CN211296197U - 动态电压补偿装置的功率模块热拔插连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种动态电压补偿装置的功率模块热拔插连接结构，包括与多个功率模块一一对应的多个RS‑422接口收发器，多个收发器链式连接，最前级的收发器还连接所述动态电压补偿装置的系统主机，收发器具有如下接口：前级接收端口、后级发送端口、后级接收端口、前级发送端口、第一通讯接口，第一通讯接口与收发器所对应的功率模块的第二通讯接口插拔连接，收发器内部包括收发电路、发送逻辑电路、接收逻辑电路，本实用新型在维修模块拔插时，不会导致后级功率模块的通讯中断，在维修期间，冗余模块仍可实时进行电网电压补偿；能够实现真正的功率模块热拔插功能；无需使用专用的维修按钮与开关；热拔插端子数量少，可靠性高。

Description

动态电压补偿装置的功率模块热拔插连接结构

技术领域

本实用新型涉及电网电压补偿领域，尤其涉及一种动态电压补偿装置的功率模块热拔插连接结构。

背景技术

动态电压补偿装置与电网串联对负载供电，进行电压暂降、暂升补偿时，需要保证任何情况下负载不断电。当装置内部整流、逆变及旁路功率模块损坏进行维修时，通常需要采用机械开关切换对动态电压补偿装置进行旁路，并强行关机剩余的整流、逆变及旁路模块以进行拆机维护；一方面导致维修期间对于电网电压出现的暂降暂升事件无法治理，可能导致负载掉电，另一方面，当补偿装置靠墙安装时，存在拆机维护困难等问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种动态电压补偿装置的功率模块热拔插连接结构。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种动态电压补偿装置的功率模块热拔插连接结构，所述动态电压补偿装置包括多个功率模块，所述连接结构包括与所述多个功率模块一一对应的多个RS-422接口收发器，所述多个RS-422接口收发器链式连接，最前级的RS-422接口收发器还连接所述动态电压补偿装置的系统主机，所述RS-422接口收发器具有如下接口：

前级接收端口、后级发送端口，前级RS-422接口收发器的后级发送端口连接后级RS-422接口收发器的前级接收端口；

后级接收端口、前级发送端口，前级RS-422接口收发器的后级接收端口连接后级RS-422接口收发器的前级发送端口；

第一通讯接口，与RS-422接口收发器所对应的功率模块的第二通讯接口插拔连接。

在本实用新型所述的动态电压补偿装置的功率模块热拔插连接结构中，所述RS-422接口收发器的内部电路包括：

收发电路，与前级接收端口、后级发送端口、后级接收端口、前级发送端口分别连接；

发送逻辑电路，通过收发电路与所述前级发送端口、后级发送端口分别连接，第一通讯接口通过第一差分转换电路连接发送逻辑电路，第一通讯接口用于将功率模块上传的数据通过所述发送逻辑电路发送至前级发送端口、后级接收端口；

接收逻辑电路，连接发送逻辑电路、通过第二差分转换电路连接第一通讯接口以及通过收发电路与所述前级接收端口、后级接收端口分别连接，用于将前级接收端口/后级接收端口接收的数据通过第一通讯接口转发至功率模块以及通过发送逻辑电路转发至后级发送端口/前级发送端口。

在本实用新型所述的动态电压补偿装置的功率模块热拔插连接结构中，所述接收逻辑电路包括第一非门、第一与门、第二非门、第一或门，所述发送逻辑电路包括第二与门、第二或门、第三非门、第三或门、第三与门、第四非门；

所述第一非门的输入接收第一使能信号、输出连接所述第一与门的一个输入，所述第一与门的另一个输入通过收发电路与所述前级接收端口连接，所述第一与门的输出连接第二非门的输入以及第三或门的一个输入，所述第二非门的输出连接第二差分转换电路，所述第一或门的一个输入接收第二使能信号、另一个输入通过收发电路与所述后级接收端口连接，所述第一或门的输出连接所述第二差分转换电路以及第二与门的输入，第二与门的另一个输入同时连接第一差分转换电路和第三非门的输入，第二与门的输出连接第二或门的一个输入，第二或门的另一个输入接收所述第一使能信号，第二或门的输出通过收发电路与所述前级发送端口连接，第三非门的输出连接第三或门的另一个输入，第三或门的输出连接第三与门的一个输入，第四非门的输入接收所述第二使能信号，第四非门的输出连接第三与门的另一个输入，第三与门的输出通过收发电路与所述后级输出端口连接。

