信号;
多路信号复用电路133,用于接收选通信号生成电路输出的选通信号,并在所述选通信号的控制下接收各个状态信号生成电路输出的状态信号,并根据接收顺序,将接收到的状态信号依次发送给所述变流器的控制器,依次发送的状态信号形成混合状态信号,其中,每一个状态信号生成电路输出的状态信号的单次接收时长不小于其状态信号为周期性脉冲信号时的N个周期,N为正整数,且N>2。
进一步地,每个状态信号生成电路132还用于,在与自身相连的故障穿越模块的状态为关断时,生成持续的第一电平信号作为所述故障穿越模块的状态信号。
进一步地,各个状态信号生成电路132所连接的故障穿越模块的状态信号为周期性脉冲信号时的单次持续时间,不小于多路信号复用电路接收一次各个状态信号生成电路输出的状态信号的接收时长的总和。
进一步地,如图14所示,一个状态信号生成电路132包括状态检测电路1321和转换电路1322;
状态检测电路1321,用于在流过与自身相连的故障穿越模块的电流小于或等于设定门限值时,确定该故障穿越模块的状态为关断,并输出无效电平的使能信号;以及在流过该故障穿越模块的电流大于设定门限值时,确定该故障穿越模块的状态为开通,并输出有效电平的使能信号;
转换电路1322,用于在接收到无效电平的使能信号时,输出持续的第一电平信号作为所述故障穿越模块的状态信号;并在接收到有效电平的使能信号时,输出脉冲宽度与该故障穿越模块对应的脉冲宽度相同的周期性脉冲信号作为所述故障穿越模块的状态信号。
进一步地,如图15所示,一个状态检测电路包括第一三极管T1、第二三极管T2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一电容C1和第二电容C2;
第一电阻R1的一端接收由流过与该状态检测电路相连的故障穿越模块的电流转换得到的电压信号,第一电阻R1的另一端连接第一三极管T1的基极;第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1并联,并联后的一端连接第一三极管T1的基极,并联后的另一端接地;第一三极管T1的集电极分别连接第四电阻R4的一端和第五电阻R5的一端,第四电阻R4的另一端接收第一电压信号V1,第五电阻R5的另一端连接第二三极管T2的基极,第一三极管T1的发射极接地;第六电阻R6和第二电容C2并联,并联后的一端连接第二三极管T2的基极,并联后的另一端接地;第七电阻R7的一端接收第二电压信号V2,第七电阻R7的另一端连接第二三极管T2的集电极,第二三极管T2的发射极接地,第二三极管T2的集电极输出使能信号;
在流过与该状态检测电路相连的故障穿越模块的电流小于或等于设定门限值时,第一三极管T1不导通,第二三极管T2饱和导通,第二三极管T2的集电极输出无效电平的使能信号;在流过该故障穿越模块的电流大于设定门限值时,第一三极管T1饱和导通,第二三极管T2不导通,第二三极管T2的集电极输出有效电平的使能信号。
在实际中,检测电路只要能够检测出故障穿越模块是开通还是关断即可,因此,它还可以采用由运算放大器和比较器构成的比较电路来实现。
在实际中,转换电路可以由555定时器构成,如图16所示,包括:第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、稳压二极管VD1和555定时器;
第八电阻R8的一端接收使能信号,第八电阻R8的另一端连接稳压二极管VD1的阴极,稳压二极管VD1的阳极连接555定时器的复位管脚RST,第三电容C3、第四电容C4和第九电阻R9并联后的一端连接555定时器的复位管脚RST,第三电容C3、第四电容C4和第九电阻R9并联后的另一端接地,第十电阻R10和第十一电阻R11并联后的一端接收第二电压信号V2,第十电阻R10和第十一电阻R11并联后的另一端连接555定时器的放电管脚DSCHG;第五电容C5的一端接收第二电压信号V2,第五电容C5的另一端接地;第一二极管D1与第二二极管D2并联后的阳极连接555定时器的放电管脚DSCHG,第一二极管D1与第二二极管D2并联后的阴极分别连接555定时器的触发管脚TRG和重置锁定管脚THR;第三二极管D3与第四二极管D4并联后的阴极连接555定时器的放电管脚DSCHG,第三二极管D3与第四二极管D4并联后的阳极与第十二电阻R12和第十三电阻R13并联后的一端相连,第十二电阻R12和第十三电阻R13并联后的另一端连接第六电容C6的一端,第六电容C6的另一端接地,555定时器的控制管脚CV连接第七电容C7的一端,第七电容C7的另一端接地,555定时器的输出端OUT输出状态信号。
