CN109149653B - 并联逆变器系统、逐波限流控制方法及接口板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种并联逆变器系统、逐波限流控制方法及接口板，所述并联逆变器系统包括多个并联连接的逆变器和多个接口板，且每一所述逆变器连接一个接口板；所述多个接口板串联形成回路；每一所述接口板在接收到与其相连的逆变器的逐波限流触发信号或前一接口板输出的逐波限流触发信号时，向后一接口板输出逐波限流触发信号，同时封锁与所述接口板相连的逆变器的驱动信号。本发明通过将接口板串联成回路并通过回路来同步逐波限流触发信号，可避免并联逆变器系统中因某一逆变器逐波限流而导致的其他逆变器出现硬件过流故障。

Description

并联逆变器系统、逐波限流控制方法及接口板
技术领域
本发明涉及变频器控制领域，更具体地说，涉及一种并联逆变器系统、逐波限流控制方法及接口板。
背景技术
逆变器并联运行可实现大容量供电，同时可大大提高系统的灵活性，使电源系统的体积、重量大大降低，同时其主开关器件的电流应力也可大大减少，从而提高可靠性、降低成本和提高功率密度。
如图1所示，是现有逆变器并联方案的示意图。在该逆变器并联方案中，包括主控制器11、并联控制器12、多个逆变器13以及多个接口板14，且每一接口板14与一个逆变器13连接成一个整体。上述并联控制器在设备功率需求大于单机最大功率时使用，且主控制器11、并联控制器12、多个逆变器13之间使用光纤进行数据通信。
在上述的每一逆变器13中，分别通过电流采样装置获得其相电流，上述相电流经采样调理电路调理后与逐波限流点(例如，优选为2倍额定电流峰值)比较。当相电流经调理后的信号大于逐波限流点时，硬件产生相电流逐波限流有效信号，对应接口板14根据逆变器13产生的逐波限流信号封锁当前逆变器13的PWM输出，则流经当前逆变器13的电流突降至零，原流经当前逆变器13的电流被分配至另外两个逆变器13。
在系统均流的情况下，另外两个逆变器13的电流本身就处于触发逐波限流的临界点，当已经触发逐波限流封锁PWM输出的逆变器13的电流叠加至未发生逐波限流的逆变器13时，电流急剧增加并直接超过硬件过流点(优选为2.5倍额定电流峰值)，且从逐波限流点至硬件过流点的时间间隔不超过5us，很容易发生来不及触发逐波限流封锁PWM输出而直接跳至硬件过流故障。这种情况随着并联逆变器台数的增加而变得更加严重。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述并联逆变器系统中因某一逆变器逐波限流而导致其他逆变器出现硬件过流故障的问题，提供一种并联逆变器系统、逐波限流控制方法及接口板。
本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种并联逆变器系统，包括多个并联连接的逆变器和多个接口板，且每一所述逆变器连接一个接口板；所述多个接口板串联形成回路；每一所述接口板在接收到与其相连的逆变器的逐波限流触发信号或前一接口板输出的逐波限流触发信号时，向后一接口板输出逐波限流触发信号，同时封锁与所述接口板相连的逆变器的驱动信号。
在本发明所述的并联逆变器系统中，所述多个接口板通过光纤串联形成回路。
在本发明所述的并联逆变器系统中，每一所述接口板包括同步电路，且多个接口板上的同步电路依次串联形成回路；每一所述接口板上的同步电路，在与其所在的接口板相连的逆变器输出逐波限流触发信号或前一接口板的同步电路输出逐波限流触发信号时，向后一接口板的同步电路输出逐波限流触发信号。
在本发明所述的并联逆变器系统中，所述逐波限流触发信号为低电平，且所述同步电路为逻辑与电路；所述逻辑与电路的一个输入端连接与其所在的接口板相连的逆变器的逐波限流触发信号输出接口，另一个输入端连接前一接口板的逻辑与电路的输出端。
在本发明所述的并联逆变器系统中，所述并联逆变器系统包括并联控制器，且所述多个接口板分别连接到所述并联控制器并通过所述并联控制器实现所述多个逆变器的电流输出均流；所述接口板在所述并联控制器启动电流输出均流时，根据前一接口板输出的逐波限流触发信号封锁与其相连的逆变器的驱动信号。
