FR2832561A1 - Systeme de commande a architecture distribuee pour convertisseurs statiques de puissance - Google Patents
Systeme de commande a architecture distribuee pour convertisseurs statiques de puissance Download PDFInfo
- Publication number
- FR2832561A1 FR2832561A1 FR0114859A FR0114859A FR2832561A1 FR 2832561 A1 FR2832561 A1 FR 2832561A1 FR 0114859 A FR0114859 A FR 0114859A FR 0114859 A FR0114859 A FR 0114859A FR 2832561 A1 FR2832561 A1 FR 2832561A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- control system
- level
- network
- module
- submodule
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
- H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
- H02J13/00016—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using a wired telecommunication network or a data transmission bus
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
- H02M1/084—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters using a control circuit common to several phases of a multi-phase system
- H02M1/0845—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters using a control circuit common to several phases of a multi-phase system digitally controlled (or with digital control)
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
- H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
- H02J13/00016—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using a wired telecommunication network or a data transmission bus
- H02J13/00017—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using a wired telecommunication network or a data transmission bus using optical fiber
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Multi Processors (AREA)
- Control Of Voltage And Current In General (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
Abstract
Système de commande à architecture distribuée pour convertisseurs statiques de puissance. Le système de commande pour convertisseurs statiques de puissance ayant une pluralité de composants de puissance (I1, I2, Im, In), comprend des modules de commande (S1 , S2 , Sn) connectés aux composants de puissance et communiquant à distance avec un processeur maître (UC) par l'intermédiaire d'un réseau de communication temps réel à liaison de communication série (1) qui est est un bus conducteur Chaque module de commande est subdivisé en un sous-module de haut niveau (HL1 , HL2 , HLn) connecté au bus et au moins un sous-module de bas niveau (LL1 , LL2 , LLn) connecté à un composant de puissance et relié au sous-module de haut niveau par l'intermédiaire d'une liaison de communication (3) constituant une barrière d'isolation électrique entre les composants de puissance et entre la partie puissance et la partie commande.
Description
<Desc/Clms Page number 1>
L'invention concerne les systèmes de commande pour convertisseurs statiques de puissance ayant une pluralité de composants semi-conducteurs de puissance du type MOSFET, IGBT, IGCT, transitor bipolaire, GTO, ETO, thyristor,... etc. Ce type de convertisseur est utilisé par exemple pour transformer un courant alternatif en courant continu à l'entrée d'un câble de transport électrique sous marin. Un tel convertisseur est décrit notammment dans le document US-6288921. Il peut comporter un très grand nombre de composants de puissance fonctionnant comme des interrupteurs qui sont commutés de manière simultanée et de manière cyclique à une certaine fréquence de commutation dépendant de l'application. Le système de commande élabore à chaque cycle de commutation la pluralité de signaux de commutation qui sont appliqués de manière simultanée sur la borne d'entrée des composants de puissance. Chaque signal de commutation a une forme binaire du type O/N pour ouvrir (allumer) ou fermer (éteindre) le composant de puissance.
L'invention concerne plus particulièrement un système de commande numérique à architecture distribuée comprenant des modules de commande connectés à la borne d'entrée des composants de puissance et communiquant à distance avec un processeur maître par l'intermédiaire d'un réseau de communication temps réel à liaison de communication série. Un tel système de commande numérique à architecture distribuée est décrit dans le document IEEE PESC, Galway, Ireland, June 2000, pages 113 à 118 intitulé A New Control Architecture For Distributed Power Electronics Systems . Une architecture distribuée offre des avantages considérables en termes de modularité, de flexibilité et de fonctionnalité du système de commande en comparaison avec une architecture centralisée. En particulier, le réseau de communication temps réel peut être utilisé pour transférer vers le processeur maître des informations extraites des composants de puissance comme des mesures de courant, de tension d'entrée et de sortie, de température,... etc, ces composants de puissance faisant partie du même convertisseur de puissance ou de convertisseurs de puissance différents. Toutefois, une liaison de communication série comme un bus, engendre des écarts de temps de propagation des trames réseau entre le processeur maître et les modules de commande. Ces derniers doivent donc être synchronisés pour compenser les écarts de temps de propagation de telle manière à produire de manière simultanée les signaux de commutation à partir d'un ordre général de commutation provenant du processeur maître qui pilote l'application.
<Desc/Clms Page number 2>
Dans le document IEEE PESC, le réseau de communication temps réel a une structure en anneau constituée par un chaînage de fibres optiques et il en résulte que le système de commande est peu tolérant aux fautes. En effet, un défaut de fonctionnement dans un des modules connectés à l'anneau en fibre optique peut bloquer complètement la communication entre le processeur maître et les autres modules, le T optique n'existant pas. Il peut en résulter une indisponibilité complète du système de commande et donc l'arrêt du fonctionnement du convertisseur statique de puissance.
Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient et à cet effet, l'objet de l'invention est un système de commande à architecture distribuée pour convertisseurs statiques de puissance ayant une pluralité de composants de puissance, comprenant des modules de commande connectés à la borne d'entrée des composants de puissance et communiquant à distance avec un processeur maître par l'intermédiaire d'un réseau de communication temps réel à liaison de communication série, caractérisé en ce que la liaison de communication série est un bus conducteur et en ce que chaque module de commande est subdivisé en un sous-module dit de haut niveau connecté au bus et au moins un sous-module dit de bas niveau connecté à la borne d'entrée d'un composant de puissance et relié au sous-module de haut niveau par l'intermédiaire d'une liaison de communication constituant une barrière d'isolation électrique. Avec un bus conducteur du type bus cuivre, une trame réseau envoyée par le processeur maître est diffusée physiquement vers l'ensemble des modules et non pas seulement propagée de module en module comme c'est le cas avec un anneau en fibre optique. Il en résulte qu'un défaut de fonctionnement d'un des modules n'engendre pas nécessairement l'arrêt du système de commande qui peut être reconfiguré en fonction de la panne. Par ailleurs, les liaisons de communication entre les sous-modules de haut niveau et de bas niveau peuvent être des liaisons à fibres optiques pour servir de barrière d'isolation électrique entre les composants de puissance eux-mêmes et entre la partie puissance et la partie commande de sorte que le bus conducteur n'a donc pas besoin d'un isolement particulier. Le bus cuivre peut être une paire de fils torsadés en cuivre constituant la structure d'un réseau de terrain fonctionnant selon un protocole standard de communication déterministe comme le protocole WorldFIP. Cette structure du réseau de communication apporte également l'avantage que les interfaces de communication sur le bus cuivre sont peu coûteuses en comparaison avec des interfaces de communication sur un anneau
<Desc/Clms Page number 3>
à fibre optique. Le système de commande comprend bien des interfaces de communication sur fibre optique dans les sous-modules de haut et de bas niveau mais celles-ci n'ont pas besoin d'être très sophistiquées, le débit de transmission sur ces fibres optiques restant très inférieur à celui sur le bus cuivre.
D'autres caractéristiques et avantages du système de commande selon l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation illustré par les dessins.
La figure 1 est une représentation très schématique de l'architecture distribuée du système de commande selon l'invention.
La figure 2 est une représentation très schématique d'une variante de l'architecture distribuée du système de commande selon l'invention.
La figure 3 représente schématiquement le format d'une première trame réseau utilisée par le protocole de communication réseau.
La figure 4 représente schématiquement le format d'une seconde trame réseau utilisée par le protocole de communication réseau.
La figure 5 représente schématiquement le format d'une troisième trame réseau utilisée par le protocole de communication réseau.
La figure 6 représente schématiquement le format d'une quatrième trame réseau utilisée par le protocole de communication réseau.
La figure 7 illustre schématiquement un échange de trames réseau entre le processeur maître et les modules de commande lors d'une phase de calibration des sous-modules de haut niveau.
La figure 8 illustre schématiquement un échange de trames réseau entre le processeur maître et les modules de commande lors d'une phase de synchronisation des sous-modules de haut niveau et de commutation des composants de puissance.
La figure 9 est un organigramme illustrant le fonctionnement du processeur maître.
La figure 10 est un organigramme illustrant le fonctionnement d'un sousmodule de haut niveau.
Les figures 1 et 2 montrent quelques composants de puissance 11, 12, tm, ln faisant partie d'un convertisseur statique de moyenne ou haute puissance. Il faut bien comprendre qu'un tel convertisseur peut comprendre plusieurs centaines de composants de puissance. Par exemple, un convertisseur très haute puissance correspondant à une tension de 200 kV peut comprendre 1200 composants de puissance, de 2 kV chacun.