在由555定时器构成的转换电路中,有效电平的使能信号为高电平的使能信号,无效电平的使能信号为低电平的使能信号。在由555定时器构成的转换电路中,当使能信号为高电平并传输到555定时器的复位管脚RST时,555定时器开始输出的状态信号为方波脉冲信号。方波脉冲信号的一个周期中,高电平的时间由第十电阻R10、第十一电阻R11和第六电容C6确定,低电平的时间由第十二电阻R12、第十三电阻R13和第六电容C6确定。在对第六电容C6充电时,电流通过第一二极管D1和第二二极管D2到达第六电容C6;在对第六电容C6放电时,电流流过第三二极管D3和第四二极管D4。第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5和第七电容C7均为滤波电容。第九电阻R9为下拉电阻,当使能信号为低电平信号或者第八电阻R8的一端为接收到使能信号时,555定时器的复位管脚RST接收到低电平信号,555定时器输出的状态信号为低电平信号。另外,在使能信号的电压没有达到稳压二极管VD1的阈值电压时,稳压二极管VD1截止,555定时器输出低电平信号,这样可以防止干扰。在不考虑干扰的情况下,稳压二极管VD1可以去掉,即第八电阻R8的一端接收使能信号,第八电阻R8的另一端连接555定时器的复位管脚RST。
进一步地,选通信号生成电路132包括计数器,该计数器用于生成所述选通信号,该计数器包括二分频电路和一个多谐振荡电路,所述二分频电路的个数k为log2n-1上取整,n为接收到的状态信号的个数;
多谐振荡电路输出的预设频率的方波信号为计数器第零位的信号,多谐振荡电路输出的预设频率f的方波信号经m个二频电路分频后,生成的频率为2m*f的方波信号作为计数器第m位的信号,其中,1≤m≤k。
当选通信号生成电路采用计数器时,计数器的各位均输出方波信号,在选通信号的控制下,一个状态信号一次的发送时长等于预设频率的方波信号的一个周期中的高电平信号的时长,或者等于预设频率的方波信号的一个周期中的低电平信号的时长。
在实际中,计数器中的多谐振荡电路可以由555定时器构成,也可以由其它电路构成;二分频电路可以由D触发器构成,也可以由其它集成的或者分立的数字逻辑器件构成。
采用该选通信号生成电路生成的选通信号,可以控制多路信号复用电路在一个接收周期内,接收各个状态信号生成电路输出的状态信号的时间相等。
当接收到两个状态信号时,计数器中的二分频电路的个数k=log2n-1上取整,即k=0,也就是说计数器中不需要二分频电路;当接收到的状态信号为三个或四个时,计数器中的二分频电路的个数k=log2n-1上取整,即k=1,计数器中包含一个二分频电路;当接收到的状态信号为五个至八个时,计数器中的二分频电路的个数k=log2n-1上取整,即k=1,计数器中包含两个二分频电路。也就是说,当接收到的状态信号的个数为21+1至21+1时,计数器中的二分频电路的个数为1个,1为正整数。
图17中以三位计数器为例进行说明,该三位计数器中包括一个多谐振荡电路和两个二分频电路。图17所示的计数器中的多谐振荡电路由555定时器构成,二分频电路由D触发器构成,包括:第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8、555定时器、第一D触发器和第二D触发器;
第十八电阻R8的一端接收第三电压信号V3,第十八电阻R8的另一端连接555定时器的复位管脚RST,第十四电阻R14和第十五电阻R15并联后的一端接收第三电压信号V3,第十四电阻R14和第十五电阻R15并联后的另一端连接555定时器的放电管脚DSCHG;第八电容C8的一端接收第三电压信号V3,第八电容C8的另一端接地;第五二极管D5与第六二极管D6并联后的阳极连接555定时器的放电管脚DSCHG,第五二极管D5与第六二极管D6并联后的阴极分别连接555定时器的触发管脚TRG和重置锁定管脚THR;第七二极管D7与第八二极管D8并联后的阴极连接555定时器的放电管脚DSCHG,第七二极管D7与第八二极管D8并联后的阳极与第十六电阻R16和第十七电阻R17并联后的一端相连,第十六电阻R16和第十七电阻R17并联后的另一端连接第九电容C9的一端,第九电容C9的另一端接地,555定时器的控制管脚CV连接第十电容C10的一端,第十电容C10的另一端接地,555定时器的输出端OUT输出方波信号,即计数器第零位的信号。
