RU2510124C2 - Способ и система беспроводного управления переключающими устройствами сети электропитания - Google Patents

Способ и система беспроводного управления переключающими устройствами сети электропитания Download PDF

Info

Publication number
RU2510124C2
RU2510124C2 RU2012117982/07A RU2012117982A RU2510124C2 RU 2510124 C2 RU2510124 C2 RU 2510124C2 RU 2012117982/07 A RU2012117982/07 A RU 2012117982/07A RU 2012117982 A RU2012117982 A RU 2012117982A RU 2510124 C2 RU2510124 C2 RU 2510124C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
time
slave
data packets
controller
slave controller
Prior art date
Application number
RU2012117982/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012117982A (ru
Inventor
Артур КОРН
Дакфей ДЦУНГ
Гунтрам ШАЙБЛЕ
Харальд ВЕФЛИНГ
Анна ВАЛЛЕСТАД
Original Assignee
Абб Рисёч Лтд.
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Абб Рисёч Лтд. filed Critical Абб Рисёч Лтд.
Publication of RU2012117982A publication Critical patent/RU2012117982A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2510124C2 publication Critical patent/RU2510124C2/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • 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
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/78—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled
    • H03K17/785—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled controlling field-effect transistor switches

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления множеством силовых преобразователей, в частности электронных частотных преобразователей, посредством беспроводной связи. Техническим результатом является повышение быстродействия и точности управления. В способе и системе беспроводного управления переключающими устройствами каждый силовой преобразователь содержит полупроводниковые устройства большой мощности. Управляющие сигналы передаются между контроллером и беспроводным узлом одного или более из указанного множества силовых преобразователей с использованием беспроводной системы связи. Управляющие сигналы передаются в локальный беспроводной узел одного или более из множества силовых преобразователей. Передача данных включает пакеты данных, содержащие такую управляющую информацию, что временной модуль локального беспроводного узла может быть синхронизирован с использованием временной синхронизирующей информации беспроводной системы связи. В качестве других аспектов настоящего изобретения описываются система, применяющая указанный способ, и компьютерная программа для выполнения указанного способа. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к связи между контроллером силовой электроники и сетью полупроводниковых переключающих устройств большой мощности. В частности, оно относится к беспроводной связи с множеством силовых преобразователей, также известных как электронные частотные преобразователи, и к синхронизации указанного множества силовых преобразователей.
Уровень техники
Сети энергоснабжения наиболее часто функционируют при номинальных и постоянных напряжении и частоте. Присоединение определенных типов оборудования, таких как, например, генераторы, выдающих электроэнергию с переменным напряжением и/или частотой, может быть осуществлено с использованием электронных частотных преобразователей, также известных как силовые преобразователи. Для работы силовых преобразователей существуют различные способы генерации стробирующих переключающих сигналов, одним из которых является известный способ прямого управления крутящим моментом (Direct torque control, DTC), а другим является хорошо известный способ ШИМ (широтно-импульсная модуляция). Силовые преобразователи могут быть выполнены так, чтобы обеспечивать возможность управления переменной выдаваемой энергией и преобразования ее в допустимую входную энергию сети энергоснабжения с постоянными номинальными характеристиками. Например, ветрогенераторы, как правило, выдают электроэнергию, зависящую от скорости ветра таким образом, что по мере изменения скорости ветра происходят изменения напряжения и частоты на выходе генератора. Например, для управления и переключения таких переменных источников электроэнергии может быть предусмотрены силовые ШИМ преобразователи, таким образом, что результирующая энергия на входе в сеть энергоснабжения соответствует ее номинальным постоянным напряжению и частоте.
Способ переключения силовых преобразователей описан в международной публикации WO 2006/039823, озаглавленной «Система передачи сигналов для активации силового полупроводникового переключателя и преобразователь, оснащенный системой передачи сигналов такого типа» и принадлежащей ABB Research Ltd. WO 2006/039823 описывает систему передачи сигналов, служащую для активации по меньшей мере одного силового полупроводникового переключателя (S1, S2, Sn), начиная от контроллера (11). От контроллера (11) может быть передан по меньшей мере один управляющий сигнал в по меньшей мере один модулятор (М1, М2, …, Mn) через по меньшей мере один первый путь (3) передачи. Публикация раскрывает, что силовому ШИМ преобразователю может быть передан беспроводной управляющий сигнал и/или задающий сигнал, используя канал оптического сигнала.
