CN104932353B - 一种多变流器模块串联机组的无线控制和程序更换装置 - Google Patents

Abstract

一种多变流器模块串联机组的无线控制和程序更换装置，包括变流器机组、本地控制系统及程序更换系统，所述变流器机组是由多个变流器模块串联后组成的单相或多相系统，所述本地控制系统中设有若干个第二无线收发模块，所述变流器模块中设有若干个第一无线收发模块，所述程序更换系统中设有若干个第三无线收发模块；每个所述第二无线收发模块与每个变流器模块的第一无线收发模块进行点对点一一通讯；所述程序更换系统中的一个第三无线收发模块与每个变流器模块的第一无线收发模块进行一对点多广播通讯，用来完成程序一次性下发更新。本发明具有结构简单、操作方便快捷、适用范围广等优点。

Description

一种多变流器模块串联机组的无线控制和程序更换装置

技术领域

本发明主要涉及到工业变流领域高电压、大容量变流器领域，特指一种适用于多变流器模块串联机组的无线控制和程序更换装置。

背景技术

目前工业变流领域高电压、大容量变流器应用广泛，现有高压变频器、SVG及光伏等变流器及其机组大都采用光纤传输控制信号，实现低压控制系统与高压主电路的高低电位隔离，安全可靠，即经转换电路转换为电控制信号给变流器模块就地控制器，最终形成直接控制功率器件的触发信号。同时，变流器模块本体的采集板将变流器模块的工作状态（电压、电流、元件状态等信息）就地控制处理后，再经过电光转换电路转换成光信号通过光纤传输给控制系统。这种方式要求控制系统有n对光纤接口通过n根双芯光纤来连接变流器机组的n个变流模块，实现一对一的点对点通信。随着变流器机组电压等级的增高，变流器模块数量增加，即增加通信光纤数和光纤接口数，从而增加控制系统硬件复杂度，布线困难度，同时随着串联变流器模块数量的增加，整体设备体积将增大，与主控制系统通信光纤长度将要加长，特别对于35kV等高电压时，出于对通信可靠性的考虑对光纤长度很容易超出其选用光纤的稳定通信长度。每个变流器模块均一对一与控制系统通信，例如，像6kV电压等级，三相Y型接法的直挂SVG每相需要7或8个采用1700V IGBT构成的H桥变流器模块，三相有21个或24个；10kV电压等级每相需要11或12个，三相有33个或36个；35kV电压等级每相数量增加到42个，三相就126个。可见随着电压等级的增高，变流器模块数增加，控制所需要的光纤数也就增多，所以存在光纤布线工作量大、组装复杂，增加光纤长距离问题通信的考虑，采用光纤中转装置或升级光纤通信能力，将进一步增加光纤通信的复杂度。

另外，由于高电压变流器机组采用多个变流器模块串联，每个变流模块的就地控制器需要烧写程序，一般变流器模块程序是在出厂试验时烧写完成，一旦变流器机组整机组装完成后要想全部更换变流器模块程序变得任务繁重。如产品研发初期变流器模块程序不稳定或兼容性差时，就需要更换变流器模块就地控制器程序的情况。再遇到需要更换变流器模块程序时，需要每个模块烧写，工作量大、遗忘率高。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、操作方便快捷、适用范围广的多变流器模块串联机组的无线控制和程序更换装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种多变流器模块串联机组的无线控制和程序更换装置，包括变流器机组、本地控制系统及程序更换系统，所述变流器机组是由多个变流器模块串联后组成的单相或多相系统，所述本地控制系统中设有若干个第二无线收发模块，所述变流器模块中设有若干个第一无线收发模块，所述程序更换系统中设有若干个第三无线收发模块；每个所述第二无线收发模块与每个变流器模块的第一无线收发模块进行点对点一一通讯；所述程序更换系统中的一个第三无线收发模块与每个变流器模块的第一无线收发模块进行一对点多广播通讯，用来完成程序一次性下发更新。

作为本发明的进一步改进：所述变流器模块包括变流器模块主电路、模块取能电路、脉冲分配电路、模块本体控制器、检测处理电路、第一转换电路以及第二无线收发模块；所述脉冲分配电路用来实现模块本体控制器开通命令的转换以及对变流器模块主电路中电力电子开关器件的开通和关断信号生成；所述模块本体控制器用来实现与变流机组本地控制系统交互变流器模块信息以及控制命令，同时实现模块本体检测保护控制信号处理；所述检测处理电路用来进行模块状态信息检测；所述第一转换电路用来实现模块本体控制器和第二无线收发模块之间信息的转换；所述第二无线收发模块用来接收外界无线通信设备的信息，发送模块本体控制器根据要求或反馈的信息。

作为本发明的进一步改进：所述本地控制系统包括控制电源系统、本体人机监控、本地中央控制器、模拟量测量和开关量输入输出电路、第二转换电路以及第二无线收发模块；所述控制电源系统用来为控制系统其它各部件提供所需电源，所述本体人机监控用来进行本体人机交互功能，所述本地中央控制器用来实现系统信号检测、运算、保护及控制；所述模拟量测量和开关量输入输出电路用来为本地中央控制器提供系统状态信号采集和执行本地中央控制器的系统控制命令输出；所述第二转换电路用来实现本地中央控制器和第二无线收发模块之间信息转换；所述第二无线收发模块用来发送本地中央控制器的控制命令，并收发模块变流器的反馈信息。