在本实用新型所述的动态电压补偿装置的功率模块热拔插连接结构中，收发电路采用两路差分接收控制芯片。

在本实用新型所述的动态电压补偿装置的功率模块热拔插连接结构中，所述第二通讯接口通过差分隔离电路连接功率模块的内部电路。

本实用新型的动态电压补偿装置的功率模块热拔插连接结构，具有以下有益效果：维修模块拔插时，不会导致后级功率模块的通讯中断，在维修期间，冗余模块仍可实时进行电网电压补偿；能够实现真正的功率模块热拔插功能，维修便捷；无需使用专用的维修按钮与开关，结构简单；热拔插端子数量少，可靠性高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：

图1是动态电压补偿装置的运行原理图；

图2是本实用新型的功率模块热拔插连接结构的示意图；

图3是RS-422接口收发器的工作原理图；

图4是RS-422接口收发器的电路图。

图5是功率模块的立体结构图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的典型实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。应当理解本实用新型实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本实用新型实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

本说明书中使用的“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明各种构成要素，但是这些构成要素不受这些术语的限定。使用这些术语的目的仅在于将一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本发明的权利范围的前提下，第一构成要素可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。

参考图1，是动态电压补偿装置的运行原理图。其中，旁路是由电子旁路 (半控型或全控型器件，如晶闸管)与机械旁路(接触器或断路器等开关器件) 并联构成。整流、逆变模块为电力电子变流装置组成的模块，其中整流模块实时保证母线电压的稳定，并在供电正常时，根据负载电流情况进行无功与谐波电流补偿，逆变模块用于电网暂降暂升事件发生时，根据电网电压实时调节输出电压，实现稳压功能。隔离变压器串联在输入电网与输出负载之间，用于实现逆变器输出电压的转换以进行电压补偿，能够有效降低逆变器损耗，且电压变换灵活，隔离变压器采用三个单相隔离变压器实现iii-iii联结方式，能够实现包含零序电压分量的单相、三相电压补偿，适用工况广泛。

当动态电压补偿装置检测到电网正常时，电子旁路导通，将隔离变压器短路直接对负载提供电能，整流模块根据负载电流进行无功与谐波电流补偿；当动态电压补偿装置检测到电网异常时，电子旁路断开，由动态电压补偿装置中的整流模块整流，逆变模块根据补偿电压量进行逆变输出，经过隔离变压器为负载稳定供电；当动态电压补偿装置系统故障(整流逆变模块故障、旁路故障) 时，则整流、逆变模块暂停运行，动态电压补偿装置通过电子旁路快速切换至旁路状态并自动闭合机械旁路开关以短路隔离变压器，保证负载不因动态电压补偿装置故障而断电。

本文中所提到的功率模块，具体指的以上提到的整流模块、逆变模块、旁路。参考图2，本实用新型的功率模块热拔插连接结构包括与所述多个功率模块一一对应的多个RS-422接口收发器。例如，针对每一相的整流模块配置一个RS-422接口收发器、逆变模块配置一个RS-422接口收发器。

其中，所述多个RS-422接口收发器链式连接，最前级的RS-422接口收发器还连接所述动态电压补偿装置的系统主机。

参考图3，以功率模块为整流模块为例，具体来说，所述RS-422接口收发器具有如下接口：

第一通讯接口6，与RS-422接口收发器所对应的功率模块的第二通讯接口7插拔连接。第二通讯接口7通过差分隔离电路8连接功率模块的内部电路。差分隔离电路8可以采用光耦隔离。

前级接收端口、后级发送端口、后级接收端口、前级发送端口，图中并未画出各个端口，AI1和BI1表示接口N-1的前级接收端口，AI2和BI2表示接口N-1的后级接收端口，AO1和BO1表示接口N-1的前级发送端口，AO2和BO2 表示接口N-1的后级发送端口。可见，前级RS-422接口收发器的后级发送端口连接后级RS-422接口收发器的前级接收端口；前级RS-422接口收发器的后级接收端口连接后级RS-422接口收发器的前级发送端口。