<Desc/Clms Page number 4>
Le système de commande numérique selon l'invention a une architecture distribuée et comprend un certain nombre de modules de commande Si, S2, Sn qui sont connectés à la borne d'entrée (gachette d'allumage) des composants de puissance semi-conducteurs 11, 12, tm, ln et qui communiquent à distance avec un processeur maître UC par l'intermédiaire d'un réseau de communication temps réel standard du type réseau de terrain dont la structure est une liaison de communication série sous la forme d'un bus conducteur 1. Le processeur maître UC qui dispose de l'arbitre de bus pilote l'application tandis que les modules de commande se comportent en esclaves. Sur les figures 1 et 2, la référence 2 désigne les interfaces de communication réseau qui sont incluses dans le processeur maître et dans les modules de commande. Le protocole de communication utilisé par le réseau de terrain est un protocole déterministe, par exemple WorldFIP, et l'arbitre de bus dans le processeur maître a un cycle de fonctionnement qui est calé sur la fréquence de commutation des composants de puissance du convertisseur. Généralement la fréquence de commutation est de quelques centaines de hertz à quelques kilohertz, par exemple entre 1 et 20 kHz.
Le bus conducteur 1 peut être un bus cuivre constitué par une paire de fils torsadés en cuivre. Ce type de bus réseau est bon marché et convient bien pour la topologie des convertisseurs statiques très haute puissance où le processeur maître peut être éloigné des composants de puissance d'une distance supérieure à une centaine de mètres. Le bus cuivre contribue à la fiabilité de fonctionnement du réseau par exemple en cas de dysfonctionnement d'une interface de communication réseau 2 dans un des modules de commande et à la disponibilité du système de commande.
Comme visible sur les figures 1 et 2, chaque module de commande est subdivisé en un sous-module dit de haut niveau tel que HL1, HL2, HLn comprenant une interface de communication réseau 2 pour être connecté au bus cuivre 1 et un ou plusieurs sous-modules dit de bas niveau tels que LL1, LL2, LL3, LLn. Chaque sous-module de bas niveau comporte une alimentation électrique 5 isolée et intégre outre la fonction de génération d'un signal de commutation pour la borne d'entrée d'un composant de puissance, des fonctions d'extraction d'informations dans le composant de puissance concernant le courant, la tension, la température,... etc. Chaque sous-module de bas niveau est connecté à un sous-module de haut niveau par l'intermédiaire d'une liaison de communication 3 formant barrière d'isolation électrique, cette liaison de
<Desc/Clms Page number 5>
communication 3 pouvant être par exemple une liaison à fibre optique. Sur les figures 1 et 2, la référence 4 désigne les interfaces de communication sur fibre optique qui sont incluses dans les sous-modules de haut niveau et de bas niveau. Dans le système de commande selon l'invention à deux niveaux de communication, la liaison de communication série 1 à haut débit n'a pas besoin d'être isolée car ce sont les liaisons de communication à fibre optique 3 qui constituent la barrière d'isolation électrique BI. Ces liaisons de communication à fibre optique 3 ont une même longueur pour ne pas créer de retard de propagation des données provenant du processeur maître. La bande passante des liaisons de communication à fibre optique 3 peut être relativement faible car d'une part, les informations qui sont extraites des composants de puissance par les sous-modules de bas niveau n'ont généralement pas à être transmises vers le processeur maître dans des temps critiques, et d'autre part, l'ordre général de commutation produit cycliquement par le processeur maître arrive dans les sousmodules de bas niveau à une fréquence relativement basse qui est la fréquence de commutation. Il en résulte que les liaisons de communication 3 peuvent être réalisées avec des fibres optiques en une matière plastique facile à travailler, légère et bon marché.
Avec cette architecture distribuée, les sous-modules de haut niveau sont libérés des tâches de bas niveau sur les circuits de puissance des composants de puissance et le haut niveau logique de l'application peut être distribué sur le processeur maître et les sous-modules de haut niveau de manière flexible et reconfigurable par programme.
Sur la figure 1, chaque module de commande est constitué d'un sous-module de haut niveau et d'un sous-module de bas niveau. Le composant de puissance connecté au sous-module de bas niveau peut correspondre à une série de composants de puissance fonctionnant en commutation de manière identique, c'est-à-dire recevant tous le même signal de commutation.
Sur la figure 2, chaque module de commande est constitué d'un sous-module de haut niveau et de deux sous-modules de bas niveau. Avec cette construction, il est possible, à partir d'un sous-module de haut niveau, d'actionner de manière complémentaire deux composants de puissance (ou deux séries de composants de puissance) à travers des liaisons de communication à fibre optique 3 séparées ce qui permet d'augmenter simplement et facilement la capacité de pilotage du système de commande avec un nombre limité de sous-modules de haut niveau.
<Desc/Clms Page number 6>
La structure en bus du réseau de communication induit des écarts de temps de propagation des trames réseau du processeur maître vers les sous-modules de haut niveau. Plus particulièrement, une trame réseau envoyée sur le bus 1 par le processeur maître sera reçue à des instants différents par les sousmodules de haut niveau. Il en résulte que ces écarts de temps de propagation doivent être compensés de manière à assurer un fonctionnement synchrone des sous-modules de haut niveau lors de la phase de commutation des composants de puissance.
