CN105207460B - 一种并联多功率模块的信号处理方法、电路及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种并联多功率模块的信号处理方法、电路及系统，信号处理系统包括信号处理电路，信号处理电路包括状态信号转接电路和驱动信号转接电路。方法包括：S1、获取各功率模块的状态信号，基于获取的各状态信号生成所述并联多功率模块的整体状态信号；S2、基于所述并联多功率模块的整体状态信号驱动多个功率模块工作或者停止。实现了在多个功率模块并联的情况下，有效地对多个功率模块的驱动信号以及状态信号进行转接处理，节约了系统资源，且系统易于实现、成本低、可靠性高。

Description

一种并联多功率模块的信号处理方法、电路及系统

技术领域

本发明涉及变频器，更具体地说，涉及一种并联多功率模块的信号处理方法、电路及系统。

背景技术

随着风力发电单机容量不断增大，风电逆变器的功率等级也逐步提高，而实现更大功率的逆变器，采用多个功率模块并联成为一种应用趋势。逆变器采用多功率模块并联的技术具有有效提高功率等级、增加系统可靠性和效率、减少成本、以及灵活性强等优点，但是随着并联的功率模块个数的增加，功率模块的控制及保护类信号数量也随之增加。

目前主要采用光纤方案对多个功率模块的信号进行处理，在光纤方案中，对并联的各功率模块控制及保护类信号进行单独处理，由于控制端口和软件资源有限，这种方案存在设计复杂、开发周期较长、成本高等缺陷。

发明内容

本发明针对现有技术中，对变频器的并联多功率模块的信号进行单独处理，开发周期较长，成本高的缺陷，提供一种并联多功率模块的信号处理方法、电路及系统，对多个功率模块并联时的信号进行转换处理，有效解决控制端口不足和软件资源有限的问题，且设计方案简单，易于实现，成本低，可靠性高。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：提供一种并联多功率模块的信号处理方法，包括以下步骤：

S1、获取各功率模块的状态信号，基于获取的各状态信号生成所述并联多功率模块的整体状态信号；

S2、基于所述整体状态信号驱动多个功率模块工作或者停止。

优选地，所述状态信号包括非逻辑状态信号和/或逻辑状态信号；当所述状态信号包括非逻辑状态信号时，在步骤S1中，取获取的各非逻辑状态信号中的最值作为所述并联多功率模块的整体非逻辑状态信号，或者按照一定的计算规则计算获取的各非逻辑状态信号，从而生成所述并联多功率模块的整体非逻辑状态信号；

当所述状态信号包括逻辑状态信号时，在步骤S1中，对获取的各逻辑状态信息进行逻辑处理后，生成所述并联多功率模块的整体逻辑状态信号。

优选地，所述非逻辑状态信号包括温度信号和/或母线电压信号，当所述非逻辑状态信号包括温度信号时，步骤S1包括以下子步骤：

S11、获取各功率模块的温度信号，对获取的各温度信号进行比较，取其中的最大值作为所述并联多功率模块的整体温度信号；

当所述非逻辑状态信号包括母线电压信号时，步骤S1包括以下子步骤：

S12、获取各功率模块的母线电压信号，对获取的各母线电压信号进行比较，取其中的最大值作为所述并联多功率模块的整体母线电压信号。

优选地，所述非逻辑状态信号包括电流信号，步骤S1包括以下子步骤：

S13、获取各功率模块的电流信号，对获取的各电流信号求和，以生成所述并联多功率模块的整体电流信号。

优选地，所述逻辑状态信号包括故障信号，步骤S1包括以下子步骤：

S14、获取各功率模块的故障信号，对获取的各故障信号进行逻辑或处理，以生成所述并联多功率模块的整体故障信号。

优选地，步骤S2包括以下子步骤：

S21、基于所述并联多功率模块的整体状态信号判断所述并联多功率模块是否处于正常状态；

S22、若所述并联多功率模块处于正常状态，则发出驱动信号，并将所述驱动信号分为多路后分别输出多个功率模块，以驱动多个功率模块工作；

S23、若所述并联多功率模块处于非正常状态，则停止驱动多个功率模块。

提供一种并联多功率模块的信号处理电路，包括：

状态信号转接电路，用于获取各功率模块的状态信号，基于获取的各状态信号生成所述并联多功率模块的整体状态信号并输出控制单元；

驱动信号转接电路，用于接收控制单元基于所述并联多功率模块的整体状态信号发出的驱动信号，并将所述驱动信号分为多路后分别输出多个功率模块。

优选地，所述状态信号转接电路包括以下电路中的一个或者多个：

温度比较电路，用于获取各功率模块的温度信号，对获取的各温度信号进行比较，取其中的最大值作为所述并联多功率模块的整体温度信号输出控制单元；

母线电压比较电路，用于获取各功率模块的母线电压信号，对获取的各母线电压信号进行比较，取其中的最大值作为所述并联多功率模块的整体母线电压信号输出控制单元；

电流加法电路，用于获取各功率模块的电流信号，对获取的各电流信号求和，以生成所述并联多功率模块的整体电流信号并输出控制单元；

故障逻辑电路，用于获取各功率模块的故障信号，对获取的各故障信号进行逻辑或处理，以生成所述并联多功率模块的整体故障信号并输出控制单元。

优选地，所述故障逻辑电路包括：

过温保护逻辑电路，用于获取各功率模块的过温保护信号，对获取的各过温保护信号进行逻辑或处理，以生成所述并联多功率模块的整体过温保护信号并输出控制单元；

过流保护逻辑电路，用于获取各功率模块的过流保护信号，对获取的各过流保护信号进行逻辑或处理，以生成所述并联多功率模块的整体过流保护信号并输出控制单元。

提供一种多功率模块并联的信号处理系统，包括控制单元以及集成有多个相互并联的功率模块的单板，所述并联多功率模块的信号处理系统还包括上述任一项所述的并联多多功率模块的信号处理电路。