Патентный документ US 2008284252, озаглавленный «Способы управления для синхронизации и фазового сдвига для широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для силовых преобразователей» принадлежащий Converteam Tech. Ltd., описывает способ управления множеством силовых преобразователей 1a, 1b и 1c, который может быть использован для взаимодействия с питающей сетью, шиной переменного тока и т.п. Каждый силовой преобразователь содержит сетевой мост 14, работающий в соответствии с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и имеющий один и тот же период переключения. Способ включает обеспечение периода переключения каждого сетевого моста с различным временным смещением относительно исходного момента времени таким образом, что по меньшей мере одна нежелательная гармоника напряжения питающей сети по меньшей мере частично подавляется. Другими словами, различные синхронизирующие сигналы посылаются различным преобразователям, и эти синхронизирующие сигналы используются для локального смещения временного модуля каждого преобразователя.
Технической проблемой таких реализации является то, что связь между контроллером и каждым преобразователем требует очень быстрого канала связи с задержкой всего в несколько микросекунд µs. Альтернативно, локальные временные модули каждого преобразователя должны быть в высшей степени точным в течение длительного периода времени для поддержания достаточной точности вплоть до нескольких микросекунд, что рождает как технические проблемы, так и проблемы стоимости.
Раскрытие изобретения
Целью настоящего изобретения является устранение одной или более из вышеупомянутых проблем.
Данное раскрытие описывает использование беспроводной связи между контроллером силовой электроники и сетью полупроводниковых переключающих устройств большой мощности. Управляющие решения передаются из контроллера в виде беспроводных пакетов, адресованных отдельным переключателям или группам переключателей. В контексте системы связи, контроллер называется ведущим устройством, а отдельное переключающее устройство или группа переключающих устройств называется ведомым устройством или узлом. Беспроводной эфирный интерфейс и протокол спроектированы так, что беспроводные пакеты могут быть переданы только в точно определенных временных интервалах (слотах) в периодически повторяющихся временных кадрах. Пакеты могут содержать номер временного интервала, и также могут содержать более неточную временную информацию, такую как номер кадра. Таким образом, во всех узлах может поддерживаться общая мера времени с временным разрешением по меньшей мере таким же хорошим, как разрешение с точностью до границ временного интервала, определенное в беспроводном эфирном интерфейсе.
Пакеты, содержащие переключающие решения «включение/выключение» предпочтительно также содержат информацию о моменте (моментах) времени в будущем, когда должно произойти переключение. Управляющий алгоритм может иметь существенно более длинную продолжительность цикла, чем продолжительность цикла, требуемая для временного разрешения «включение/выключение».
Предпочтительное использование варианта реализации настоящего изобретения состоит в использовании беспроводной связи между контроллером силовой электроники и некоторым количеством переключающих устройств большой мощности, например, в силовых преобразующих устройствах. Такие преобразователи обычно содержат модуль переменного тока/постоянного тока (AC/DC), например, выпрямитель, и один или большее количество модулей постоянного тока/переменного тока (DC/AC), например, инверторов. Каждый выпрямитель или инвертор содержат полупроводниковые устройства большой мощности, например IGCT тиристоры (коммутируемые по затвору запираемые тиристоры), которые могут быть включены и выключены по желанию. Обычно присутствуют высокие напряжения и большие токи.
Управляющий алгоритм в результате дает последовательность решений, указывающих отдельным переключателям (таким как силовые преобразователи) включиться или выключиться в определенные моменты времени. Управляющие решения передаются из контроллера в виде беспроводных пакетов, адресованных отдельным переключателям (например, преобразователям) или группам переключателей. Точная синхронизация управляющих сигналов включения/выключения является обязательным требованием для минимизации потерь мощности и предотвращения повреждения оборудования, вызванного чрезмерно большими токами. Требуемая точность во времени находится в пределах 1 микросекунды (µs).
Прежде всего, использование беспроводной связи экономит на монтаже кабелей связи, которые подвержены старению. Беспроводная связь также предусматривает гальваническую развязку между контроллерами и устройствами, которые находятся под высоким напряжением. Это также облегчает реконфигурацию схемы силового преобразователя. Между узлами и контроллером может быть установлена общая мера времени для всех узлов. Дополнительно, отделение точного хронометража от временных характеристик управляющего алгоритма и применение точных временных характеристик, присущих беспроводным протоколам с временными интервалами (слотами), обеспечивает техническое решение, которое уменьшает эксплуатационные требования как к контроллеру, так и к временным характеристикам транзакций этих беспроводных протоколов.
Краткое описание чертежей
Более полное понимание способа и системы согласно настоящему изобретению может быть получено со ссылкой на следующее подробное описание, рассмотренное совместно с сопроводительными чертежами.
Фиг.1 (область техники) изображает схематическую блок-схему известной системы ШИМ управления несколькими силовыми преобразователями.
Фиг.2 изображает схему, где