L'utilisation d'un protocole de communication standard déterministe tel que WorldFIP apporte l'avantage de pouvoir utiliser des mécanismes réseau permettant la détection automatique des abonnés sur le réseau et une localisation des abonnés sur le réseau. La synchronisation des sous-modules de haut niveau pendant la phase de commutation des composants de puissance est précédée d'une phase de calibration réalisée de manière automatique par le processeur maître en utilisant les mécanismes réseau WorldFIP.
Le calibrage des sous-modules de haut niveau consiste, par emission et réception de trames réseau depuis le processeur maître, à mesurer automatiquement le temps de propagation aller et retour d'une trame réseau et le temps de retournement de chaque sous-module de haut niveau de manière à déterminer par calcul dans le processeur maître une durée de synchronisation à appliquer dans chaque sous-module de haut niveau pour le faire fonctionner de manière synchrone avec les autres sous-modules de haut niveau.
Les figures 3 à 6 montrent schématiquerment le format de trames réseau qui sont utilisées dans la phase de calibration et dans la phase de synchronisation et de commutation.
La trame réseau TI montrée sur la figure 3 est une trame d'autorisation d'émission utilisée pour faire produire une donnée par un abonné. La donnée est identifiée par un mot ID transporté dans la trame réseau TI qui est produite par l'arbitre de bus exclusivement.
La trame réseau TC montrée sur la figure 4 est une trame transportant la commande utilisée dans la phase de synchronisation et de commutation. Elle contient des mots de données DATA qui sont des données de synchronisation et de commutation quand elle est produite par l'arbitre de bus.
La trame réseau TP montrée sur la figure 5 est une trame utilisée dans la phase de calibration pour le calcul des durées de synchronisation. Elle contient
<Desc/Clms Page number 7>
un mot de données STATUS retourné par un abonné pour permettre son identification et sa localisation.
La trame réseau TM montrée sur la figure 6 est une trame utilisée dans la phase de synchronisation et de commutation. Elle transporte un mot de données MES contenant une mesure produite à chaque cycle de commutation par les abonnés à tour de rôle.
Toutes les trames réseau TI, TC, TP, TM comportent un mot de début de trame DTR et un mot de fin de trame FTR. Dans le protocole standard WorldFIP, la trame réseau TI est une trame du type IDDAT et les trames réseau TC, TM, TP sont des trames du type RPDAT . Dans un système de commande comprenant 32 sous-modules de haut niveau, les trames réseau TI, TM, TP peuvent avoir une longueur de 8 octets et la trame réseau TC peut avoir une longueur de 136 octets avec 4 octets réservés pour chaque sous-module de haut niveau.
La figure 7 illustre le déroulement de la phase de calibration des sousmodules de haut niveau. Le processeur maître UC envoie sur le bus 1 une succession de trames réseau TI qui identifient chacune dans le mot ID l'adresse logique d'un sous-module de haut niveau particulier. Chaque sous-module de haut niveau, en réponse à la réception d'une trame réseau Tl contenant un mot ID correspondant à l'adresse logique du sous-module dans le réseau, renvoie sur le bus 1 une trame réseau TP. Sur la figure 7, on a représenté 3 séquences d'émission réception de trames TI et TP respectivement pour les 3 sous-modules de haut niveau HL1, HL2 et HLn.
