CN110460380A - 一种高压变频器功率单元光纤环网通信系统 - Google Patents

一种高压变频器功率单元光纤环网通信系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种高压变频器功率单元光纤环网通信系统，包括：控制电路板、功率单元组、以及电机组成；所述功率单元组连接所述电动机，电机U端连接第一功率单元组，电机V端连接第二功率单元组，电机W端连接第三功率单元组，所述第一功率单元组、第二功率单元组、第三功率单元组的控制信号端连接PWM信号发生器；所述第一功率单元组、第二功率单元组、第三功率单元的光传输信号接收端与控制电路板连接。高压变频器功率单元光纤环网通信系统当功率单元数量的增加时会减少了光纤长度，降低了设备成本，同时滤除了干扰信号，增强抗干扰能力，最大限度地减少了通讯时候的电磁干扰影响。

Description

一种高压变频器功率单元光纤环网通信系统
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种高压变频器功率单元光纤环网通信系统。
背景技术
随着高压变频器的控制技术渐进成熟,光纤通信因其独特的抗干扰性广泛应用于变频器中。目前高压变频器均采用光纤通讯技术与变频器内部功率单元进行数据通讯，所采用的光纤通讯拓扑方案是高压变频器中每一个功率单元都与控制系统采用一对独立的收发光纤，但功率单元数量增加、光纤数量会成倍数递增，同时功率单元数量的增加会造成光纤长度的增加，增加了设备成本，最大限度地减少了通讯时候的电磁干扰影响。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种高压变频器功率单元光纤环网通信系统，解决以上技术问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种高压变频器功率单元光纤环网通信系统，其特征在于，包括：
控制电路板，设置一PWM信号发生器以及光纤传输处理电路；
功率单元组，包括连接于电机U端的第一功率单元组，连接于电机V端的第二功率单元组，连接于电机W端的第三功率单元组，所述第一功率单元组、第二功率单元组、第三功率单元组的控制信号端连接所述PWM信号发生器；所述第一功率单元组、第二功率单元组、第三功率单元的光传输信号接收端与所述光纤传输处理电路连接，所述第一功率单元组、第二功率单元组、第三功率单元组设有状态监视信号输出端，与所述光纤传输处理电路连接。
优选的，所述控制电路板还包括主控制中央处理器；所述主控制中央处理器输出端连接于所述光纤传输处理电路第一输入端，所述主控制中央处理器输入端与所述光纤传输处理电路第一输出端。
优选的，所述控制电路板还包括自动内容识别处理器以及主可编程门阵列电路；所述主控制中央处理器通过信息转移通道与所述自动内容识别处理器连接，所述自动内容识别处理器通过信息转移通道与所述主可编程门阵列电路连接。
优选的，所述控制电路板还包括所述协议数据单元处理器，所述协议数据单元处理器通过信息转移通道与所述主可编程门阵列电路以及所述自动内容识别处理器连接，所述协议数据单元处理器通过信息转移通道与PWM信号发生器连接。
优选的，所述第一功率单元组包含UI单元、U2单元以及U3单元，所述第二功率单元组包含VI单元、V2单元以及V3单元，所述第三功率单元组包含W1单元、W2单元以及W3单元；所述U1单元的光传输信号发出端连接所述功率单元组中U2单元的光传输信号接收端，所述U1单元连接所述U2单元、所述V1单元以及所述W1单元，所述U2单元的光传输信号发出端连接所述U3单元的光传输信号接收端，所述U2单元连接于所述U3单元；所述U3单元的光传输信号发出端连接所述V1单元的光传输信号接收端，所述U3单元连接所述发动机的U接线端。
优选的，所述V1单元的光传输信号发出端连接所述V2单元的光传输信号接收端，所述V1单元连接所述V2单元；所述V2单元的光传输信号发出端连接所述V2单元的光传输信号接收端，所述V2单元连接所述V3单元；所述V3单元的光传输信号发出端连接所述W1单元的光传输信号接收端，所述V3单元连接所述发动机的V接线端。
优选的，所述W1单元的光传输信号发出端连接所述W2单元的光传输信号接收端，所述W1单元连接所述W2单元；所述W2单元的光传输信号发出端连接所述W3单元的光传输信号接收端，所述W2单元连接所述W3单元；所述W3单元的状态监视信号输出端连接光纤传输处理电路，所述W3单元连接所述发电机的W接线端。