优选地，可以将前级接收端口、前级发送端口集成在一个前级接口内，将后级发送端口、后级接收端口集成在一个后级接口内，如此，仅需将前级 RS-422接口收发器的后级接口与后级RS-422接口收发器的前级接口相互插拔连接即可。

继续参考图3，具体来说，所述RS-422接口收发器的内部电路包括：

收发电路1，与前级接收端口、后级发送端口、后级接收端口、前级发送端口分别连接。优选地，收发电路1采用两路差分接收控制芯片。

发送逻辑电路4，通过收发电路1与所述前级发送端口、后级发送端口分别连接，第一通讯接口6通过差分转换电路5连接发送逻辑电路4，用于将功率模块上传的数据通过所述发送逻辑电路4发送至前级发送端口、后级接收端口。

接收逻辑电路2，连接发送逻辑电路4、通过另一个差分转换电路3连接接收逻辑电路2以及通过收发电路1与所述前级接收端口、后级接收端口分别连接，用于将前级接收端口/后级接收端口接收的数据通过第一通讯接口6转发至功率模块以及通过发送逻辑电路4转发至后级发送端口/前级发送端口。

其中，差分转换电路3、差分转换电路5可以采用既有的差分转换电路。发送逻辑电路4、接收逻辑电路2为硬件逻辑电路。参考图4，接收逻辑电路 2包括第一非门21、第一与门22、第二非门23、第一或门24，所述发送逻辑电路4包括第二与门41、第二或门42、第三非门43、第三或门44、第三与门 45、第四非门46。

具体的，所述第一非门21的输入接收第一使能信号、输出连接所述第一与门22的一个输入，所述第一与门22的另一个输入通过收发电路1与所述前级接收端口连接，所述第一与门22的输出连接第二非门23的输入以及第三或门44的一个输入，所述第二非门23的输出连接差分转换电路3，所述第一或门24的一个输入接收第二使能信号、另一个输入通过收发电路1与所述后级接收端口连接，所述第一或门24的输出连接所述差分转换电路3以及第二与门41的输入，第二与门41的另一个输入同时连接差分转换电路5和第三非门 43的输入，第二与门41的输出连接第二或门42的一个输入，第二或门42的另一个输入接收所述第一使能信号，第二或门42的输出通过收发电路1与所述前级发送端口连接，第三非门43的输出连接第三或门44的另一个输入，第三或门44的输出连接第三与门45的一个输入，第四非门46的输入接收所述第二使能信号，第四非门46的输出连接第三与门45的另一个输入，第三与门 45的输出通过收发电路1与所述后级输出端口连接。

通过控制第一使能信号、第二使能信号，即可控制整个收发器的接收和发送逻辑是否启用，实现工作模式的控制。参考图3，如下表1，模式1，是功率模块N-1作为从机接收数据，从收发器N-1的端口AI1-BI1/AI2-BI2接收的数据经过接收逻辑电路2与发送逻辑电路4处理后分别由端口 AO2-BO2/AO1-BO1转发给下一级/上一级接口收发器，同时接收的信号经过差分转换、差分隔离处理后传输至功率模块N-1。模式2，是功率模块N-1作为从机发送数据，通过发送逻辑电路4由AO2-BO2/AO1-BO1同时转发至下一级/ 上一级收发器，接收逻辑电路2禁止信号接收，使上下级功率模块能够实时接收到功率模块N-1发送的输出信号。接收逻辑电路2与发送逻辑电路4的默认为模式1，当功率模块N-1离线时，能够保证上下级功率模块的通讯正常。

表1

第二通讯接口7作为功率模块与接口收发器的连接接口，安装在功率模块的正面位置。当拔出功率模块时，先拔掉对应功率模块的第二通讯接口7上的通讯线缆，功率模块自动进入停机状态，且功率模块内部对外的开关全部断开，即可安全拔出功率模块；当插入功率模块时，由于功率模块内部的对外开关默认断开，功率模块可安全插入，接上第二通讯接口7的通讯线缆后，功率模块便可自动进入正常工作状态。如图5所示，功率模块背部热拔插端子包括“直流母线功率端子”、“A-B-C-N功率端子”及“辅助电源端子”，模块正面端子仅为第二通讯接口7，功率模块外部端子数量少，热拔插便捷。