Les temps de réponse Asti, AT2, ATn comme expliqué plus loin, respectivement des sous-modules de haut niveau, peuvent être déterminés avec une grande précision par le processeur maître UC par déclenchement d'un compteur de temps à l'émission du mot de fin de trame FTR de la trame réseau Tl et par arrêt du compteur de temps à la réception du mot de début de trame DTR de la trame réseau TP. A chaque séquence de la phase de calibration, le compteur de temps dans le processeur maître comptabilise le temps de propagation de la trame réseau TI du processeur maître jusqu'à un sous-module de haut niveau, le temps de retournement dans le sous-module de haut niveau et le temps de propagation de la trame réseau TP du sous-module de haut niveau jusqu'au processeur maître. Le cumul des temps de propagation des trames TI et TP et du temps de retournement pour un sous-module de haut niveau est appelé temps de réponse du sous-module de haut niveau. Une détection très
<Desc/Clms Page number 8>
précise de l'instant d'émission et de réception des mots de début et de fin de trame DTR et FTR dans les trames réseau TI et TP peut être obtenue dans le processeur maître à l'aide d'un circuit du type FPGA implémentant le protocole de communication WorldFIP. Ce même type de circuit est utilisé dans chaque sous-module de haut niveau pour implémenter le protocole de communication et rendre constant le temps de retournement d'un sous-module de haut niveau à l'autre. l'en résulte que les durées de synchronisation à appliquer dans chaque sous-module de haut niveau peuvent être obtenues par la relation suivante :
Rn = 1/2. (ATmax-ATn) où
Rn désigne la durée de synchronisation affectée au sous-module de haut niveau HLn (l'indice n correspondant à l'adresse logique affectée au sous-module de haut niveau) ATmax désigne le temps de réponse maximal mesuré par le processeur maître ATn désigne le temps de réponse mesuré par le processeur maître pour le sous-module de haut niveau HLn
L'algorithme de la figure 9 illustre le fonctionnement du processeur maître lors d'une phase de calibration. A l'initialisation du système de commande, le processeur maître initialise un compteur de temps CT en 105 et envoie en 110 une trame réseau TI identifiant dans le mot ID l'adresse logique d'un sousmodule de haut niveau symbolisée par la variable n. Sur détection de l'émission du mot de fin de trame FTR de la trame réseau Tl, le compteur de temps CT est déclenché pour comptabiliser le temps jusqu'à ce qu'une trame réseau TP soit reçue sur le bus 1 par le processeur maître (bloc 115). Le compteur de temps CT est arrêté sur détection de la réception du mot de début de trame DTR de la trame réseau TP. La valeur du compteur de temps CT, représentative du temps de réponse du sous-module de haut niveau, est maintenue en mémoire en 120 dans le processeur maître. Une phase subséquente de calibration recommence à partir du bloc 105 pour une nouvelle adresse logique de sous-module de haut niveau et ainsi de suite jusqu'à ce que le processeur maître ait balayé dans le bloc 125 tous les sous-modules de haut niveau connectés au bus 1. Les durées de synchronisation R1, R2,... Rn des sous-modules de haut niveau sont ensuite calculées en 130 selon la relation indiquée plus haut. A partir du bloc 130, le processeur maître UC est prêt pour la phase de synchroniation et de commutation.
Rn = 1/2. (ATmax-ATn) où
Rn désigne la durée de synchronisation affectée au sous-module de haut niveau HLn (l'indice n correspondant à l'adresse logique affectée au sous-module de haut niveau) ATmax désigne le temps de réponse maximal mesuré par le processeur maître ATn désigne le temps de réponse mesuré par le processeur maître pour le sous-module de haut niveau HLn
L'algorithme de la figure 9 illustre le fonctionnement du processeur maître lors d'une phase de calibration. A l'initialisation du système de commande, le processeur maître initialise un compteur de temps CT en 105 et envoie en 110 une trame réseau TI identifiant dans le mot ID l'adresse logique d'un sousmodule de haut niveau symbolisée par la variable n. Sur détection de l'émission du mot de fin de trame FTR de la trame réseau Tl, le compteur de temps CT est déclenché pour comptabiliser le temps jusqu'à ce qu'une trame réseau TP soit reçue sur le bus 1 par le processeur maître (bloc 115). Le compteur de temps CT est arrêté sur détection de la réception du mot de début de trame DTR de la trame réseau TP. La valeur du compteur de temps CT, représentative du temps de réponse du sous-module de haut niveau, est maintenue en mémoire en 120 dans le processeur maître. Une phase subséquente de calibration recommence à partir du bloc 105 pour une nouvelle adresse logique de sous-module de haut niveau et ainsi de suite jusqu'à ce que le processeur maître ait balayé dans le bloc 125 tous les sous-modules de haut niveau connectés au bus 1. Les durées de synchronisation R1, R2,... Rn des sous-modules de haut niveau sont ensuite calculées en 130 selon la relation indiquée plus haut. A partir du bloc 130, le processeur maître UC est prêt pour la phase de synchroniation et de commutation.
<Desc/Clms Page number 9>
La figure 8 illustre le déroulement de la phase de synchronisation et de commutation. La phase de synchronisation et de commutation consiste pour le processeur maître UC à envoyer sur le bus 1 successivement une trame réseau Tt identifiant dans le mot ID une donnée de commande, suivie d'une trame réseau TC contenant dans le mot DATA les durées de synchronisation R1, R2, .... Rn affectées respectivement aux sous-modules de haut niveau avec les ordres de commutation C1, C2,... Cn destinés respectivement aux sous-modules de haut niveau, suivie d'une trame réseau TI identifiant dans le mot ID l'adresse logique d'un sous-module de haut niveau particulier. A chaque cycle de la phase de synchronisation et de commande, chaque sous-module de haut niveau envoie sur le bus 1 vers le processeur maître UC en réponse à la seconde trame réseau TI, une trame réseau TM contenant dans le mot MES les informations extraites d'un ou de plusieurs composants de puissances par les sous-modules de bas niveau.