作为本发明的进一步改进：所述程序更换系统包括供电电源系统、计算机、第三转换电路及第三无线收发模块，所述供电电源系统用来为程序更新系统的其他部件供电，所述计算机用来实现程序烧写，所述第三转换电路用来实现计算机和第三无线收发模块之间信息转换，所述第三无线收发模块用来将计算机下发的程序通过无线发送出去，并接受反馈信息。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的多变流器模块串联机组的无线控制和程序更换装置，结构简单、操作方便，能够克服设备组装和安装时复杂的光纤布线以及光纤通信距离的限制，同时也实现主电路与控制电路可靠安全隔离；另外经过特别设计，可以通过烧写软件及转换电路，采用无线广播方式更换变流器机组所有变流器模块程序。

2、本发明的多变流器模块串联机组的无线控制和程序更换装置，适用范围广，可以用于诸如高压变频器、高压SVG等采用多个变流器模块串联拓扑而成的变流器机组，即可以实现主电路与二次控制系统的高低电位完全隔离，安全可靠；又可以减少光纤布线、组装的繁琐工作；另外经过特殊考虑设计，采用无线一对多的广播通信方式还可以让所有变流器模块就地控制器程序一次性更换，方便快捷。

附图说明

图1是本发明在具体应用实例中的框架结构示意图。

图2是本发明在具体应用实例中变流器模块的框架结构示意图。

图3是本发明在具体应用实例中本地控制系统的框架结构示意图。

图4是本发明在具体应用实例中程序更换系统的框架结构示意图。

图例说明：

1、变流器机组；2、变流器模块；201、变流器模块主电路；202、模块取能电路；203、脉冲分配电路；204、模块本体控制器；205、检测处理电路；206、第一转换电路；207、第一无线收发模块；3、本地控制系统；301、控制电源系统；302、本体人机监控；303、本地中央控制器；304、模拟量测量和开关量输入输出电路；305、第二转换电路；306、第二无线收发模块；4、程序更换系统；401、供电电源系统；402、计算机；403、第三转换电路；404、第三无线收发模块。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，为本发明多变流器模块串联机组的无线控制和程序更换装置在具体应用实例中的框架结构示意图。该装置包括变流器机组1、本地控制系统3及程序更换系统4。变流器机组1是由多个变流器模块2（PM）串联后组成的单相或多相系统。本地控制系统3中设有若干个第二无线收发模块306，变流器模块2中设有若干个第一无线收发模块207，程序更换系统4中设有若干个第三无线收发模块404。每个第二无线收发模块306与每个变流器模块2（PM）的第一无线收发模块207进行点对点一一通讯，保证实时性。程序更换系统4中的一个第三无线收发模块404会与每个变流器模块2（PM）的第一无线收发模块207进行一对点多广播通讯，实现程序一次性下发更新。

如图2所示，为变流器模块2（PM）的组成框图，除实现主电路功能以及其电路检测控制处理外，还通过无线通信来实现外界控制对变流器模块2的控制保护。变流器模块2包括变流器模块主电路201、模块取能电路202、脉冲分配电路203、模块本体控制器204、检测处理电路205、第一转换电路206以及第一无线收发模块207。其中，模块取能电路202的取能须满足其它各组成功能要求，脉冲分配电路203用来实现模块本体控制器204开通命令的转换以及对变流器模块主电路201中电力电子开关器件的开通和关断信号生成；模块本体控制器204则用来实现与变流机组本地控制系统3交互变流器模块2信息以及控制命令，同时还要实现模块本体检测保护控制信号处理；检测处理电路205用来实现模块电压、电流、温度等信息检测；第一转换电路206用来实现模块本体控制器204和第一无线收发模块207之间信息的转换，即将第一无线收发模块207的接收信号以及模块本体控制器204的发出信息转换成模块本体控制器204和第一无线收发模块207可以接受识别的信号类型。第一无线收发模块207，用来接收外界无线通信设备的信息，发送模块本体控制器204根据要求或需要反馈的信息。

如图3所示，为在具体应用实例中本地控制系统3的框架原理示意图，通过无线通信实现变流器机组1整体控制保护。本地控制系统3包括控制电源系统301、本体人机监控302、本地中央控制器303、模拟量测量和开关量输入输出电路304、第二转换电路305以及第二无线收发模块306。其中，控制电源系统301用来为控制系统其它各部件提供所需电源，本体人机监控302用来实现本体人机交互功能，本地中央控制器303用来实现系统信号检测、运算、保护及控制；模拟量测量和开关量输入输出电路304用来为本地中央控制器303提供系统电压电流采集、系统各状态采集和执行本地中央控制器303的系统控制命令输出等。第二转换电路305用来实现本地中央控制器303和第二无线收发模块306之间信息转换，即将第三无线收发模块306的接收信号以及本地中央控制器303发出的信息转换成本地中央控制器303和第三无线收发模块306可以接受识别的信号类型。第二无线收发模块306用来发送本地中央控制器303的控制命令，并收发模块变流器的反馈信息。由于第三无线收发模块306与变流器机组1中的变流器模块2实现一对一的通信，所以本地控制系统3具有有n个第二转换电路305和第三无线收发模块306，具体数量应该不少于其所控制的变流器机组1中的变流器模块2的数量。本地控制系统3通过上述n个第二转换电路305和第三无线收发模块306，来实现本地中央控制器303对n个变流器模块2的控制保护。