本发明还提供一种逐波限流控制方法，应用于并联逆变器系统的接口板，所述并联逆变器系统包括多个并联连接的逆变器和多个串联成回路的接口板，且每一所述逆变器连接一个接口板，所述接口板包括同步输入接口和同步输出接口，且所述接口板通过所述同步输入接口连接所述并联逆变器系统中的前一接口板的同步输出接口，所述接口板还通过所述同步输出接口连接所述并联逆变器系统中的后一接口板的同步输入接口，所述逐波限流控制方法包括：
在所述同步输入接口的信号为预设信号，或与所述接口板相连的逆变器的逐波限流触发信号有效时，输出封锁与所述接口板相连的逆变器的驱动信号的指令。
本发明还提供一种接口板，包括同步输入接口、同步输出接口、逆变器接口以及主控芯片，所述主控芯片分别与所述同步输入接口和逆变器接口连接；且在所述逆变器接口或同步输入接口的信号为预设信号时，所述主控芯片输出封锁所述逆变器的驱动信号的指令，所述同步输出接口输出所述预设信号。。
在本发明所述的接口板中，所述接口板包括同步电路，所述同步电路包括两个输入端以及一个输出端，所述同步电路的一个输入端连接至所述同步输入接口，所述同步电路的另一个输入端连接至逆变器接口，所述同步电路的输出端连接至所述同步输出接口。
在本发明所述的接口板中，所述预设信号为低电平，且所述同步电路为逻辑与电路。
在本发明所述的接口板中，所述同步输入接口和所述同步输出接口分别为光纤接口。
本发明的并联逆变器系统、逐波限流控制方法及接口板，通过将接口板串联成回路并通过回路来同步逐波限流触发信号，可避免并联逆变器系统中因某一逆变器逐波限流而导致的其他逆变器出现硬件过流故障。
附图说明
图1是现有并联逆变器系统的结构示意图；
图2是本发明并联逆变器系统实施例的示意图；
图3是本发明并联逆变器系统中接口连接实施例的示意图；
图4是本发明逐波限流控制方法实施例的流程示意图；
图5是本发明接口板实施例的示意图。
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2所示，是本发明并联逆变器系统实施例的示意图，上述并联逆变器系统可用于电机控制，并通过逆变器并联提升输出功率。本实施例的并联逆变器系统包括主控制器21、并联控制器22、三个逆变器23以及三个接口板24，在实际应用中，逆变器23和接口板24的数量可根据需要调整。
上述每一逆变器23连接到一个接口板24，在实际应用中，一个接口板24和一个逆变器23可组装在一起形成一个整体(例如组装在同一柜体内)。并且，三个逆变器23并联连接到直流母线，三个接口板24则分别通过光纤连接到并联控制器22，并联控制器22则通过光纤连接到主控制器21。
在上述并联逆变器系统中，主控制器21主要用于实现逆变器功能算法、电机控制算法、外部通信等任务。并联控制器22主要用于实现PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调整)发波指令分配、从接口板24采样数据并整理、逆变器23的电流输出均流控制等。每一接口板24用于根据并联控制器分配的PWM发波指令生成与其相连的逆变器23(即与该接口板24连接的逆变器23)的驱动信号，以控制逆变器23中功率单元(例如绝缘栅双极型晶体管)的开关动作，以及采集相电流、母线电压等相关数据并通过光纤通信上传给主控制器21进行控制运算。上述接口板24还根据逆变器电流、母线电压、驱动反馈、逐波限流等硬件反馈及时封锁与其相连的逆变器23的驱动信号。
在上述并联逆变器系统中，三个接口板24串联形成回路(即串行首尾相连，当接口板24的数量不同时，也需使所有接口板24串联形成回路)。并且，每一接口板24在接收到与其相连的逆变器23的逐波限流触发信号(可根据逆变器电流、母线电压、驱动反馈、逐波限流等硬件反馈生成)或前一接口板24输出的逐波限流触发信号时，向后一接口板24输出逐波限流触发信号，同时封锁与其相连的逆变器23的驱动信号(例如使与其相连的逆变器23的所有功率单元断开的脉冲宽度调制信号)。