可见，本实施例具有如下效果：维修模块拔插时，不会导致后级功率模块的通讯中断，在维修期间，冗余模块仍可实时进行电网电压补偿；能够实现真正的功率模块热拔插功能，维修便捷；无需使用专用的维修按钮与开关，结构简单；热拔插端子数量少，可靠性高。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (5)

1.一种动态电压补偿装置的功率模块热拔插连接结构，所述动态电压补偿装置包括多个功率模块，其特征在于，所述连接结构包括与所述多个功率模块一一对应的多个RS-422接口收发器，所述多个RS-422接口收发器链式连接，最前级的RS-422接口收发器还连接所述动态电压补偿装置的系统主机，所述RS-422接口收发器具有如下接口：

前级接收端口、后级发送端口，前级RS-422接口收发器的后级发送端口连接后级RS-422接口收发器的前级接收端口；

后级接收端口、前级发送端口，前级RS-422接口收发器的后级接收端口连接后级RS-422接口收发器的前级发送端口；

第一通讯接口(6)，与RS-422接口收发器所对应的功率模块的第二通讯接口(7)插拔连接。

2.根据权利要求1所述的动态电压补偿装置的功率模块热拔插连接结构，其特征在于，所述RS-422接口收发器的内部电路包括：

收发电路(1)，与前级接收端口、后级发送端口、后级接收端口、前级发送端口分别连接；

发送逻辑电路(4)，通过收发电路(1)与所述前级发送端口、后级发送端口分别连接，第一通讯接口(6)通过第一差分转换电路(5)连接发送逻辑电路(4)，第一通讯接口(6)用于将功率模块上传的数据通过所述发送逻辑电路(4)发送至前级发送端口、后级接收端口；

接收逻辑电路(2)，连接发送逻辑电路(4)、通过第二差分转换电路(3)连接第一通讯接口(6)以及通过收发电路(1)与所述前级接收端口、后级接收端口分别连接，用于将前级接收端口/后级接收端口接收的数据通过第一通讯接口(6)转发至功率模块以及通过发送逻辑电路(4)转发至后级发送端口/前级发送端口。

3.根据权利要求2所述的动态电压补偿装置的功率模块热拔插连接结构，其特征在于，所述接收逻辑电路(2)包括第一非门(21)、第一与门(22)、第二非门(23)、第一或门(24)，所述发送逻辑电路(4)包括第二与门(41)、第二或门(42)、第三非门(43)、第三或门(44)、第三与门(45)、第四非门(46)；

所述第一非门(21)的输入接收第一使能信号、输出连接所述第一与门(22)的一个输入，所述第一与门(22)的另一个输入通过收发电路(1)与所述前级接收端口连接，所述第一与门(22)的输出连接第二非门(23)的输入以及第三或门(44)的一个输入，所述第二非门(23)的输出连接第二差分转换电路(3)，所述第一或门(24)的一个输入接收第二使能信号、另一个输入通过收发电路(1)与所述后级接收端口连接，所述第一或门(24)的输出连接所述第二差分转换电路(3)以及第二与门(41)的输入，第二与门(41)的另一个输入同时连接第一差分转换电路(5)和第三非门(43)的输入，第二与门(41)的输出连接第二或门(42)的一个输入，第二或门(42)的另一个输入接收所述第一使能信号，第二或门(42)的输出通过收发电路(1)与所述前级发送端口连接，第三非门(43)的输出连接第三或门(44)的另一个输入，第三或门(44)的输出连接第三与门(45)的一个输入，第四非门(46)的输入接收所述第二使能信号，第四非门(46)的输出连接第三与门(45)的另一个输入，第三与门(45)的输出通过收发电路(1)与所述后级输出端口连接。

4.根据权利要求2所述的动态电压补偿装置的功率模块热拔插连接结构，其特征在于，收发电路(1)采用两路差分接收控制芯片。

5.根据权利要求1所述的动态电压补偿装置的功率模块热拔插连接结构，其特征在于，所述第二通讯接口(7)通过差分隔离电路(8)连接功率模块的内部电路。

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