如图4所示，为在具体应用实例中程序更换系统4的框架原理示意图，通过无线通信将计算机程序信息下发给每个变流器模块2。程序更换系统4包括供电电源系统401、计算机402、第三转换电路403及第三无线收发模块404。供电电源系统401用来为程序更换系统4的其他部件供电；计算机402用来实现程序烧写；第三转换电路403用来实现计算机402和第三无线收发模块404之间信息转换，即将第三无线收发模块404接收信号以及计算机402发出信息转换成计算机402和第三无线收发模块404可以接受识别的信号类型；第三无线收发模块404用来将计算机402下发的程序通过无线发送出去，并接受反馈信息。

由于变流器模块2串联后的变流器机组1模块数量多，采用本发明的上述结构后，本地控制系统3基于无线通信与传统光纤通信相比较，没有布线的问题，简单方便，同样能实现高低电位隔离问题。本发明采用无线通信方式，利用无线通信一对多通信模式可实现多个功率单元程序一次性更换，并且每个模块都是能双向通信的，能够反馈模块程序信息，快捷方便简单直观。

本发明的多变流器模块2串联机组的无线控制和程序更换装置，可以用来实现对诸如级联高压变、级联高压SVG等采用多变流器模块2串联的变流器机组1的无线控制，替代原来的光纤控制，不仅实现主电路与控制电路之间高低压安全隔离，也省略了控制系统与变流器模块2之间的光纤布线问题。同时，每个变流器模块2均有无线收发模块，程序烧写计算机402通过转换电路发送无线信息，由每个变流器模块2无线收发模块接收后，经过转换电路转换成符合变流器模块2控制器芯片烧写的接口连接芯片，将程序最终烧写入芯片，芯片程序烧写完成后反馈完成信息。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种多变流器模块串联机组的无线控制和程序更换装置，其特征在于，包括变流器机组、本地控制系统及程序更换系统，所述变流器机组是由多个变流器模块串联后组成的单相或多相系统，所述本地控制系统中设有若干个第二无线收发模块，所述变流器模块中设有若干个第一无线收发模块，所述程序更换系统中设有若干个第三无线收发模块；每个所述第二无线收发模块与每个变流器模块的第一无线收发模块进行点对点一一通讯；所述程序更换系统中的一个第三无线收发模块与每个变流器模块的第一无线收发模块进行一对点多广播通讯，用来完成程序一次性下发更新；所述程序更换系统包括供电电源系统、计算机、第三转换电路及第三无线收发模块，所述供电电源系统用来为程序更新系统的其他部件供电，所述计算机用来实现程序烧写，所述第三转换电路用来实现计算机和第三无线收发模块之间信息转换，所述第三无线收发模块用来将计算机下发的程序通过无线发送出去，并接受反馈信息。

2.根据权利要求1所述的多变流器模块串联机组的无线控制和程序更换装置，其特征在于，所述变流器模块包括变流器模块主电路、模块取能电路、脉冲分配电路、模块本体控制器、检测处理电路、第一转换电路以及第二无线收发模块；所述脉冲分配电路用来实现模块本体控制器开通命令的转换以及对变流器模块主电路中电力电子开关器件的开通和关断信号生成；所述模块本体控制器用来实现与变流机组本地控制系统交互变流器模块信息以及控制命令，同时实现模块本体检测保护控制信号处理；所述检测处理电路用来进行模块状态信息检测；所述第一转换电路用来实现模块本体控制器和第二无线收发模块之间信息的转换；所述第二无线收发模块用来接收外界无线通信设备的信息，发送模块本体控制器根据要求或反馈的信息。

3.根据权利要求1所述的多变流器模块串联机组的无线控制和程序更换装置，其特征在于，所述本地控制系统包括控制电源系统、本体人机监控、本地中央控制器、模拟量测量和开关量输入输出电路、第二转换电路以及第二无线收发模块；所述控制电源系统用来为控制系统其它各部件提供所需电源，所述本体人机监控用来进行本体人机交互功能，所述本地中央控制器用来实现系统信号检测、运算、保护及控制；所述模拟量测量和开关量输入输出电路用来为本地中央控制器提供系统状态信号采集和执行本地中央控制器的系统控制命令输出；所述第二转换电路用来实现本地中央控制器和第二无线收发模块之间信息转换；所述第二无线收发模块用来发送本地中央控制器的控制命令，并收发模块变流器的反馈信息。