CN109713883A - 一种用于级联型高压变频器的光纤环网通信拓扑结构 - Google Patents
一种用于级联型高压变频器的光纤环网通信拓扑结构 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于级联型高压变频器的光纤环网通信拓扑结构，该装置包括主控系统和功率模块，所述主控系统包括一主光发送器和一主光接收器，所述主光发送器用于将电信号转换成光信号后输出，所述主光接收器用于接收外界光信号并转换为电信号；所述功率模块包括至少两个功率单元，每一所述功率单元均包括一子光发送器和一子光接收器，所述功率单元之间级联，其中一所述功率单元的子光接收器与所述主光发送器相连，另一所述功率单元的子光发送器与所述主光接收器相连，构成环形网络。本发明通过将所有功率单元与主控系统通过光纤进行串联，构成一个环网，统一光纤长度，减少主控系统内光接收器和光发送器的数量，简化结构，缩小成本。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子通讯技术领域，具体涉及一种用于级联型高压变频器的光纤环网通信拓扑结构。
背景技术
级联型高压变频器一般由一个主控系统和三相多个功率单元组成，主控系统和每个功率单元之间需要进行通讯，由于电气隔离的需要，一般采用光纤进行通信，主控系统与各功率单元的通讯连接可以看作是一个星型网络。级联型高压变频器的功率单元分成3相，每相再由多个功率单元组成，每个功率单元输出电压较低，通过电缆级联每个功率单元的输出电压，在主控系统的控制下，实现高压输出。
目前常规做法是主控系统的通讯部分与每个功率单元通过一对光纤进行点对点的通信，将控制信息通过单独一根光纤发送到相应的单元，每个单元的内部信息通过一根光纤上传到主控系统上。由于主控系统与每个功率单元的空间距离不等，因此每对光纤的长度不同，需要对其单独加工。当功率单元数量增多时，主控系统的光收发器和光纤的数量巨大，对于常规的三相8单元功率单元，共有24个单元，需要48根光纤，主控系统则需要配置24个光接收器和24个光发送器，结构复杂，成本高，不易管理。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于级联型高压变频器的光纤环网通信拓扑结构，通过将级联型高压变频器的所有功率单元与主控系统通过光纤进行串联，构成一个环网，实现主控系统和功率单元的数据在一个环网上实时传播，统一光纤长度，减少主控系统内光接收器和光发送器的数量，简化结构，缩小成本。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
主控系统，其包括一主光发送器和一主光接收器，所述主光发送器用于将电信号转换成光信号后输出，所述主光接收器用于接收外界光信号并转换为电信号；
功率模块，其包括至少两个功率单元，每一所述功率单元均包括一子光发送器和一子光接收器，所述功率单元之间级联，其中一所述功率单元的子光接收器与所述主光发送器相连，另一所述功率单元的子光发送器与所述主光接收器相连，构成环形网络。
在上述技术方案的基础上，所述功率模块为二相功率模块，每一所述相内包括至少一个功率单元，且相与相之间通过各自的一个功率单元级联。
在上述技术方案的基础上，所述功率模块为三相功率模块，每一所述相内包括至少一个功率单元，且相与相之间通过各自的一个功率单元级联。
在上述技术方案的基础上，每一所述相内的所述功率单元的个数最多为10个。
在上述技术方案的基础上，每两个所述相之间距离最近的两个所述功率单元级联。
在上述技术方案的基础上，每一所述相内的处于对应位置的两个所述功率单元之间采用相同长度的光纤连接。
在上述技术方案的基础上，所述主控系统还包括多个外部接口。
在上述技术方案的基础上，每一所述功率单元上均设有数据采集组件，所述数据采集组件包括温度传感器、电流传感器和电压传感器中的至少一种。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明提供的一种用于级联型高压变频器的光纤环网通信拓扑结构，其包括主控系统和功率模块，主控系统包括一主光发送器和一主光接收器，功率模块包括至少两个功率单元，每一功率单元均包括一子光发送器和一子光接收器，功率单元之间依次级联，其中一功率单元的子光接收器与主光发送器相连，另一功率单元的子光发送器与主光接收器相连，构成环形网络，使每一相内对应位置的连接光纤长度相同，方便统一加工，且大大减少了主控系统内的主光接收器和主光发射器的个数，简化了整体结构，节约了成本，也方便后期维护。
附图说明
图1为本发明实施例中的用于级联型高压变频器的光纤环网通信拓扑结构采用第一种串联方式的结构示意图；
图2为本发明实施例中的用于级联型高压变频器的光纤环网通信拓扑结构的采用第二种串联方式的结构示意图。
图中：1-主控系统，10-主光发送器，11-主光接收器，2-功率单元，20-子光发送器，21-子光接收器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明实施例提供一种用于级联型高压变频器的光纤环网通信拓扑结构，包括主控系统1和功率模块，其中，所述主控系统1包括一主光发送器10和一主光接收器11，所述主光发送器10用于将电信号转换成光信号后输出，所述主光接收器11用于接收外界光信号并转换为电信号；所述功率模块包括至少两个功率单元2，每一所述功率单元2均包括一子光发送器20和一子光接收器21，所述功率单元2之间级联，其中一所述功率单元2的子光接收器21与所述主光发送器10相连，另一所述功率单元2的子光发送器20与所述主光接收器11相连，构成环形网络。