优选的，所述功率单元组的各个单元包括：当地电流传输比模块、取指令单元以及绝缘栅双极型晶体管；所述当地电流传输比模块连接所述取指令单元，所述取指令单元连接所述绝缘栅双极型晶体管。
优选的，所述当地电流传输比模块内设置有光传输模块以及PWM复原模块，所述PWM复原模块连接所述取指令单元。
优选的，所述取指令单元内设置一门驱动电路，所述PWM复原模块连接所述门驱动电路，所述门驱动电路连接于所述绝缘栅双极型晶体管。
其有益效果在于：高压变频器功率单元光纤环网通信系统当功率单元数量的增加时会减少了光纤长度，降低了设备成本，同时滤除了干扰信号，增强抗干扰能力，最大限度地减少了通讯时候的电磁干扰影响。
附图说明
图1为本发明一种高压变频器功率单元光纤环网通信系统的结构示意图。
上述说明书中附图标记表示说明：
2、M(motor)：发动机；
4、Main CPU(Main Central Processing Unit):主控制中央处理器；
5、ACR CPU(Automatic Content Recognition Central Processing Unit):自动内容识别处理器；
6、PDU CPU(Protocol Data Unit Central Processing Unit):协议数据单元处理器；
7、Main FPGA(Main Field－Programmable Gate Array):主可编程门阵列电路；
8、Pulse FPGA(Pulse Field－Programmable Gate Array):可编程门阵列脉冲电路；
10、Local CTR(Local Current Transfer Ratio):当地电流传输比模块；
11、IFU(Instruction Fetch Unit):取指令单元；
12、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor):绝缘栅双极型晶体管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
如图1所述，一种高压变频器功率单元光纤环网通信系统，包括：控制电路板1、功率单元组3以及发动机2；控制电路板1由主控制中央处理器4、自动内容识别处理器5、协议数据单元处理器6、主可编程门阵列电路7、PWM信号发生器8以及光纤传输处理电路9组成；功率单元组3中的各个功率单元内包含当地电流传输比模块10、取指令单元11以及绝缘栅双极型晶体管12组成；所述当地电流传输比模块10内设置有光传输模块010以及PWM复原模块012，所述PWM复原模块012连接所述取指令单元11；所述取指令单元11内设置一门驱动电路13，所述PWM复原模块012连接所述门驱动电路13，所述门驱动电路13连接于所述绝缘栅双极型晶体管12；主控制中央处理器4主要用于设定或更改控制参数，控制一变频器启停，调节电压、限制电流以及控制输出频率；自动内容识别处理器5调节有功和无功电流，检出电流进行3相/2相变换和矢量旋转运算，得到电压指令运算。
本发明较佳的实施例中，主控制中央处理器4主程序过程简述如下：首先，读取直流侧电压是否达到预设值，检查AD采样是否完成，若采样没有完成则继续采样，若采样已完成，则读取电流、电压等采样值信息，并依据这些信息进行过压过流故障检测，若检测到故障时，则封锁PWM脉冲并控制继电器断开主电路执行故障停机处理程序，若系统运行正常，则进行功率计算、下垂控制、虚拟阻抗和电压不平衡控制运算以及电压电流双环控制运算等。
本发明较佳的实施例中，协议数据单元处理器6根据电压指令，运算门极脉冲PWM以及脉冲分；每经过一个载波周期发生一次中断，每次中断中，先按照输入的参考电压值和频率，判断所在区域，寻找最近三矢量，计算矢量的各自时间，相应的进行编码，编码中包括开关配置次序和相应的时间，最后将这些信息分别发给功率单元组3的各个功率单元内的当地电流传输比模块10接受通道。
本发明较佳的实施例中，主可编程门阵列电路7与自动内容识别处理器5总线连接，主要完成自动内容识别处理器5数据读写控制、A/D控制、PG速度检出、中断控制、多重光传送收发控制等。可编程门阵列脉冲电路8为一PWM信号发生器，所述PWM信号发生器接收协议数据单元处理器6送来的脉冲高、低电平产生时间的数据后，实现多路PWM脉冲的实时输出，将产生的脉冲通过光纤传输给各功率单元。