под вар. 2 раскрыт способ управления множеством преобразователей, в котором передача управляющих сигналов выполняется беспроводным образом, и каждый локальный беспроводной узел синхронизирован согласно варианту реализации настоящего изобретения;
под вар.3 раскрыто изобретение согласно вар.1 и, в частности, альтернативный способ передачи управляющих сигналов, в котором обработка управляющих сигналов выполняется локально согласно варианту реализации настоящего изобретения; и
под вар.4 раскрыто изобретение согласно вар.1 и, в частности, альтернативный способ передачи управляющих сигналов, в котором управляющие параметры содержатся в управляющих сигналах, которые локально обрабатываются согласно другому варианту реализации настоящего изобретения.
Фиг.3 изображает блок-схему сети энергоснабжения согласно варианту реализации настоящего изобретения, изображенному под вар. 2 на фиг.2.
Осуществление изобретения
Фиг.1 (уровень техники) иллюстрирует известный способ широтно-импульсной модуляции (ШИМ), использующийся в полупроводниковых устройствах большой мощности, таких как силовые преобразователи. На фигуре показана группа силовых преобразователей Г сети энергоснабжения. Контроллер (не показан) генерирует два входных сигнала 6 и 7. Сигнал 6 является опорным сигналом и соответствует желаемому выходному напряжению или току преобразователей при переключении, обычно является синусоидальным сигналом. Сигнал 7 представляет собой несущий сигнал, обычно является сигналом пилообразной формы.
На фигуре изображены основные элементы генерации для контроллера силовой электроники. Контроллер генерирует два сигнала
- опорный сигнал 6, также называемый модулирующим сигналом s(t). Он определяет желаемую форму выходного сигнала силового преобразователя, который обычно представляет собой синусоидальную волну регулируемой частоты. Управляющие параметры СР, поданные извне, например, из источника сети энергоснабжения, в контроллер определяют указанный опорный сигнал, и содержат:
(i) Частоту (например, 50 Гц, или переменную, например, 200 Гц),
(ii) Амплитуду, обычно задаваемую в виде коэффициента модуляции (=амплитуде опорного сигнала/амплитуде несущего сигнала).
- несущий сигнал 7. Он обычно представляет собой сигнал пилообразной формы с высокой «частотой переключения», например, 5 кГц.
Эти два сигнала поступают в компаратор 8. Моменты времени ti когда несущий сигнал пересекает модулирующий сигнал, определяют стробирующие переключающие сигналы, которые будут генерироваться согласно схеме управления, представляющей собой, например, ШИМ; в момент времени ti в преобразователь направляется стробирующая переключающая команда (также называемая «командой включения/выключения» или «пусковым импульсом»). Последовательность переключающих команд для силовых электронных ключей в преобразователе обеспечивает желаемую выходную мощность. Временная точность переключающих команд должна быть порядка микросекунд (µs). Возможностями для распределения логики между контроллерами и следующей из нее связью между ведущим устройством и ведомыми устройствами в порядке уменьшения требований к скорости каналов связи являются следующие.
Способ, изображенный в уровне техники вар. 1, известен из международной публикации WO 2006/039823, раскрывающей централизованное определение управляющих сигналов, используя очень высокоскоростную линию связи. Ведущее устройство выполняет ШИМ генерацию и передает переключающие команды непосредственно в ведомые устройства в моменты времени ti переключения. Это выполняется в централизованной архитектуре (11, фиг.1), обычно через оптический кабель. Этот способ может называться асинхронным, так как он не требует синхронизации ведомых устройств: ведомое устройство принимает команду от ведущего устройства в точности в момент времени, когда оно должно подать (направить) фактическую переключающую команду для ключей этого модуля. С другой стороны, этот способ из уровня техники требует очень быстрого канала связи с задержкой в несколько микросекунд.
Согласно варианту реализации аспекта настоящего изобретения, существует некоторое количество улучшенных возможностей связи для модульных преобразователей.
Фиг.2 изображает архитектурное решение согласно варианту реализации настоящего изобретения в виде модульного преобразователя 20, состоящего из нескольких преобразовательных модулей 1-4. Ведущий контроллер 10 передает управляющие сигналы в ведомые контроллеры. Ведомый контроллер совмещен с преобразовательным модулем 1-4 и снабжен возможностями осуществления связи, как показано на фиг.2 в виде беспроводных узлов N1-4, и осуществления обработки, а каждый локальный или ведомый контроллер предпочтительно непосредственно соединен с силовыми электронными ключами своего модуля.
Силовые выходы преобразовательных модулей соединены для достижения желаемой обшей выходной мощности. Таким образом, переключающие команды для ключей всех модулей должны быть синхронизированы с точностью до нескольких микросекунд.
Возможностями для распределения логики между контроллерами и следующей из нее связью между ведущим устройством и ведомыми устройствами в порядке уменьшения требований к скорости каналов связи являются следующие.
Согласно другому варианту реализации, вар. 2, кодированные переключающие команды описаны следующим образом. Ведущее устройство или контроллер 10 выполняет ШИМ, дающую в результате значение ti. Он кодирует это значение или, возможно, несколько последовательных значений, в цифровом сообщении и передает это сообщение ведомому устройству N1-4. Ведомое устройство подает переключающую команду для своих ключей в момент времени ti основываясь на своем локальном временном модуле. Канал связи может быть медленнее, но при этом требуется, чтобы ведомые устройства синхронизировали свои временные модули с точностью в несколько микросекунд. (Здесь могут быть проблемы с задержкой, делающие сложным этот вариант).