具体的，所述主控系统1的通讯部分的对外接口只有一个所述主光发送器10和一个主光接收器11，相比于以前常规的多相功率单元，结构简单很多，例如三相8单元功率单元，其共有24个单元，相应的主控系统则需要配置24个光接收器和24个光发送器，结构十分复杂，且成本高，一旦出现故障，不易管理，给维修人员带来较大的困难。所述主控系统1只有一个所述主光发送器10和一个主光接收器11，很容易找到故障点，维修相对方便很多，且节约了连接所述主控系统1与各个所述功率单元2之间的连接光纤，简化结构，节约了成本。
进一步的，为了尽可能的简化连接线路，因此，在连接时，根据位置关系就近依次连接，所述主光发送器10与与其距离最近的功率单元2的子光接收器21连接，此所述功率单元2的子光发送器20与下一个距离其最近的功率单元2的子光接收器21连接，依次串联，使所述主控系统1与功率单元2之间串联形成一个环形的网路。
进一步的，所述功率模块可以为二相功率模块，每一所述相内包括至少一个功率单元2，且相与相之间通过各自的一个功率单元2级联，优选的，相与相之间距离最近的功率单元2相互连接，以连接相与相，节约光纤，在一定程度上也简化了整体的结构。
进一步的，所述功率模块可以为三相功率模块，每一所述相内包括至少一个功率单元2，且相与相之间通过各自的一个功率单元2级联，优选的，相与相之间距离最近的功率单元2相互连接，以连接相与相。
其中，每一所述相内的所述功率单元2的个数最多为10个。这里，所述功率模块优选为最常用的三相模块，每一所述相内的处于对应位置的两个所述功率单元2之间采用相同长度的光纤连接，所述光纤的尺寸一致，方便生产时的生产及加工，提高生产效率，也方便维修时的跟换。具体的，三相模块分为A相、B相和C相，所述A相、B相和C相内的所述功率单元2与所述主控系统1的连接方式有两种。
参见图1所示，此图为第一种串联方式，C相与所述主控系统1距离最近，所述主光发送器10与与其距离最近的C相内的功率单元2的子光接收器21连接，此功率单元2的子光发送器20与下一个与其最近的功率单元2的子光接收器21连接，依次循环，其中，相与相之间距离最近的功率单元2相互连接，以连接相与相，最后A相中最后一个功率单元2的子光发送器20与所述主光接收器11相连，完成串联，构成环状网路结构。
参见图2所示，此图为第二种串联方式，C相与所述主控系统1距离最近，所述主光发送器10与与其距离最远的A相内的功率单元2的子光接收器21连接，此功率单元2的子光发送器20与下一个与其最近的功率单元2的子光接收器21连接，依次循环，其中，相与相之间距离最近的功率单元2相互连接，以连接相与相，最后C相中最后一个功率单元2的子光发送器20与所述主光接收器11相连，完成串联，构成环状网路结构。
具体的，所述主控系统1将各个所述功率单元2的控制命令数据生成特定的数据帧并通过主光发送器10进行发送，发送的数据帧流经每个所述功率单元2的所述子光接收器21后，会被此所述功率单元2提取出自身所需的控制命令和信息，然后在此基础上附加需要传递至所述主控系统1的特定信息，即所述功率单元2内部的状态数据，再通过其所述子光发送器20传到下一所述功率单元2，最后经与所述主光接收器11连接的子光发送器20发送回到所述主控系统1，所述主控系统1再从中提取出各个所述功率单元2的状态信息。
进一步的，所述主控系统1的功能除了上述通讯功能之外，还包括多个外部接口、三相PWM生成功能，系统状态控制功能和通信功能。
进一步的，所述功率单元2的功能除了通讯功能外，还包括PWM驱动和数据采集功能。
进一步的，每一所述功率单元2上均设有数据采集组件，所述数据采集组件包括温度传感器、电流传感器和电压传感器中的至少一种。
本发明不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本发明相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于级联型高压变频器的光纤环网通信拓扑结构，其特征在于，其包括：
主控系统(1)，其包括一主光发送器(10)和一主光接收器(11)，所述主光发送器(10)用于将电信号转换成光信号后输出，所述主光接收器(11)用于接收外界光信号并转换为电信号；
功率模块，其包括至少两个功率单元(2)，每一所述功率单元(2)均包括一子光发送器(20)和一子光接收器(21)，所述功率单元(2)之间级联，其中一所述功率单元(2)的子光接收器(21)与所述主光发送器(10)相连，另一所述功率单元(2)的子光发送器(20)与所述主光接收器(11)相连，构成环形网络。
2.如权利要求1所述的一种用于级联型高压变频器的光纤环网通信拓扑结构，其特征在于：所述功率模块为二相功率模块，每一所述相内包括至少一个功率单元(2)，且相与相之间通过各自的一个功率单元(2)级联。
3.如权利要求1所述的一种用于级联型高压变频器的光纤环网通信拓扑结构，其特征在于：所述功率模块为三相功率模块，每一所述相内包括至少一个功率单元(2)，且相与相之间通过各自的一个功率单元(2)级联。
4.如权利要求2-3任一所述的一种用于级联型高压变频器的光纤环网通信拓扑结构，其特征在于：每一所述相内的所述功率单元(2)的个数最多为10个。
5.如权利要求4所述的一种用于级联型高压变频器的光纤环网通信拓扑结构，其特征在于：每两个所述相之间距离最近的两个所述功率单元(2)级联。
6.如权利要求5所述的一种用于级联型高压变频器的光纤环网通信拓扑结构，其特征在于：每一所述相内的处于对应位置的两个所述功率单元(2)之间采用相同长度的光纤连接。
7.如权利要求1所述的一种用于级联型高压变频器的光纤环网通信拓扑结构，其特征在于：所述主控系统(1)还包括多个外部接口。
8.如权利要求1所述的一种用于级联型高压变频器的光纤环网通信拓扑结构，其特征在于：每一所述功率单元(2)上均设有数据采集组件，所述数据采集组件包括温度传感器、电流传感器和电压传感器中的至少一种。
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