本发明的多功率模块并联的信号处理方法、电路及系统具有以下有益效果：获取各功率模块的状态信号，根据获取的多个状态信号生成功率模块并联整体的状态信号，根据功率模块并联整体的状态信号驱动功率模块工作或者停止，实现了在多个功率模块并联的情况下，有效地对多个功率模块的驱动信号以及状态信号进行转接处理，节约了系统资源，且系统易于实现、成本低、可靠性高。

附图说明

图1为本发明的多功率模块并联的信号处理系统第一实施例的结构示意图；

图2为温度比较电路第一实施例的功能框图；

图3为温度比较电路一示范性实施例的电路图；

图4为母线电压比较电路第一实施例的功能框图；

图5为母线电压比较电路一示范性实施例的电路图；

图6为电流加法电路第一实施例的功能框图；

图7为电流加法电路一示范性实施例的电路图；

图8为电流加法电路第二实施例的功能框图；

图9为电流加法电路另一示范性实施例的电路图；

图10为OTP逻辑电路第一实施例的功能框图；

图11为OTP逻辑电路一示范性实施例的电路图；

图12为OCP逻辑电路第一实施例的功能框图；

图13为OCP逻辑电路一示范性实施例的电路图；

图14为信号处理电路一实施例的功能框图；

图15为信号处理方法第一实施例的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的解释说明。

图1为本发明的并联多功率模块的信号处理系统100第一实施例的结构示意图，如图1所示，在本实施例中，信号处理系统100包括控制单元10、信号处理电路20以及单板30，信号处理电路20分别与控制单元10和单板30通信连接。控制单元10包括通信连接的系统检测板11以及数字信号处理(DSP)板12，信号处理电路20包括状态信号转接电路21和驱动信号转接电路22，单板30上集成有多个相互并联的功率模块。

信号处理电路20的状态信号转接电路21用于获取单板30上相互并联的各功率模块的状态信号，基于获取的各状态信号生成并联多功率模块的整体状态信号，并将该并联多功率模块的整体状态信号输出至控制单元10。具体的，功率模块的状态信号包括逻辑状态信号(例如，故障信号)以及非逻辑状态信号(例如，温度信号，母线电压信号以及电流信号)。

状态信号转接电路21基于获取的各功率模块的非逻辑状态信号生成并联多功率模块的整体非逻辑状态信号输出至系统检测板11。具体的，状态信号转接电路21可以取获取的多个非逻辑状态信号中的最大值或者最小值作为并联功率模块的整体非逻辑状态信号；也可以按照一定的计算规则计算获取的多个非逻辑状态信号，从而得到整体非逻辑状态信号，例如将获取的多个非逻辑状态信号求和来得到整体非逻辑状态信号。由系统检测板11将整体的非逻辑信号转换成DSP板12能够处理的信号(例如进行电压幅值的调整)后输出至DSP板12。

态信号转接电路21将获取的各功率模块的逻辑状态信号进行逻辑处理，例如逻辑或处理，以生成并联多功率模块的整体逻辑状态信号，并将整体逻辑状态信号输出至DSP板12。

DSP板12基于接收到的并联多功率模块的整体逻辑状态信号判断并联多功率模块是否处于正常状态。具体的，DSP板12根据并联多功率模块的整体逻辑状态信号的逻辑状态(高低电平)来判断并联多功率模块是否处于正常状态。例如，当并联多功率模块的整体逻辑状态信号为高电平时，DSP板12判定并联多功率模块处于正常状态；当并联多功率模块的整体逻辑状态信号为低电平时，DSP板12判定并联多功率模块处于非正常状态；或者当并联多功率模块的整体逻辑状态信号为高电平时，DSP板12判定并联多功率模块处于非正常状态，当并联多功率模块的整体逻辑状态信号为低电平时，DSP板12判定并联多功率模块处于正常状态。

DSP板12基于接收到的并联多功率模块的整体非逻辑状态信号判断并联多功率模块是否处于正常状态时，DSP板12可以通过将并联多功率模块的整体非逻辑状态信号与相应的阈值比较来判定并联多功率模块是否处于正常状态。例如，若整体非逻辑状态信号小于阈值则判断并联多功率模块处于正常状态，若大于或者等于阈值则判断并联多功率模块处于非正常状态。