En se reportant de nouveau à la figure 9, la phase de synchronisation et de commande dans le processeur maître débute en 135 par l'émission d'une trame réseau TI contenant un mot ID qui identifie une commande pour tous les sousmodules de haut niveau. La valeur de ce mot ID est symbolisée sur la figure 9, pour des raisons de clarté, par le symbole #. Puis le processeur maître envoie une trame réseau TC en 140 contenant toutes les durées de synchronisation calculées dans le bloc 130 avec les ordres de commutation destinés respectivement aux sous-modules de haut niveau. Le formatage de la trame réseau TC avec les durées de synchronsiation R1, R2,... Rn et les ordres de commutation C1, C2,.... Cn est illustré sur la figure 4. Puis une nouvelle trame réseau TI contenant un mot ID qui identifie l'adresse logique d'un sous-module de haut niveau particulier est envoyée en 145 sur le bus 1 et le processeur maître attend en 150 le retour d'une trame réseau TM envoyée par le sousmodule de haut niveau identifié dans le mot ID de la trame réseau TI précédente. Un cycle subséquent de synchronisation et de commutation recommence à partir du bloc 135 pour de nouveaux ordres de commutation et une nouvelle adresse logique de sous-module de haut niveau et ainsi de suite jusqu'à ce que le processeur maître ait balayé dans le bloc 155 tous les sous-modules de haut niveau connectés au bus 1. Au fur et à mesure des cycles de synchronisation et de commutation, les informations extraites dans les composants de puissance remontent à travers le réseau vers le processeur maître aux fins d'un réglage de l'application.
<Desc/Clms Page number 10>
La figure 10 illustre le fonctionnement d'un sous-module de haut niveau pendant la phase de calibration et pendant la phase de synchronisation et de commutation. En réponse à la détection d'une trame réseau TI sur le bus 1, le sous-module de haut niveau détecte en 200 si le mot ID de la trame Tl correspond à son adresse logique et dans ce cas il envoie en 210 une trame réseau TP, ou bien si le mot ID de la trame réseau TI correspond à une commande de sous-module de haut niveau (10=#) et dans ce cas le sousmodule de haut niveau initialise en 220 un compteur de temps CL et attend en 225 la réception d'une trame réseau TC. Dès détection de la réception du mot de fin de trame FTR de la trame réseau TC, le compteur de temps CL est déclenché (bloc 230). Avant l'étape 230, le sous-module de haut niveau a extrait de la trame réseau TC, la durée de synchronisation Rn qui lui est affectée et l'ordre de commutation Cn qu'il doit appliquer sur les composants de puissance auxquels il est connecté. Quand le compteur de temps CL a comptabilisé la durée de synchronisation Rn en 235, le sous-module de haut niveau transmet en 240 l'ordre de commutation Cn à un ou plusieurs sous-modules de bas niveau à travers les liaisons de communication à fibre optique 3 et les sous-modules de bas niveau génèrent à leur tour chacun un signal de commutation qui est appliqué sur la borne d'entrée d'un composant de puissance. Dans le sousmodule de haut niveau, le traitement se poursuit en 250, avec la réception d'une nouvelle trame réseau TI contenant un mot ID correspondant à une adresse logique de sous-module. Si cette adresse logique dans le mot ID correspond à celle du sous-module, il renvoie en 255 une trame réseau TM avec un mot MES contenant des informations de mesure avant de revenir à l'étape 200.
L'instant d'émission du mot de fin de trame FTR (dernier bit du mot FTR) de la trame réseau TI ou l'instant de réception du mot de début de trame DTR (dernier bit du mot DTR) de la trame réseau TP dans le processeur maître est détecté par l'interface de communication réseau 2 de celui-ci. De la même façon, l'instant de réception du mot de fin de trame FTR (dernier bit du mot FTR) de la trame réseau TC dans chaque sous-module de haut niveau est détecté par l'interface de communication réseau 2 de celui-ci. Ce mot de fin de trame FTR dans la trame réseau TC constitue un signal de référence pour la synchronisation.