Множественный доступ с разделением по времени (TDMA) является предпочтительным протоколом связи для беспроводной связи ведущее устройство - ведомое устройство. Для каждого ведомого устройства для связи между ведомым и ведущим устройствами выделены установленные периодические временные интервалы (слоты). Это гарантирует детерминированный режим работы передачи данных. Например, протокол беспроводной радиосвязи от ABB под названием WISA (Wireless Interface for Sensors and Actuators, Беспроводной интерфейс к датчикам и исполнительным механизмам) использует TDMA.
Варианты 2-4 требуют синхронизации временных модулей ведомых устройств. Источник [6] предлагает выполнение такой синхронизации, используя преимущества временного поведения, предусмотренного в протоколе TDMA.
Беспроводной эфирный интерфейс и протокол спроектированы так, что беспроводные пакеты могут быть переданы только в точно определенные временные интервалы в периодически повторяющихся временных кадрах или временной сетке. Определенное количество временных интервалов образует синхронизирующий кадр. Ведущее устройство (контроллер) является ведущим устройством в плане задания временных характеристик. Все или некоторые из пакетов из ведущего устройства содержат номер временного интервала, и могут также содержать более неточную временную информацию, такую как, например, номер кадра.
Предполагается, что каждый узел N1-4 имеет локальный таймер и определенную возможность проведения обработки. Узел использует временную информацию, включенную во все беспроводные пакеты, приходящие от ведущего устройства, даже если они не адресованы самому узлу. Каждый раз, когда узел обнаруживает пакет, он корректирует свой внутренний таймер. Для поддержания желаемого разрешения во времени частоты отдельных временных модулей в узлах не должны отклоняться более чем на заданную величину в интервале между такими корректировками. Это может быть достигнуто как при помощи более дорогого кварцевого генератора в узле, так и более частыми корректировками в виде пакетов из ведущего устройства.
Для последнего варианта, если обычные пакеты для принятия решений являются слишком редкими, могут быть вставлены с регулярными интервалами пустые пакеты; самое большее один пакет в каждый временной интервал. Таким путем может поддерживаться общее представление времени во всех узлах с разрешением во времени по меньшей мере таким же хорошим, как и точность до границ временного интервала, часто в диапазоне +/- половины бита или продолжительности символа, включенного в беспроводной эфирный интерфейс. Заданный узел может поддерживать это системное время независимо от того, как часто и в каких временных интервалах прибывают его собственные управляющие пакеты.
Схема на фиг.3 изображает последовательность действий для выполнения указанного способа. Она показывает следующие этапы:
30 - контроллер 10 передает пакеты данных в ведомые устройства или узлы N1-N4, расположенные локально по отношению к каждому преобразователю 1-4
32 - локальный узел обрабатывает полученную передачу, адресованную указанному узлу или не адресованную ему, выделяет временную синхронизирующую информацию и обновляет локальный временной блок
33 - локальный узел обрабатывает полученную передачу и обрабатывает любые управляющие сигналы, адресованные указанному узлу
35 - локальный узел отправляет переключающий сигнал в преобразователь в момент времени ti
На этапе 33 временная синхронизирующая информация может быть извлечена из пакета данных различными способами; из кода синхронизации, номера временного интервала, номера кадра или комбинации любых из них.
Управляющие пакеты должны содержать управляющую информацию для переключения «включение/выключение» также, как и информацию о моменте (моментах) времени в ближайшем будущем, когда должно произойти переключение. Из-за того, что точное соответствие времени может поддерживаться отдельно, как описано выше, управляющий замкнутый цикл должен поддерживать только режим решений «включение/выключение», который обычно является гораздо более щадящим.
Примером беспроводного протокола является вышеупомянутый протокол беспроводной радиосвязи WISA (Wireless Interface for Sensors and Actuators, Беспроводной интерфейс к датчикам и исполнительным механизмам) от ABB. Ведущее устройство WISA передает пакеты один за другим почти непрерывно. Пакеты адресованы конкретным узлам или являются пустыми пакетами. Это обеспечивает разрешение во времени вплоть до +/- 0,5 микросекунд, между тем как пакеты в любой конкретный узел могут передаваться в условиях миллисекунд, например, каждые ~2 мс.
Согласно другому предпочтительному варианту реализации связь может осуществляться, как показано под вар. 3. Вариант 3 на фиг.2 описывает передачу опорного сигнала (тип распределенной ШИМ 1): отсчеты опорного сигнала sk периодично передаются посредством многоадресной передачи из ведущего устройства или контроллера 10 в ведомые устройства, допустим, раз в мс. Учитывая этот опорный сигнал, каждое ведомое устройство N1-4 может использовать локально сгенерированную несущую для определения момента ti переключения. Этот многоадресный канал связи может быть даже еще медленнее, но при этом снова требуется синхронизация ведомых устройств.