由于三个接口板24串联形成回路，因此在任一接口板24检测到逐波限流触发信号时，会向其他接口板24传递该逐波限流触发信号，从而使并联逆变器系统中的所有接口板24使与之连接的逆变器23及时有效的限流封锁输出，避免触发硬件过流故障。
为提高逐波限流触发信号的同步效率，上述三个接口板24可通过光纤串联形成回路。这样，在任一逆变器23触发了硬件逐波限流，那么另外两个也可以分别在Tdly和2×Tdly的时刻触发逐波限流封锁输出，其中Tdly为光纤传输和硬件延时之和，大概为290ns左右。即使在并联逆变器系统中逆变器并联数量达到10个，其最大触发延时也在3us以内，小于电流从逐波限流点至硬件过流点的上升时间(5us)。
在上述的并联逆变器系统中，每一接口板24上可包括同步电路，且三个接口板24上的同步电路依次串联形成回路，如图3所示。每一接口板24上的同步电路在与其所在的接口板24相连的逆变器23产生逐波限流触发信号或前一接口板的同步电路输出逐波限流触发信号时，向后一接口板24的同步电路输出逐波限流触发信号。
具体地，上述逐波限流触发信号可为低电平(即0或低于某一阈值的电平)，且同步电路为逻辑与电路；该逻辑与电路的一个输入端连接至与其所在的接口板24相连的逆变器的逐波限流触发信号输出接口、另一个输入端连接至前一接口板24的逻辑与电路的输出端。这样，上述逻辑与电路在从前一接口板24接收的信号RX为低电平或逆变器的逐波限流触发信号输出接口的信号CBC为低电平(或两者都为低电平)时，其输出信号TX也为低电平。三个逆变器23根据各自相电流独立获取各自的逐波限流硬件触发信号，当某个逆变器23发生硬件触发的逐波限流时，与该逆变器23相连的接口板24通过光纤将该逐波限流触发信号同步到其他逆变器23的接口板24。
当然，在实际应用中，同步电路也可采用其他逻辑电路，只要能实现各个接口板24的逐波限流触发信号同步即可。
特别地，上述接口板24仅在并联控制器启动各个逆变器23的电流输出均流功能时，才根据前一接口板24输出的逐波限流触发信号封锁与其相连的逆变器23的驱动信号，否则接口板24仅根据自身逆变器23的逐波限流触发信号封锁驱动信号。这样，可避免在系统运行于非电流输出均流状态时，各个逆变器23的逐波限流触发信号相互影响。
如图4所示，本发明还提供一种逐波限流控制方法，该方法应用于并联逆变器系统的接口板，上述并联逆变器系统包括多个并联连接的逆变器和多个接口板，上述多个接口板串联形成回路，且每一逆变器连接一个接口板。上述接口板包括同步输入接口和同步输出接口，且该接口板通过同步输入接口连接所述并联逆变器系统中的前一接口板的同步输出接口，该接口板还通过所述同步输出接口连接所述并联逆变器系统中的后一接口板的同步输入接口。该逐波限流控制方法包括：
步骤S41：实时检测同步输入接口的信号以及来自逆变器的信号。
步骤S42：判断同步输入接口的信号是否为预设信号，以及判断来自逆变器的信号是否为预设信号，并在同步输入接口的信号以及来自逆变器的信号中的任一信号为预设信号时执行步骤S43，否则返回步骤S41，继续进行信号检测。
步骤S43：封锁与该接口板连接的逆变器的驱动信号，并使同步输出接口输出预设信号。
如图5所示，本发明还提供一种接口板5，该接口板5可应用并联逆变器系统，并连接到并联逆变器系统中的逆变器，且在并联逆变器系统中，多个接口板串联形成回路。本实施例的接口板5包括同步输入接口51、同步输出接口52、逆变器接口53以及主控芯片54，其中同步输入接口51用于连接并联逆变器系统中前一接口板的同步输出接口，同步输出接口52则用于连接并联逆变器系统中后一接口板的同步输入接口，逆变器接口53用于连接并联逆变器系统中的一个逆变器。
上述主控芯片54分别与同步输入接口51和逆变器接口53连接，并在上述逆变器接口53与同步输入接口51中任一个的信号为预设信号时，主控芯片54输出封锁与其相连的逆变器的驱动信号的指令，同时同步输出接口输出预设信号。