La synchronisation des sous-modules de haut niveau se fait donc à l'aide d'une seule trame réseau TC contenant à la fois toutes les durées de synchronisation R1, R2,... Rn et tous les ordres de commutation C1, C2,... Cn destinés respectivement aux sous-modules de haut niveau ce qui contribue à
<Desc/Clms Page number 11>
l'optimisation du rendement du protocole de communication. Par ailleurs, dans la trame réseau TC, il est également possible d'inclure des durées de déphasage d'allumage générées par l'application qui s'ajoutent aux durées de synchronisation dans les sous-modules de haut niveau. La synchronisation ne nécessite aucune base de temps commune aux sous-modules de haut niveau et la dérive des horloges dans les sous-modules de haut niveau est limitée par l'nitialisation de la temporisation à chaque cycle de commutation des composants de puissance. En utilisant un protocole de communication déterministe standard comme WorldFIP, il est possible de limiter la dispersion de la synchronisation à moins de 500 ns avec un débit sur le bus cuivre de 5 Mb/s et une fréquence de commutation des composants de 3 Khz.
Claims (2)
- 6/Système de commande selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le protocole de communication est un protocole de communication standard déterministe.
- 7/Convertisseur statique de puissance comprenant un système de commande numérique à architecture distribuée selon l'une des revendications 1 à 6.
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0114859A FR2832561B1 (fr) | 2001-11-16 | 2001-11-16 | Systeme de commande a architecture distribuee pour convertisseurs statiques de puissance |
| PCT/FR2002/003925 WO2003043168A2 (fr) | 2001-11-16 | 2002-11-15 | Systeme de commande a architecture distribuee pour convertisseurs statiques de puissance |
| AU2002360172A AU2002360172A1 (en) | 2001-11-16 | 2002-11-15 | Distributed architecture control system for static power inverters |
| JP2003544885A JP2005510193A (ja) | 2001-11-16 | 2002-11-15 | 静的電力コンバータのための分散アーキテクチャ制御システム |
| CA002466666A CA2466666A1 (fr) | 2001-11-16 | 2002-11-15 | Systeme de commande a architecture distribuee pour convertisseurs statiques de puissance |
| EP02795376A EP1444771A2 (fr) | 2001-11-16 | 2002-11-15 | Systeme de commande a architecture distribuee pour convertisseurs statiques de puissance |
| NO20033225A NO20033225L (no) | 2001-11-16 | 2003-07-16 | Styringssystem med distribuert arkitektur for statiske effektomformere |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0114859A FR2832561B1 (fr) | 2001-11-16 | 2001-11-16 | Systeme de commande a architecture distribuee pour convertisseurs statiques de puissance |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2832561A1 true FR2832561A1 (fr) | 2003-05-23 |
| FR2832561B1 FR2832561B1 (fr) | 2004-01-09 |
Family
ID=8869483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR0114859A Expired - Fee Related FR2832561B1 (fr) | 2001-11-16 | 2001-11-16 | Systeme de commande a architecture distribuee pour convertisseurs statiques de puissance |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1444771A2 (fr) |
| JP (1) | JP2005510193A (fr) |
| AU (1) | AU2002360172A1 (fr) |
| CA (1) | CA2466666A1 (fr) |
| FR (1) | FR2832561B1 (fr) |
| NO (1) | NO20033225L (fr) |
| WO (1) | WO2003043168A2 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005015944A1 (de) * | 2005-04-07 | 2006-10-12 | Abb Patent Gmbh | Elektrische Niederspannungsschaltanlage |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102013207099A1 (de) * | 2013-04-19 | 2014-10-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Modulare Gleichspannungswandleranordnung |
| CN104901423B (zh) * | 2015-06-21 | 2017-03-08 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 传输时标的广域相量差动保护方法 |
| CN104967219A (zh) * | 2015-07-13 | 2015-10-07 | 江苏嘉宇电气科技有限公司 | 一种集实时通讯和数据上传与一体的智能电力电容器 |
| KR101687809B1 (ko) * | 2016-04-11 | 2017-01-19 | (주)이건산전 | 철도차량의 추진제어장치용 인터페이스 장치 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0469872A2 (fr) * | 1990-07-31 | 1992-02-05 | Eaton Corporation | Commande isolée d'un ondulateur à fréquence variable |
-
2001
- 2001-11-16 FR FR0114859A patent/FR2832561B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-11-15 JP JP2003544885A patent/JP2005510193A/ja active Pending
- 2002-11-15 EP EP02795376A patent/EP1444771A2/fr not_active Withdrawn