若DSP板12基于整体非逻辑状态信号或者整体逻辑状态信号判定并联多功率模块处于正常状态时，发出正常的驱动信号输出至信号处理电路20。信号处理电路20的驱动信号转接电路22将接收到的驱动信号分为多路后分别输出单板30上对应的多个功率模块，从而驱动各个功率模块正常工作。若DSP板12判定并联多功率模块处于非正常状态，则停止输出驱动信号，使多个功率模块停止工作，进而使得变频器整机停机。同时DSP板12还可以进行报警。

在本实施例中，信号处理电路20可以通过导线分别与DSP板12、系统检测板11和单板30中的各个功能模块连接，DSP板12和系统检测板11之间也可以通过导线连接。在其他实施例中，信号处理电路20可以通过导线分别与系统检测板11和单板30中的各个功能模块连接，信号处理电路20通过光纤与DSP板12连接，DSP板12和系统检测板11也可以通过光纤连接。

在本发明的并联多功率模块的信号处理系统100第一实施例中，通过信号处理电路20获取各功率模块的状态信号，根据获取的各状态信号生成并联多功率模块的整体状态信号后输出控制单元10，并将控制单元10输出的驱动信号分为多路分别驱动多个功率模块工作，有效地对多个功率模块的驱动信号以及状态信号进行转接处理，在控制单元10端口以及软件资源有限的情况下，节约了系统资源，且系统易于实现、成本低、可靠性高。

参见图14，在状态信号转换电路21的第一实施例中，非逻辑状态信号包括温度信号，状态信号转换电路21包括温度比较电路211，温度比较电路211用于获取单板30上各功率模块的温度信号，并对获取的多个温度信号进行比较，取其中的最大值作为并联多功率模块的整体温度信号输出至控制单元10。

如图2所示，温度比较电路211包括多个支路，多个支路的输入端分别连接多个功率模块以获取功率模块的温度信号(功率模块散热器的温度信号)相对应的电压值，多个支路的输出端互联。每个支路包括第一比较电路2111以及第一开关电路2112，第一比较电路2111将该支路接入的功率模块的温度信号对应的电压值与其他支路输出的功率模块的温度信号对应的电压值中的最大值进行比较，若本支路接入的电压值大于其他支路输出电压值中的最大值，则控制该支路的第一开关电路2112导通，并使其他支路的第一开关电路2112断开，从而使温度比较电路211将获取的多个温度信号对应的电压值中的最大值作为并联多功率模块的整体温度信号对应的电压值输出至控制单元10的系统检测板11。

系统检测板11将接收到的并联多功率模块的整体温度信号对应的电压值进行调理后输出至DSP板12，DSP板12将调理后的整体温度信号对应的电压值与相应的阈值相比较，若调理后的整体温度信号对应的电压值小于相应的阈值，则正常驱动各功率模块工作，若调理后的整体温度信号对应的电压值大于或者等于相应的阈值，则停止驱动各功率模块，使得逆变器停机。

具体的，参见图3，第一比较电路2111包括运放(U1或U2)，第一开关电路2112包括高速双二极管(D3、D4、D8或D9)，高速双二极管具有速度快，体积小的优点。在其他实施例中，第一开关电路2112还可以通过单个二极管、开关管等电子元件来实现。在每个支路中，运放的同相输入端接入该支路的功率模块的温度信号对应的电压值，反相输入端连接该支路的高速双二极管的共阴极(common cathode)，输出端连接该支路的高速双二极管的阳极，各支路的高速双二极管的共阴极相互连接作为温度比较电路211的输出端。

以四路功率模块并联为例，参见图3，第一支路至第四支路分别接入四个功率模块散热器温度信号PM_TEMP1、PM_TEMP2、PM_TEMP3和PM_TEMP4对应的电压值，温度比较电路211的输出端的输出信号PM_TEMP是四路输入信号中的最大值。假设四路信号中的最大值为U_{PM_TEMP2}，即MAX(U_{PM_TEMP1}、U_{PM_TEMP2}、U_{PM_TEMP3}、U_{PM_TEMP4})＝U_{PM_TEMP2}，使得高速双二极管D4导通，同时其余各路高速双二极管D3、D8、D9截止(由于阴极电压高于阳极电压)，此时温度比较电路211的输出端输出的电压值U_TEMP＝U_{PM_TEMP2}。

在其他实施例中，温度比较电路211的每个支路还包括端口保护电路以及滤波电路，端口保护电路包括双列开关二极管(D5、D6、D10或D11)以及保护电阻(R12、R13、R21或R22)。以第一支路为例，端口保护电路中的双列开关二极管D5的阳极接地，阴极接15V电源电压，阴/阳极(即D5的第3端)连接运放U1的同相输入端，保护电阻R12连接于双列开关二极管D5的阴极和阴/阳极之间。滤波电路包括电阻R10、电容C13和C18，其中电阻R10和电容C18并联，并联整体一端经电阻R9连接运放U1的同相输入端，另一端接地。电容C13一端连接运放U1的同相输入端，另一端接地。其他支路的情况对应相同。并且，温度比较电路211的输出端还可以连接端口保护电路以及滤波电路，输出端的端口保护电路包括双列开关二极管D7，输出端的滤波电路包括电容C17。输出端的端口保护电路中的双列开关二极管D7的阳极接地，阴极接15V电源电压，阴/阳极(即D7的第3端)连接温度比较电路211的输出端。电容C17一端连接温度比较电路211的输出端，另一端接地。另外，应当说明的是，图3中第一支路和第二支路中的运放集成于一个器件上，两个运放共用供电端，第三支路和第四支路的情况相同。