本发明较佳的实施例中，当地电流传输比模块10中门驱动电路13主要完成串并转换、数据读写控制、故障检测、多路传输复用和门级脉冲输出等。光纤传输处理电路9上光纤发送器的多重光传送信号OPTTX连接功率单元U1的多重光传送收信端，信号经过处理后输出到光传送发出端，功率单元U1上光传送收信端连接到U2的光传送发出端上，使其作为第二个单元输入信号，依次类推，直到连接到最后一个单元的输入信号上，最后一个单元光传送发出端输出信号连接到光纤传输处理电路9上光纤接收器的接收信号OPTRX。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高压变频器功率单元光纤环网通信系统，其特征在于，包括：
控制电路板，设置一PWM信号发生器以及光纤传输处理电路；
功率单元组，包括连接于电机U端的第一功率单元组，连接于电机V端的第二功率单元组，连接于电机W端的第三功率单元组，所述第一功率单元组、第二功率单元组、第三功率单元组的控制信号端连接所述PWM信号发生器；所述第一功率单元组、第二功率单元组、第三功率单元的光传输信号接收端与所述光纤传输处理电路连接，所述第一功率单元组、第二功率单元组、第三功率单元组设有状态监视信号输出端，与所述光纤传输处理电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种高压变频器功率单元光纤环网通信系统，其特征在于，所述控制电路板还包括主控制中央处理器；所述主控制中央处理器输出端连接于所述光纤传输处理电路第一输入端，所述主控制中央处理器输入端与所述光纤传输处理电路第一输出端。
3.根据权利要求2所述的一种高压变频器功率单元光纤环网通信系统，其特征在于，所述控制电路板还包括自动内容识别处理器以及主可编程门阵列电路；所述主控制中央处理器通过信息转移通道与所述自动内容识别处理器连接，所述自动内容识别处理器通过信息转移通道与所述主可编程门阵列电路连接。
4.根据权利要求2所述的一种高压变频器功率单元光纤环网通信系统，其特征在于，所述控制电路板还包括所述协议数据单元处理器，所述协议数据单元处理器通过信息转移通道与所述主可编程门阵列电路以及所述自动内容识别处理器连接，所述协议数据单元处理器通过信息转移通道与PWM信号发生器连接。
5.根据权利要求1所述的一种高压变频器功率单元光纤环网通信系统，其特征在于，所述第一功率单元组包含UI单元、U2单元以及U3单元，所述第二功率单元组包含VI单元、V2单元以及V3单元，所述第三功率单元组包含W1单元、W2单元以及W3单元；所述U1单元的光传输信号发出端连接所述功率单元组中U2单元的光传输信号接收端，所述U1单元连接所述U2单元、所述V1单元以及所述W1单元，所述U2单元的光传输信号发出端连接所述U3单元的光传输信号接收端，所述U2单元连接于所述U3单元；所述U3单元的光传输信号发出端连接所述V1单元的光传输信号接收端，所述U3单元连接所述发动机的U接线端。
6.根据权利要求5所述的一种高压变频器功率单元光纤环网通信系统，其特征在于，所述V1单元的光传输信号发出端连接所述V2单元的光传输信号接收端，所述V1单元连接所述V2单元；所述V2单元的光传输信号发出端连接所述V2单元的光传输信号接收端，所述V2单元连接所述V3单元；所述V3单元的光传输信号发出端连接所述W1单元的光传输信号接收端，所述V3单元连接所述发动机的V接线端。
7.根据权利要求5所述的一种高压变频器功率单元光纤环网通信系统，其特征在于，所述W1单元的光传输信号发出端连接所述W2单元的光传输信号接收端，所述W1单元连接所述W2单元；所述W2单元的光传输信号发出端连接所述W3单元的光传输信号接收端，所述W2单元连接所述W3单元；所述W3单元的状态监视信号输出端连接光纤传输处理电路，所述W3单元连接所述发电机的W接线端。
8.根据权利要求1所述的一种高压变频器功率单元光纤环网通信系统，其特征在于，所述功率单元组的各个单元包括：当地电流传输比模块、取指令单元以及绝缘栅双极型晶体管；所述当地电流传输比模块连接所述取指令单元，所述取指令单元连接所述绝缘栅双极型晶体管。
9.根据权利要求8所述的一种高压变频器功率单元光纤环网通信系统，其特征在于，所述当地电流传输比模块内设置有光传输模块以及PWM复原模块，所述PWM复原模块连接所述取指令单元。
10.根据权利要求8所述的一种高压变频器功率单元光纤环网通信系统，其特征在于，所述取指令单元内设置一门驱动电路，所述PWM复原模块连接所述门驱动电路，所述门驱动电路连接于所述绝缘栅双极型晶体管。
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