Согласно другому предпочтительному варианту реализации используется еще один способ связи: вар. 4, вариант 4, в котором происходит передача управляющих параметров (распределенная ШИМ 2). Когда опорный сигнал может быть описан при помощи небольшого количества медленно изменяющихся управляющих параметров СР (таких как коэффициент модуляции), ведущий контроллер может передать эти параметры по медленному каналу связи. Затем ШИМ генерация полностью выполняется в ведомых устройствах, которые должны быть синхронизированы. Связь может осуществляться по медленному каналу, но этот вариант является менее гибким, чем вариант 3.
Контроллер 10 может быть соединен с узлом беспроводной ЛВС (локальной вычислительной сети) и/или другим типом беспроводного узла, выполняющего любой протокол радиосвязи, подходящий для промышленного применения, такой как любой стандарт, выпущенный Специальной группой по технологии Bluetooth, любой вариант IEEE-802.11, WiFi, UWB (ultra wide band, сверхширокополосная связь), ZigBee или IEEE-802.15.4, IEEE-802.13 или эквивалентный, или аналогичный им. Может быть предпочтительна технология радиосвязи в диапазоне ISM (industrial, scientific and medical, промышленный, научный и медицинский) со средствами существенного подавления интерференции (помех), например, с помощью технологии расширения спектра. Беспроводная связь также может осуществляться, используя оптические каналы, включая, например, инфракрасные (ИК) средства и протоколы, такие как IrDA, IrCOMM или подобные. Беспроводная связь также может осуществляться, используя магнитное взаимодействие или электростатическое взаимодействие. Беспроводная связь в ИК диапазоне может осуществляться, например, при помощи эфирного способа, также известного как технология диффузной передачи в ИК диапазоне.
Способы вариантов реализации, таких как на фиг.3, как описано выше и в других частях этого описания, могут выполняться при помощи компьютерных приложений, содержащих элементы компьютерных программ или программный код, который, будучи загружен в процессор или компьютер, обеспечивает выполнение этапов способа компьютером или процессором.
Функции способов для синхронизации временных модулей и для обработки переключающих сигналов и выработки переключающих сигналов могут выполняться при помощи функций цифровой обработки, алгоритмов и/или при помощи аналоговых компонентов или аналоговых схем или при помощи комбинации как цифровых, так и аналоговых функций. Аналогично, способы могут выполняться, используя конфигурируемые компоненты аппаратного обеспечения, такие как одна или более схем FPGA (field programmable gate array, программируемая пользователем вентильная матрица). Могут быть также использованы другие типы аппаратного обеспечения, такие как программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС) или специализированная интегральная микросхема (специализированная ИС).
Способы настоящего изобретения могут, как ранее описано, выполняться с помощью одной или более компьютерных программ, содержащих элементы компьютерных программных кодов или участки программного кода, которые обеспечивают выполнение компьютером указанного способа, используя уравнения, алгоритмы, данные, сохраненные значения и вычисления, описанные ранее. Часть этих программ может быть сохранена в процессоре, как указано выше, но также и в ПЗУ, ОЗУ, ППЗУ, ЭППЗУ или ЭСППЗУ микросхеме или аналогичных запоминающих устройствах. Программа частично или целиком может также храниться на или в другом подходящем считываемом компьютером носителе, таком как магнитный диск, магнито-оптическое запоминающее устройство, в энергозависимом запоминающем устройстве, во флеш-памяти, как программа прошивки, хранящаяся на сервере данных или в одном или более массиве серверов данных. Могут также быть использованы другие известные и подходящие носители информации, включая съемные накопители, такие как флеш-карты и другая съемная флеш-память, накопители с жестким диском и т.п.
Ссылки
[2] Никола Селанович, Люк Мейсенк, Мйкл Мазур, Пол Рудольф, «Система передачи сигналов для активации силового полупроводникового коммутатора и преобразователь, оснащенный системой передачи сигналов такого типа». Патентная заявка, ABB Research, WO 2006/039823, дата приоритета 04.10.2005.
[3] Стефан Брехот, Франсуа Коста, «Привод затвора БТИЗ высокой мощности при помощи беспроводной передачи данных», CES/IEEE Пятая международная конференция по силовой электронике и управлению движением, IPEMC 2006, 14-16 августа 2006 г.
[5] «АРЕС 2209: Беспроводное управление IGBT», Power Electronics Europe, выпуск 3,2009.
Следует заметить, что хотя служащие примером варианты реализации настоящего изобретения описаны выше, существуют различные изменения и модификации, которые могут быть сделаны в раскрытом решении без выхода за объем настоящего изобретения, как определено прилагаемой формулой изобретения. Таким образом, настоящее изобретение может быть применено относительно электронных частотных преобразователей различных типов, и управляться согласно различным управляющим способам, которые не ограничиваются ШИМ или DTC. В частности, настоящее изобретение не ограничивается использованием только беспроводных протоколов TDMA, но может применяться с использованием любых беспроводных протоколов, обеспечивающих передачу информации, которая может быть использована для обеспечения временной синхронизации.