参见图14，在状态信号转换电路21的第二实施例中，非逻辑状态信号包括母线电压信号，状态信号转换电路21包括母线电压比较电路212，母线电压比较电路212用于获取各功率模块的母线电压信号，对获取的各母线电压信号进行比较，取其中的最大值作为并联多功率模块的整体母线电压信号输出至控制单元10。

如图4所示，母线电压比较电路212包括多个支路，多个支路的输入端分别连接多个功率模块以获取功率模块的母线电压信号，输出端互联。每个支路包括第二比较电路2121以及第二开关电路2122，第二比较电路2121将该支路接入的功率模块的母线电压信号与其他支路输出的功率模块的母线电压信号中的最大值进行比较，若本支路接入的电压值大于其他支路输出电压值中的最大值，则控制该支路的第二开关电路2122导通，并使其他支路的第二开关电路2122断开，从而使母线电压比较电路212将获取的多个母线电压信号中的最大值作为并联多功率模块的整体母线电压信号输出至控制单元10的系统检测板11。

系统检测板11将接收到的并联多功率模块的整体母线电压信号进行调理后输出DSP板12，DSP板12将调理后的整体母线电压信号与相应的阈值相比较，若调理后的整体母线电压信号小于相应的阈值，则正常驱动各功率模块工作，若调理后的整体母线电压信号大于或者等于相应的阈值，则停止驱动各功率模块，使得变频器停机。

具体的，参见图5，第二比较电路2121包括运放(U3或U4)，第二开关电路2122包括高速双二极管(D12、D13、D17或D18)。在其他实施例中，第二开关电路2122开可以通过开关管等电子元件来实现。在每个支路中，运放的同相输入端接入该支路的功率模块的母线电压信号，反相输入端连接该支路的高速双二极管的共阴极，输出端连接该支路的高速双二极管的阳极，各支路的高速双二极管的共阴极相互连接作为母线电压比较电路212的输出端。

以四路功率模块并联为例，参见图5，第一支路至第四支路分别接入四个功率模块母线电压检测信号PM_V_BUS1、PM_V_BUS2、PM_V_BUS3和PM_V_BUS4，母线电压比较电路212的输出端的输出信号PM_V_BUS是四路输入信号中的最大值。假设四路信号中的最大值为U_{PM_V_BUS1}，即MAX(U_{PM_V_BUS1}、U_{PM_V_BUS2}、U_{PM_V_BUS3}、U_{PM_V_BUS4})＝U_{PM_V_BUS1}，使得高速双二极管D12通道，同时其余各路高速双二极管D13、D17、D18截止，此时母线电压比较电路212的输出端输出的电压值U_{V_BUS}＝U_{PM_V_BUS1}。

在其他实施例中，温度比较电路211的每个支路还包括端口保护电路以及滤波电路，端口保护电路包括双列开关二极管(D14、D15、D19或D20)以及保护电阻(R33、R34、R39或R40)。以第一支路为例，端口保护电路中的双列开关二极管D14的阳极接地，阴极接15V电源电压，阴/阳极(即D14的第3端)连接运放U3的同相输入端，保护电阻R33连接于双列开关二极管D14的阴极和阴/阳极之间。滤波电路包括电容C29，电容C29一端连接运放U3的同相输入端，另一端接地。其他支路的情况对应相同。并且，母线电压比较电路212的输出端还可以连接端口保护电路以及滤波电路，输出端的端口保护电路包括双列开关二极管D16，输出端的滤波电路包括电容C28。输出端的端口保护电路中的双列开关二极管D16的阳极接地，阴极接15V电源电压，阴/阳极(即D16的第3端)连接母线电压比较电路212的输出端。电容C28一端连接母线电压比较电路212的输出端，另一端接地。另外，应当说明的是，第一支路和第二支路中的运放集成于一个器件上，两个运放共用供电端，第三支路和第四支路的情况相同。

参见图14，在状态信号转换电路21的第三实施例中，非逻辑状态信号包括电流信号，状态信号转换电路21包括电流加法电路213，电流加法电路213用于获取各功率模块的电流信号，并将其转换为电压值，对获取的多个电流信号对应的电压值求和，以生成并联多功率模块的整体电流信号对应的电压值并输出至控制单元10。

如图6所示，在电流加法电路213的一实施例中，电流加法电路213包括多个第一处理支路、第一加法电路2131以及反向电路2132。多个第一处理支路中的每一个用于接入功率模块以获取功率模块的电流信号，并将该路功率模块的电流信号转换为电压信号并进行放大后输出第一加法电路2131，第一加法电路2131将各处理支路输出的电压信号求和后输出反向电路2132，反向电路2132将电压信号求和结果进行反向(即反向电路2132用于消除加法电路2131造成的电压信号求和结果的反向问题)后作为并联多功率模块的整体电流信号对应的电压值输出控制单元10的系统检测板11。其中，每个第一处理支路包括第一电压转换电路2133以及比例放大电路2134，第一电压转换电路2133用于将接入的功率模块的电流信号转换为电压信号输出比例放大电路2134，比例放大电路2134将该路的电压信号等比例放大一定的倍数后输出第一加法电路2131。