方波信号的一个周期中,高电平的时间由第十四电阻R14、第十五电阻R15和第九电容C9确定,低电平的时间由第十六电阻R16、第十七电阻R17和第九电容C9确定。在对第九电容C9充电时,电流流过第五二极管D5和第六二极管D6;在对第九电容C9放电时,电流流过第七二极管D7和第八二极管D8。第八电容C8和第十电容C10均为滤波电容。
第一D触发器的时钟信号端CLK接收555定时器输出的方波信号,第一D触发器的输入端D与其输出端OUT相连,第一D触发器的输出端OUT输出的方波信号的频率为555定时器的输出端OUT输出的方波信号的频率的一半,第一D触发器的输出端OUT输出的方波信号的一个周期中的高电平(或低电平)的时间段是555定时器的输出端OUT输出的方波信号的一个周期,第一D触发器的输出端OUT输出的方波信号为计数器第一位的信号。
第二D触发器的时钟信号端CLK接收第一D触发器的输出端OUT输出的方波信号,第二D触发器的输入端D与其输出端OUT相连,第二D触发器的输出端OUT输出的方波信号的频率为第一D触发器的输出端OUT输出的方波信号的频率的一半,第二D触发器的输出端OUT输出的方波信号的一个周期中的高电平(或低电平)的时间段是第一D触发器的输出端OUT输出的方波信号的一个周期,第一D触发器的输出端OUT输出的方波信号为计数器第一位的信号。
图17所示的三位的计数器会循环输出高高高、高高低、高低高、高低低、低高高、低高低、低低高、低低低8个状态的电平信号。555定时器输出的方波信号的一个周期中的高电平(或低电平)的时长是一个故障穿越模块状态信号单次接收的时长。
多路信号复用电路可以采用多路选择器实现,也通过可编程逻辑器件实现。
本发明实施例提供的一种变流器系统,包括本发明实施例提供的变流器中的故障穿越模块的状态信号传输电路和/或控制变流器的控制器;
该控制器用于,接收混合状态信号,所述混合状态信号包含按照设定的顺序依次发送的变流器中至少两个故障穿越模块的状态信号,其中:所述至少两个故障穿越模块在开通时的状态信号为脉冲宽度互不相同的周期性脉冲信号,每一个故障穿越模块的状态信号的单次接收时长不小于该状态信号为周期性脉冲信号时的N个周期,N为正整数,且N>2;检测该混合状态信号中是否有脉冲信号,并在检测到脉冲信号时,确定与检测到的脉冲的脉冲宽度对应的故障穿越模块的状态为开通。
进一步地,该控制器还用于,在该混合状态信号的一个周期内,连续检测到M个相同的脉冲时,根据所述脉冲的脉冲宽度与故障穿越模块的对应关系,确定与所述脉冲宽度对应的故障穿越模块,M>1,M为正整数,M小于等于N;在确定的故障穿越模块当前所记录的状态为关断时,将记录的所述故障穿越模块的状态更改为开通。
进一步地,该控制器还用于,确定在混合状态信号的一个周期内,发送状态信号的故障穿越模块中除确定的状态为开通的故障穿越模块以外的故障穿越模块,为记录的状态待更改的故障穿越模块;将所述记录的状态待更改的故障穿越模块中当前所记录的状态为开通的故障穿越模块的状态更改为关断。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例可以通过硬件实现,也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解,本发明实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来,该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM,U盘,移动硬盘等)中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图,附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中,也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块,也可以进一步拆分成多个子模块。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。