Claims (23)

1. Способ управления модульным преобразователем, соединенным с сетью энергоснабжения, причем модульный преобразователь содержит несколько преобразовательных модулей, содержащих полупроводниковые устройства большой мощности, при этом силовые выходы преобразовательных модулей соединены между собой, и ведомые контроллеры, связанные с соответствующим преобразовательным модулем, при этом ведомые контроллеры снабжены возможностью осуществления связи и обработки, в котором между ведущим контроллером и ведомым контроллером модулярного преобразователя передают управляющие сигналы с использованием беспроводной системы связи, при этом в данном способе указанные управляющие сигналы передают в ведомый контроллер, при этом управляющие сигналы включают один или большее количество пакетов данных, содержащих управляющую информацию и временную синхронизирующую информацию беспроводной системы связи для синхронизации временного модуля ведомого контроллера с другими ведомыми контроллерами для достижения желаемой общей выходной мощности.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанные управляющие сигналы передают в одном или большем количестве пакетов данных в ведомый контроллер в соответствии с предварительно заданным распределением временных интервалов, содержащим временную синхронизирующую информацию указанной беспроводной системы связи.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанные управляющие сигналы, содержащие значение времени (ti), когда должно произойти переключение преобразователя, в виде одного или большего количества кодированных переключающих сигналов, передают в ведомый контроллер в соответствии с предварительно заданным распределением временных интервалов, содержащим синхронизирующую информацию указанной беспроводной системы связи.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в ведомый контроллер передают один или большее количество пакетов данных, содержащих информационный план момента или моментов времени в ближайшем будущем, когда должно происходить переключение.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что из контроллера в каждый ведомый контроллер модульного преобразователя передают один или большее количество пакетов данных, в которых временная синхронизирующая информация беспроводной системы связи определена при помощи кода или синхронизирующего слова во временном интервале в кадре беспроводной передачи.
6. Способ по п.1 или 5, отличающийся тем, что из указанного контроллера в ведомый контроллер модульного преобразователя передают один или большее количество пакетов данных, в которых временная синхронизирующая информация беспроводной системы связи определена при помощи кода, или синхронизирующего слова во временном интервале, или номера кадра, или и того, и другого.
7. Способ по п.1 или 5, отличающийся тем, что в ведомом контроллере, расположенном в одном из преобразовательных модулей, принимают один или большее количество пакетов данных в соответствии с предварительно заданным распределением временных интервалов и синхронизируют временной модуль ведомого контроллера в соответствии с временной информацией, указывающей абсолютное время в одном или большем количестве пакетов данных в кадре.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в ведомом контроллере, расположенном в преобразовательном модуле, принимают один или большее количество пакетов данных, не адресованных ведомому контроллеру, в соответствии с предварительно заданным распределением временных интервалов, и синхронизируют временной модуль ведомого контроллера в зависимости от временной информации в одном или большем количестве пакетов данных.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что временную синхронизирующую информацию пакетов данных беспроводной системы связи передают при помощи предварительно заданного распределения временных интервалов, при этом временная информация в одном или большем количестве пакетов данных задана посредством предварительно заданного временного интервала, выделенного для связи между контроллером и ведомым контроллером в кадре из контроллерного узла.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что временную синхронизирующую информацию пакетов беспроводной системы связи передают при помощи предварительно заданного распределения временных интервалов с использованием беспроводной технологии, представляющей собой любую из группы: беспроводная радиосвязь, оптическая линия связи, технология диффузной передачи в ИК диапазоне, оптическая линия связи ИК диапазона, магнитное взаимодействие, электростатическое взаимодействие.
11. Система для управления модульным преобразователем, соединенным с сетью энергоснабжения, причем модульный преобразователь содержит несколько преобразовательных модулей, содержащих полупроводниковые устройства большой мощности, при этом силовые выходы преобразовательных модулей соединены между собой, и ведомые контроллеры, связанные с соответствующим преобразовательным модулем, при этом ведомые контроллеры снабжены возможностью осуществления связи и обработки, в которой между ведущим контроллером и ведомым контроллером модульного преобразователя передают управляющие сигналы с использованием беспроводной системы связи, при этом указанная система содержит по меньшей мере один беспроводной передатчик для передачи указанных управляющих сигналов в ведомый контроллер, причем указанный по меньшей мере один беспроводной передатчик выполнен с возможностью передачи в ведомый контроллер одного или большего количества пакетов данных, при этом управляющие сигналы содержат управляющую информацию и временную информацию, служащую для синхронизации временного модуля ведомого контроллера с другими ведомыми контроллерами для достижения желаемой общей выходной мощности.
12. Система по п.11, отличающаяся тем, что каждый из одного или большего количества ведомых контроллеров содержит беспроводной приемник, расположенный в модульном преобразователе.
13. Система по п.11, отличающаяся тем, что один или большее количество ведомых контроллеров содержит процессор, снабженный внутренним запоминающим устройством с загруженным в него компьютерным программным продуктом, содержащим участки программного кода для синхронизации временного модуля ведомого контроллера в зависимости от временной информации в одном или большем количестве пакетов данных.
14. Система по п.11, отличающаяся тем, что один или больше количество ведомых контроллеров содержит процессор, снабженный внутренним запоминающим устройством с загруженным в него компьютерным программным продуктом, содержащим участки программного кода для обработки кодированных управляющих или переключающих сигналов для преобразователя и для синхронизации временного модуля ведомого контроллера в зависимости от временной информации в одном или большем количестве пакетов данных.
15. Система по п.11, отличающаяся тем, что один или большее количество ведомых контроллеров содержит процессор, снабженный внутренним запоминающим устройством с загруженным в него компьютерным программным продуктом, содержащим участки программного кода для синхронизации временного модуля ведомого контроллера в зависимости от принятой посредством беспроводной связи информации с планом, определяющим, когда и в какой момент или моменты времени в ближайшем будущем должно происходить переключение модульного преобразователя.
16. Система по п.11, отличающаяся тем, что один или большее количество ведомых контроллеров содержит процессор, снабженный внутренним запоминающим устройством с загруженным в него компьютерным программным продуктом, содержащим участки программного кода для синхронизации временного модуля ведомого контроллера в зависимости от временной информации в кадре протокола связи, содержащем один или большее количество пакетов данных.
17. Система по п.11, отличающаяся тем, что один или большее количество ведомых контроллеров содержит процессор, снабженный внутренним запоминающим устройством с загруженным в него компьютерным программным продуктом, содержащим участки программного кода для синхронизации временного модуля ведомого контроллера в зависимости от временной информации в одном или большем количестве пакетов данных, не адресованных ведомому контроллеру.
18. Система по п.11, отличающаяся тем, что один или большее количество ведомых контроллеров содержит процессор, снабженный конфигурируемыми компонентами аппаратного обеспечения, выполненными с возможностью осуществления части способа синхронизации временного модуля ведомого контроллера в зависимости от временной информации в одном или большем количестве пакетов данных.
19. Система по п.11, отличающаяся тем, что один или большее количество ведомых контроллеров содержит процессор, снабженный конфигурируемыми компонентами аппаратного обеспечения, выполненными с возможностью осуществления части способа синхронизации временного модуля ведомого контроллера в зависимости от временной информации в одном или большем количестве пакетов данных, не адресованных ведомому контроллеру.
20. Система по п.11, отличающаяся тем, что один или большее количество ведомых контроллеров содержит процессор, снабженный конфигурируемыми компонентами аппаратного обеспечения, выполненными с возможностью осуществления части способа обработки кодированных управляющих или переключающих сигналов для преобразователя и/или для синхронизации временного модуля ведомого контроллера в зависимости от временной информации в одном или большем количестве пакетов данных.
21. Система по п.11, отличающаяся тем, что ведомые контроллеры выполнены совместимыми с протоколом беспроводной связи с мультиплексированием с разделением по времени.
22. Система по п.11, отличающаяся тем, что беспроводная система связи выполнена с возможностью передачи пакетов данных при помощи предварительно заданного распределения временных интервалов с использованием беспроводной технологии, представляющей собой любую из группы: беспроводная радиосвязь, оптическая линия связи, технология диффузной передачи в ИК диапазоне, оптическая линия связи ИК диапазона, магнитное взаимодействие, электростатическое взаимодействие.
23. Внутреннее запоминающее устройство цифрового компьютера с загруженным в него компьютерным программным продуктом, содержащим участки программного кода для выполнения этапов способа по п.1, когда указанный продукт выполняется на компьютере.
RU2012117982/07A 2009-10-14 2009-10-14 Способ и система беспроводного управления переключающими устройствами сети электропитания RU2510124C2 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2009/063408 WO2011044933A1 (en) 2009-10-14 2009-10-14 Wireless control of power network switching devices