系统检测板11将接收到的并联多功率模块的整体电流信号对应的电压值进行调理后输出DSP板12，调理后的整体电流信号为核心控制算法中的参数，用于整体的控制(根据该电流信号进行整体的控制为现有技术)。

具体的，参见图7，以四路功率模块并联以及第一条处理支路为例(其他支路的结构对应相同)，第一电压转换电路2133包括第一组并联电阻(R51、R52、R53、R59、R63和R64)，比例放大电路2134包括运放U5、电阻R83和R84。加法电路2131包括运放U7、第二组并联电阻(R92、R91、R47、R49和R50)、电阻R45和电阻R48(加法电路2131还包括其他处理支路中的电阻R46、R67和R68)。反向电路2132包括运放U7(与加法电路2131的集成为一个器件，使用相同的标号)、第三组并联电阻(R96和R95)以及电阻R93和R94。第一组并联电阻的一端接运放U5的同相输入端，另一端接地。运放U5的输出端经电阻R45连接加法电路2131的运放U7的反相输入端，运放U5的输出端还通过电阻R84连接运放U5的反相输入端，运放U5的反相输入端还通过电阻R83接地。第一加法电路2131的运放U7的同相输入端经第二组并联电阻接地，其输出端经电阻R93接反向电路2132的运放U7的反相输入端，第一加法电路2131的运放U7的输出端还通过电阻R48接其反相输入端。反向电路2132的运放U7的同相输入端经第三组并联电阻接地，其输出端通过电阻R94接其反相输入端，并且从反向电路2132的运放U7的输出功率模块并联整体的电流信号对应的电压值。

其中，比例放大电路2134的放大倍数由电阻R45、R83和R84决定，具体为：放大倍数＝(R83+R84)/R45。由于设置了R45、R46、R67、R68和R48，因此需要在第二组并联电阻中设置数量相同且阻值相同的电阻。同理由于设置了R93和R94，因此在第三组并联电阻中设置数量相同且阻值相同的电阻。若R51、R52、R53、R59、R63和R64的阻值均为10ohms，R45的阻值为10kohms，R83的阻值为10kohms，R84的阻值为30kohms，其他支路的情况对应相同，根据图7所示的电路及上述参数，四路加法运算后输出的总电压U。为

U_o＝I₁×5/3×4+I₂×5/3×4+I₃×5/3×4+I₄×5/3×4

若I₁-I₄的范围为-450mA-+450mA，对应U₀的输出范围为0～±12V。在该实施例中，通过比例放大电路2134将各支路获取的电流信号对应的电压值进行放大，再通过加法电路2131进行求和，充分保证了输出信号的精度以及信号的抗干扰性。

在其他实施例中，在每个处理支路中，还可以在输入端口处设置端口保护电路(例如D21、D22、D24和D25)，在比例放大电路2134的运放(U5和U6)的同相输入端和地之间连接电容(C35、C36、C47和C48)用于滤波。在电流加法电路213的输出端也设置端口保护电路(D23)，在电流加法电路213的输出端和地之间连接电容C41用于滤波。

如图8所示，在电流加法电路213的另一实施例中，电流加法电路213包括多个第二处理支路、第二加法电路2135以及反向及比较放大电路2136。多个第二处理支路中的每一个用于接入功率模块以获取功率模块的电流信号，并将该路功率模块的电路信号转换为电压信号后输出第二加法电路2135，第二加法电路2135将各第二处理支路输出的电压信号求和后输出反向及比例放大电路2136，反向及比例放大电路2136将电压信号求和结果进行反向及按照一定比例放大后作为功率模块并联整体的电流信号对应的电压值输出控制单元10的系统检测板11。其中，每个第二处理支路包括第二电压转换电路2137以及跟随电路2138，第二电压转换电路2137用于将接入的功率模块的电流信号转换为电压信号通过跟随电路2138输出第二加法电路2135。

具体的，参见图9，以四路功率模块并联以及第一条处理支路为例(其他支路的结构对应相同)，第二电压转换电路2137包括第四组并联电阻(R51、R52、R53、R59、R63和R64)，跟随电路2138包括运放U5。第二加法电路2135包括运放U7、第五组并联电阻(R92、R91、R47、R49和R50)以及电阻R48、R45。反向及比例放大电路2136包括运放U7、第六组并联电阻(R95和R96)以及电阻R93、R94。第四组并联电阻的一端接运放U5的同相输入端，另一端接地。运放U5的输出端经电阻R45连接第二加法电路2135的运放U7的反相输入端，运放U5的输出端还与其反相输入端连接。第二加法电路2135的运放U7的同相输入端经第五组并联电阻接地，其输出端经电阻R93接反向及比例放大电路2136的运放U7的反相输入端，第二加法电路2135的运放7的输出端还通过电阻R48接其反相输入端。反向及比例放大电路2136的运放U7的同相输入端经第六组并联电阻接地，其输出端通过电阻R94接其反相输入端，并且从反向及比例放大电路2136的运放U12输出端输出功率模块并联整体的电流信号对应的电压值。