- 2002-11-15 WO PCT/FR2002/003925 patent/WO2003043168A2/fr not_active Application Discontinuation
- 2002-11-15 AU AU2002360172A patent/AU2002360172A1/en not_active Abandoned
- 2002-11-15 CA CA002466666A patent/CA2466666A1/fr not_active Abandoned
-
2003
- 2003-07-16 NO NO20033225A patent/NO20033225L/no not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0469872A2 (fr) * | 1990-07-31 | 1992-02-05 | Eaton Corporation | Commande isolée d'un ondulateur à fréquence variable |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| CELANOVIC I ET AL: "A NEW CONTROL ARCHITECTURE FOR FUTURE DISTRIBUTED POWER ELECTRONICSSYSTEMS", 31ST.ANNUAL IEEE POWER ELECTRONICS SPECIALISTS CONFERENCE. PESC 00. CONFERENCE PROCEEDINGS. GALWAY, IRELAND, JUNE 18 - 23, 2000, ANNUAL POWER ELECTRONICS SPECIALISTS CONFERENCE, NEW YORK, NY: IEEE, US, vol. 1 OF 3. CONF. 31, 18 June 2000 (2000-06-18), pages 113 - 118, XP000987902, ISBN: 0-7803-5693-4 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005015944A1 (de) * | 2005-04-07 | 2006-10-12 | Abb Patent Gmbh | Elektrische Niederspannungsschaltanlage |
| US9287687B2 (en) | 2005-04-07 | 2016-03-15 | Abb Patent Gmbh | Electrical low-voltage switchgear assembly |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2005510193A (ja) | 2005-04-14 |
| CA2466666A1 (fr) | 2003-05-22 |
| FR2832561B1 (fr) | 2004-01-09 |
| AU2002360172A1 (en) | 2003-05-26 |
| NO20033225D0 (no) | 2003-07-16 |
| WO2003043168A2 (fr) | 2003-05-22 |
| WO2003043168A3 (fr) | 2004-02-26 |
| EP1444771A2 (fr) | 2004-08-11 |
| NO20033225L (no) | 2003-09-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1701274B1 (fr) | Architecture de noeud de communication dans un système de réseau sur puce globalement asynchrone | |
| CA1201504A (fr) | Procede et dispositif de teletransmission de signaux et application a la detection et/ou mesure de la teneur en gaz combustible d'une atmosphere | |
| FR2598575A1 (fr) | Dispositif de commande de reseau de zone locale | |
| FR3014563A1 (fr) | Dispositif et procede d'arbitrage optique dans un systeme de reseau sur puce | |
| FR2750276A1 (fr) | Procede de commande de transfert d'informations entre les composants ainsi que composants pour la mise en oeuvre du procede | |
| FR2638923A1 (fr) | Unite d'acces a un support de transmission d'un reseau local | |
| FR2832561A1 (fr) | Systeme de commande a architecture distribuee pour convertisseurs statiques de puissance | |
| FR2650717A1 (fr) | Transmetteur numerique synchrone | |
| EP0108692A1 (fr) | Procédé et installation de transmission de données numériques | |
| CA2115880A1 (fr) | Centre satellite a technologie mixte photonique-electronique pour raccorder des lignes d'abonne optiques a un reseau de telecommunication a mode de transfert asynchrone | |
| FR2832523A1 (fr) | Procede pour compenser des ecarts de temps de propagation de donnees dans un systeme de commande a architecture distribuee | |
| EP0062295B1 (fr) | Réseau de connexion numérique | |
| EP0178205B1 (fr) | Réseau numérique à accès multiples | |
| WO2003021823A2 (fr) | Reseau en anneau realise a partir d'un bus optique double | |
| FR2537368A1 (fr) | Systeme d'identification de stations locales par un poste central d'interrogation | |
| EP0672270A1 (fr) | Dispositif logique de gestion centralisee | |
| EP2740039B1 (fr) | Dispositif pour echanger des donnees entre au moins deux applications | |
| FR2800221A1 (fr) | Dispositif et boitier pour raccordement a un reseau local | |
| EP0515519A1 (fr) | Appareil a interconnexion de reseaux | |
| EP1612985A1 (fr) | Communication bidirectionelle | |
| EP0471633A1 (fr) | Réseau de communication à anneau d'écriture et anneau de lecture et procédé d'accès et de reconfiguration d'un tel réseau | |
| EP3005625B1 (fr) | Composant et procede de gestion de communication | |
| FR2714193A1 (fr) | Dispositif d'intercommunication entre unités émettrices réceptrices numériques. | |
| EP0383666B1 (fr) | Circuit modulaire d'interface et régie d'abonné pour réseau numérique | |
| CA3122373A1 (fr) | Procede d'etablissement de communication dans un reseau d'acces optique |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| CA | Change of address | ||
| CD | Change of name or company name | ||
| TP | Transmission of property | ||
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20070731 |