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012117982A RU2012117982A (ru) 2013-11-20
RU2510124C2 true RU2510124C2 (ru) 2014-03-20

Family

ID=41664913

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012117982/07A RU2510124C2 (ru) 2009-10-14 2009-10-14 Способ и система беспроводного управления переключающими устройствами сети электропитания

Country Status (10)

Country Link
US (1) US9325258B2 (ru)
EP (1) EP2489116B1 (ru)
JP (1) JP5559337B2 (ru)
KR (1) KR101352221B1 (ru)
CN (1) CN102577075B (ru)
AU (1) AU2009353914B2 (ru)
BR (1) BR112012008806A2 (ru)
CA (1) CA2777142C (ru)
RU (1) RU2510124C2 (ru)
WO (1) WO2011044933A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2618378C2 (ru) * 2015-09-07 2017-05-03 Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГОБУ ВПО ПГУТИ) Способ слотовой маршрутизации в беспроводных сетях zigbee
RU204928U1 (ru) * 2021-02-16 2021-06-17 Публичное Акционерное Общество "Электровыпрямитель" Микропроцессорная система импульсно-фазового управления тиристорным выпрямителем

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1816721B1 (en) * 2006-02-03 2008-12-03 Siemens Aktiengesellschaft Method for smoothing alternating electric current from a number of power generating units and wind power plant including a number of wind mills with variable rotational speed
US9131265B2 (en) * 2011-05-19 2015-09-08 Maxlinear, Inc. Method and system for providing satellite television service to a premises
WO2013110273A1 (en) * 2012-01-27 2013-08-01 Kk-Electronic A/S Control system for power stacks in a power converter, power converter with such control system and wind turbine with such power converter
US8984197B2 (en) * 2012-12-11 2015-03-17 Agileswitch, Llc Power stack control systems
EP2852069A1 (en) 2013-09-24 2015-03-25 ABB Research Ltd. System for transmitting and receiving a power line communication signal over the power bus of a power electronic converter
EP2897268B1 (en) * 2014-01-20 2022-01-05 ABB Schweiz AG Master/slave controller system in ring topology for modular multilevel converters
US9367174B2 (en) * 2014-03-28 2016-06-14 Intel Corporation Wireless peripheral data transmission for touchscreen displays
KR20160043459A (ko) * 2014-10-13 2016-04-21 연세대학교 산학협력단 전력 반도체 소자를 구동하는 회로 및 방법
EP3086486A1 (en) * 2015-04-22 2016-10-26 ABB Technology Ltd A communication network, a power converter cabinet and a method therefore
KR101912413B1 (ko) * 2016-12-30 2018-10-26 대호전기 주식회사 비트 신호를 이용한 pwm 스위치 제어 장치
KR101971701B1 (ko) 2017-03-29 2019-08-16 (주)스마트시스텍 Fpga를 사용한 고속 스위칭 구동장치
CN110588688B (zh) * 2019-09-23 2020-08-18 珠海格力电器股份有限公司 一种时钟控制装置、空调系统及其时钟控制方法
JP7387546B2 (ja) 2020-07-02 2023-11-28 株式会社東芝 無線装置およびインバータシステム