在本实施例中，第二处理支路对各支路获取的电流转换的电压先进行求和，再进行反向及放大。反向及比例放大电路2136的放大倍数由电阻R94和R93决定，具体为：放大倍数＝R94/R93。由于设置了R45、R46、R67、R68和R48，因此需要在第五组并联电阻中设置数量相同且阻值相同的电阻。同理由于设置了R93和R94，因此在第六组并联电阻中设置数量相同且阻值相同的电阻。若R51、R52、R53、R59、R63和R64的阻值均为10ohms，其他支路的情况对应相同，R93的阻值为15komhs，R94的阻值为120koms，根据图9所示的电路及参数，四路加法运算后输出的总电压U。为

U_o＝(I₁×5/3+I₂×5/3+I₃×5/3+I₄×5/3)×8

若I₁-I₄的范围为-450mA-+450mA，对应U。的输出范围为0～±12V。

在其他实施例中，在每个处理支路中，还可以在输入端口处设置端口保护电路(例如D21、D22、D24和D25)，在跟随电路的运放(U5、U6)的同相输入端和地之间连接电容(C35、C36、C42和C43)用于滤波。在电流加法电路213的输出端也设置端口保护电路(D23)，在电流加法电路213的输出端和地之间连接电容C41用于滤波。

参见图14，在状态信号转换电路21的第四实施例中，逻辑信号包括故障信号信号，状态信号转换电路21包括故障逻辑电路，故障逻辑电路用于获取各功率模块的故障信号，对获取各故障信号进行逻辑或处理，以生成并联多功率模块的整体故障信号并输出至控制单元10。

在本实施例中，故障逻辑电路214包括过温保护(OTP)逻辑电路2141和过流保护(OCP)逻辑电路。OTP逻辑电路2141，用于获取各功率模块的过温保护信号，对获取的各过温保护信号进行逻辑或处理，以生成并联多功率模块的整体过温保护信号并输出至控制单元10。OCP逻辑电路2142，用于获取各功率模块的过流保护信号，对获取的各过流保护信号进行逻辑或处理，以生成并联多功率模块的整体过流保护信号并输出至控制单元10。

OTP逻辑电路2141可以通过任何一种能够实现逻辑或处理的电路来实现，OTP逻辑电路2141第一实施例如图10所示，OTP逻辑电路2141包括多个第三开关电路、第一逻辑电路和第二逻辑电路。多个第三开关电路的输入端分别接入电源，以及多个功率模块以获取功率模块的过温保护信号，多个第三开关电路的输出端均连接第一逻辑电路的输入端，第一逻辑电路的输出端连接第二逻辑电路的输入端，第二逻辑电路的输出端作为OTP逻辑电路2141的输出端。第三开关电路用于在获取的功率模块的过温保护信号的逻辑状态为高电平时断开，在获取的功率模块的过温保护信号的逻辑状态为低电平时闭合。第一逻辑电路用于在多种第三开关电路中的一个或者多个断开时输出高电平到第二逻辑电路，以及在多个第三开关电路均闭合时输出低电平到第二逻辑电路。第二逻辑电路用于在接收到高电平时输出低电平，在接收到低电平时输出高电平。OTP信号在正常情况下为低电平，故障情况(例如探测插头没插上OTP逻辑电路2142的相应输入端口)下是高电平。当正常情况下，多路OTP信号为低电平，则第三开关电路断开，第一逻辑电路输出高电平到第二逻辑电路，使第二逻辑电路输出低电平，此时OTP逻辑电路2141输出低电平到DSP板12，DSP板12判断功率模块工作，正常驱动功率模块。当任意一路或多路功率模块出现故障情况时，相应支路的第三开关电路闭合，致使第一逻辑电路输出低电平到第二逻辑电路，从而是的第二逻辑电路输出高电平，此时OTP逻辑电路2141输出高电平到DSP板12，DSP板12判断功率模块故障，停止驱动功率模块，并且报警。

OTP逻辑电路2141的第一实施例中，第三开关电路包括第一限流电阻、第二限流电阻以及单向导通器件，第一逻辑电路包括第一开关管，第二逻辑电路包括第二开关管，OTP逻辑电路2141的每个支路的输入端经第一限流电阻连接单向导通器件的阳极，单向导通器件的阳极还通过第二限流电阻接入电源，单向导通器件的阴极均连接第一开关管的控制端。第一开关管的输入端接入电源并连接第二开关管的控制端，输出端接地。第二开关管的输入端接入电源，输出端接地，并且第二开关管的输入端作为OTP逻辑电路2141的输出端输出经过逻辑或处理的信号。参见图11，在该实施例中，每两个支路中的单向导通器件可以通过高速双二极管来实现，具有速度快，体积小的优点。第一开关管可以通过三极管来实现，其基极接各支路的高速双二极管的共阴极，集电极接入电源，发射极接地。第二开关管也可以通过三极管来实现，其基极连接第一开关管的集电极，集电极接入电源，发射极接地，且其集电极作为OTP逻辑电路2141的输出端输出经过逻辑或处理的信号。以第一支路为例，当该支路获取的OTP信号为低电平时，高速双二极管D37中该支路的二极管截止，从而导致三极管Q1截止，当三极管Q1截止时，三极管Q2的基极接入电源，从而导通，因此OTP逻辑电路2141输出低电平。当所有支路获取的OTP信号为高电平时，高速双二极管D37、D39导通，从而导致三极管Q1导通，此时三极管Q2的基极接地，从而截止，因此OTP逻辑电路2141输出高电平(接入电源)。