特别地，上述接口板5还可包括同步电路55，该同步电路55包括两个输入端以及一个输出端，且该同步电路55的一个输入端连接至同步输入接口51、另一个输入端连接至逆变器接口53，该同步电路55的输出端连接至同步输出接口52。
特别地，为简化电路，上述预设信号可为低电平，而同步电路则可为逻辑与电路。
此外，上述接口板5中的同步输入接口51和所述同步输出接口52可分别为光纤接口，从而可提高接口板之间相关信号的传输速度。
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)

1.一种并联逆变器系统，包括多个并联连接的逆变器和多个接口板，且每一所述逆变器连接一个接口板；其特征在于，所述并联逆变器系统还包括并联控制器，多个所述接口板分别连接到并联控制器，并用于根据并联控制器分配的PWM发波指令生成与所述接口板相连的逆变器的驱动信号；所述多个接口板串联形成回路；每一所述接口板在接收到与其相连的逆变器的逐波限流触发信号或前一接口板输出的逐波限流触发信号时，向后一接口板输出逐波限流触发信号，同时封锁与所述接口板相连的逆变器的驱动信号。
2.根据权利要求1所述的并联逆变器系统，其特征在于，所述多个接口板通过光纤串联形成回路。
3.根据权利要求1或2所述的并联逆变器系统，其特征在于，每一所述接口板包括同步电路，且多个接口板上的同步电路依次串联形成回路；每一所述接口板上的同步电路，在与其所在的接口板相连的逆变器输出逐波限流触发信号或前一接口板的同步电路输出逐波限流触发信号时，向后一接口板的同步电路输出逐波限流触发信号。
4.根据权利要求3所述的并联逆变器系统，其特征在于，所述逐波限流触发信号为低电平，且所述同步电路为逻辑与电路；所述逻辑与电路的一个输入端连接与其所在的接口板相连的逆变器的逐波限流触发信号输出接口，另一个输入端连接前一接口板的逻辑与电路的输出端。
5.根据权利要求1所述的并联逆变器系统，其特征在于，所述并联逆变器系统包括并联控制器，且所述多个接口板分别连接到所述并联控制器并通过所述并联控制器实现多个所述逆变器的电流输出均流；所述接口板在所述并联控制器启动电流输出均流时，根据前一接口板输出的逐波限流触发信号封锁与其相连的逆变器的驱动信号。
6.一种逐波限流控制方法，应用于并联逆变器系统的接口板，其特征在于，所述并联逆变器系统包括多个并联连接的逆变器和多个串联成回路的接口板，且每一所述逆变器连接一个接口板，所述接口板包括同步输入接口和同步输出接口，且所述接口板通过所述同步输入接口连接所述并联逆变器系统中的前一接口板的同步输出接口，所述接口板还通过所述同步输出接口连接所述并联逆变器系统中的后一接口板的同步输入接口，所述逐波限流控制方法包括：
在所述同步输入接口的信号为预设信号，或与所述接口板相连的逆变器的逐波限流触发信号有效时，输出封锁与所述接口板相连的逆变器的驱动信号的指令。
7.一种接口板，其特征在于，所述接口板用于根据并联控制器分配的PWM发波指令生成与所述接口板相连的逆变器的驱动信号，且所述接口板包括同步输入接口、同步输出接口、逆变器接口以及主控芯片，所述主控芯片分别与所述同步输入接口和逆变器接口连接；所述接口板通过所述同步输入接口、同步输出接口与其他接口板串联形成回路，且在所述逆变器接口或同步输入接口的信号为预设信号时，所述主控芯片输出封锁逆变器的驱动信号的指令，所述同步输出接口输出所述预设信号，所述预设信号为逐波限流触发信号。
8.根据权利要求7所述的接口板，其特征在于，所述接口板包括同步电路，所述同步电路包括两个输入端以及一个输出端，所述同步电路的一个输入端连接至所述同步输入接口，所述同步电路的另一个输入端连接至逆变器接口，所述同步电路的输出端连接至所述同步输出接口。
9.根据权利要求8所述的接口板，其特征在于，所述预设信号为低电平，且所述同步电路为逻辑与电路。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的接口板，其特征在于，所述同步输入接口和所述同步输出接口分别为光纤接口。
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