本实施例的OTP逻辑电路2141能够在任意功率模块故障时，触发DSP板12停止驱动功率模块并进行报警，提高了系统的可靠性。

在其他实施例中，每个支路中的单向导通器件也可以通过二极管来实现，第一开关管和第二开关管还可以通过MOS管来实现。

在其他实施例中，各支路的输出端和三极管Q1的基极之间还可以连接稳压管D36，以对基极电压进行稳压。在三极管Q1的基极和发射极之间还可以分别并联电阻R216和电容C68用于滤波。在三极管Q2的基极和发射极之间还可以分别并联电阻R217和电容C69用于滤波。在OTP逻辑电路2141的输出端还可以连接端口保护电路D38。

OCP逻辑电路2142可以通过任何一种能够实现逻辑或处理的电路来实现，OCP逻辑电路2142第一实施例如图12所示，OCP逻辑电路2142包括多个第三逻辑电路、多个第四开关电路、第四逻辑电路。多个第三逻辑电路的输入端分别接入多个功率模块以获取功率模块的OCP信号，输出端经该支路的第四开关电路连接第四逻辑电路的输入端，第四逻辑电路的输出端为OCP逻辑电路2142的输出端。第三逻辑电路用于在获取的功率模块的OCP信号的逻辑状态为高电平时输出低电平到第四开关电路，在获取的功率模块的OCP信号的逻辑状态为低电平时输出高电平到第四开关电路。第四开关电路用于在接收到低电平时断开，接收到高电平时导通。第四逻辑电路用于在所有第四开关电路断开时输出高电平，在多个第四开关电路中的一个或者多个闭合时输出低电平。

OCP信号在正常情况下为高电平，在故障情况(例如探测插头没有接上)下为低电平。因此，当DSP板12接收到OCP逻辑电路2142输出高电平时，正常驱动功率模块，当接收到OCP逻辑电路2142输出低电平时，停止驱动功率模块。

OCP逻辑电路2142的第一实施例中，第三逻辑电路包括第三开关管，第四开关电路包括单向导通器件，第四逻辑电路包括第四开关管。在每个支路中，第三开关管的控制端接入功率模块以获取功率模块的OCP信号，输入端接入电源，输出端接地，第三开关管的输入端还连接该支路的单向导通器件的阳极。各支路的单向导通器件的阴极均连接第四开关管的控制端。第四开关管的输入端接入电源并作为OCP逻辑电路2142的输出端输出进行逻辑或处理后的信号，第四开关管的输出端接地。具体的，参见图13，以第一支路为例，第三开关器件可以通过三极管Q3来实现，三极管Q3的基极经电阻R239接入连接功率模块，并经电阻R248接地，集电极接入电源，发射极接地。该支路中的单向导通器件可以通过高速双二极管D42中的一个二极管实现，该二极管的阳极接三极管Q3的集电极。第四开关管可以通过三极管Q5来实现，三极管Q5的基极连接各支路的高速双二极管的共阴极，集电极接入电源，发射极接地，三极管Q5的集电极作为OCP逻辑电路2142的输出端。当第一支路获取的OCP信号为高电平时，三极管Q3导通，高速双二极管D42中该路的二极管截止，导致三极管Q5截止，此时OCP逻辑电路2142输出高电平(接入电源)。当第一支路获取的OCP信号为低电平时，三极管Q3截止，高速双二极管D42中该路的二极管导通，导致三极管Q5导通，此时OCP逻辑电路2142输出低电平(接地)。

本实施例的OCP逻辑电路2142能够在任意功率模块故障时，触发DSP板12停止驱动功率模块并进行报警，提高了系统的可靠性。

在其他实施例中，每个支路中的单向导通器件也可以通过二极管来实现，第三开关管和第四开关管还可以通过MOS管来实现。

在其他实施例中，各支路的输入端和三极管Q3的基极之间还可以连接稳压管D40，以对基极电压进行稳压。在三极管Q3的基极和发射极之间还可以分别并联电阻R232和电容C70用于滤波。在三极管Q5的基极和发射极之间还可以分别并联电阻R233和电容C72用于滤波。在OCP逻辑电路2142的输出端还可以连接端口保护电路D43。

在状态信号转换电路21的其他实施例中，状态信号转换电路21包括温度比较电路211、母线电压比较电路212、电流加法电路213以及故障逻辑电路214中的多个，如图14所示。

在状态信号转换电路21的第五实施例中，状态信号转换电路21至少包括以下电路中的任意两个：温度比较电路211、母线电压比较电路212、电流加法电路213以及故障逻辑电路214。

图15为本发明的并联多功率模块的信号处理方法第一实施例的流程图，如图15所示，在本实施例中，信号处理方法应用于信号处理系统100中，实现在并联多功率模块的多路信号转接处理。

信号处理方法包括以下几个步骤：

S1、获取各功率模块的状态信号，基于获取的各状态信号生成并联多功率模块的整体状态信号；

S2、基于并联多功率模块的整体状态信号驱动多个功率模块工作或者停止。

其中，步骤S1包括以下子步骤中的至少一个：

S11、获取各功率模块的温度信号，对获取的各温度信号进行比较，取其中的最大值作为并联多功率模块的整体温度信号；

S12、获取各功率模块的母线电压信号，对获取的各母线电压信号进行比较，取其中的最大值作为并联多功率模块的整体母线电压信号；

S13、获取各功率模块的电流信号，对获取的各电流信号求和，以生成并联多功率模块的整体电流信号；

S14、获取各功率模块的故障信号，对获取的各故障信号进行逻辑或处理，以生成并联多功率模块的整体故障信号。

步骤S2包括以下子步骤：S21、基于并联多功率模块的整体状态信号判断并联多功率模块是否处于正常状态；S22、若并联多功率模块处于正常状态，则发出驱动信号，并将所述驱动信号分为多路后分别输出多个功率模块，以驱动多个功率模块工作；S23、若并联多功率模块处于非正常状态，则停止驱动多个功率模块。

本发明的信号处理方法第一实施例，实现了并联多功率模块的多路信号转接处理，在控制器的控制端口和软件资源有限的情况下，简单、高效地对多个功率模块的各类状态信号及驱动信号进行转接处理，节约了系统资源，提高了系统的可靠性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种并联多功率模块的信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取各功率模块的状态信号，基于获取的各状态信号生成所述并联多功率模块的整体状态信号；

S2、基于所述整体状态信号驱动多个功率模块工作或者停止；

其中所述状态信号包括非逻辑状态信号和逻辑状态信号，所述非逻辑状态信号包括温度信号、母线电压信号和电流信号，所述逻辑状态信号包括故障信号；

所述步骤S1包括以下子步骤：

S11、获取各功率模块的温度信号，对获取的各温度信号进行比较，取其中的最大值作为所述并联多功率模块的整体温度信号；

S12、获取各功率模块的母线电压信号，对获取的各母线电压信号进行比较，取其中的最大值作为所述并联多功率模块的整体母线电压信号；

S13、获取各功率模块的电流信号，对获取的各电流信号求和，以生成所述并联多功率模块的整体电流信号；

S14、获取各功率模块的故障信号，对获取的各故障信号进行逻辑或处理，以生成所述并联多功率模块的整体故障信号。

2.根据权利要求1所述的并联多功率模块的信号处理方法，其特征在于，步骤S2包括以下子步骤：

S21、基于所述并联多功率模块的整体状态信号判断所述并联多功率模块是否处于正常状态；

S22、若所述并联多功率模块处于正常状态，则发出驱动信号，并将所述驱动信号分为多路后分别输出到多个功率模块，以驱动多个功率模块工作；

S23、若所述并联多功率模块处于非正常状态，则停止驱动多个功率模块。

3.一种并联多功率模块的信号处理电路，其特征在于，包括：

状态信号转接电路(21)，用于获取各功率模块的状态信号，基于获取的各状态信号生成所述并联多功率模块的整体状态信号并输出到控制单元；

驱动信号转接电路(22)，用于接收控制单元基于所述并联多功率模块的整体状态信号发出的驱动信号，并将所述驱动信号分为多路后分别输出到多个功率模块；

所述状态信号转接电路(21)包括：

温度比较电路(211)，用于获取各功率模块的温度信号，对获取的各温度信号进行比较，取其中的最大值作为所述并联多功率模块的整体温度信号输出到控制单元；

母线电压比较电路(212)，用于获取各功率模块的母线电压信号，对获取的各母线电压信号进行比较，取其中的最大值作为所述并联多功率模块的整体母线电压信号输出到控制单元；

电流加法电路(213)，用于获取各功率模块的电流信号，对获取的各电流信号求和，以生成所述并联多功率模块的整体电流信号并输出到控制单元；

故障逻辑电路(214)，用于获取各功率模块的故障信号，对获取的各故障信号进行逻辑或处理，以生成所述并联多功率模块的整体故障信号并输出到控制单元。

4.根据权利要求3所述的并联多功率模块的信号处理电路，其特征在于，所述故障逻辑电路(214)包括：

过温保护逻辑电路(2141)，用于获取各功率模块的过温保护信号，对获取的各过温保护信号进行逻辑或处理，以生成所述并联多功率模块的整体过温保护信号并输出到控制单元；

过流保护逻辑电路(2142)，用于获取各功率模块的过流保护信号，对获取的各过流保护信号进行逻辑或处理，以生成所述并联多功率模块的整体过流保护信号并输出到控制单元。

5.一种并联多功率模块的信号处理系统，包括控制单元(10)以及集成有多个相互并联的功率模块的单板(30)，其特征在于，所述并联多功率模块的信号处理系统还包括权利要求3或4所述的并联多功率模块的信号处理电路(20)。