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19735942A1 (de) * 1997-08-19 1999-03-04 Elau Elektronik Automations Ag Verpackungsmaschine ohne mechanische Königswelle
RU2191459C1 (ru) * 2001-09-20 2002-10-20 Джинчарадзе Автандил Вахтангович Многорежимный источник питания
US6694270B2 (en) * 1994-12-30 2004-02-17 Power Measurement Ltd. Phasor transducer apparatus and system for protection, control, and management of electricity distribution systems
WO2006039823A2 (de) * 2004-10-15 2006-04-20 Abb Research Ltd Signalübertragungssystem zur ansteuerung eines leistungshalbleiterschalters sowie ein umrichter mit einem solchen signalübertragungssystem
US20060173565A1 (en) * 2004-06-07 2006-08-03 Erwin Fertig Packaging machine
US7294321B2 (en) * 2004-09-30 2007-11-13 Babcock Power Enviormental Inc. Systems and methods for removing materials from flue gas via regenerative selective catalytic reduction
RU2330939C1 (ru) * 2004-04-30 2008-08-10 Кэмерон Интенэшнл Копэрейшн Система энергоснабжения (варианты)
EP2075657A1 (en) * 2007-12-28 2009-07-01 ABB Ltd. A sheet making system and related method
RU2367083C1 (ru) * 2005-09-02 2009-09-10 Сименс Энержди Энд Отомейшн, Инк. Управление и диагностика систем доставки энергии

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001078363A (ja) * 1999-09-02 2001-03-23 Nissin Electric Co Ltd 太陽光発電装置
US7023833B1 (en) * 1999-09-10 2006-04-04 Pulse-Link, Inc. Baseband wireless network for isochronous communication
EP1133135B1 (en) * 2000-02-29 2003-07-09 Cyber Pacific International Holdings Limited Communication apparatus and method
DE20021357U1 (de) * 2000-12-18 2001-03-22 Siemens Ag Antriebssteuerung mit Bedienungskonsole
CN1228908C (zh) * 2001-12-31 2005-11-23 艾默生网络能源有限公司 并联变换器系统的开关同步方法
US20050201340A1 (en) 2002-05-13 2005-09-15 Xudong Wang Distributed TDMA for wireless mesh network
JP3925350B2 (ja) * 2002-08-23 2007-06-06 株式会社日立製作所 電力設備の協調コントローラ
JP3801123B2 (ja) * 2002-09-06 2006-07-26 株式会社日立製作所 無線システムおよびそのサーバーならびにその基地局
EP1642408B1 (en) * 2003-06-26 2007-04-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method for clock synchronization of wireless 1394 buses for nodes connected via ieee 802.11 lan
JP4724834B2 (ja) * 2006-04-12 2011-07-13 農工大ティー・エル・オー株式会社 電力変換装置、系統連係分散発電システム、および複数の電力変換装置による系統連係運転の停止方法
US20100034191A1 (en) 2006-10-12 2010-02-11 Koninklijke Philips Electronics N. V. Method and system for time synchronization in a sensor network
GB2449427B (en) * 2007-05-19 2012-09-26 Converteam Technology Ltd Control methods for the synchronisation and phase shift of the pulse width modulation (PWM) strategy of power converters
EP2026485A1 (en) 2007-08-17 2009-02-18 Nokia Siemens Networks Oy Method and device for a packet based clock recovery

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6694270B2 (en) * 1994-12-30 2004-02-17 Power Measurement Ltd. Phasor transducer apparatus and system for protection, control, and management of electricity distribution systems
DE19735942A1 (de) * 1997-08-19 1999-03-04 Elau Elektronik Automations Ag Verpackungsmaschine ohne mechanische Königswelle
RU2191459C1 (ru) * 2001-09-20 2002-10-20 Джинчарадзе Автандил Вахтангович Многорежимный источник питания
RU2330939C1 (ru) * 2004-04-30 2008-08-10 Кэмерон Интенэшнл Копэрейшн Система энергоснабжения (варианты)
US20060173565A1 (en) * 2004-06-07 2006-08-03 Erwin Fertig Packaging machine
US7294321B2 (en) * 2004-09-30 2007-11-13 Babcock Power Enviormental Inc. Systems and methods for removing materials from flue gas via regenerative selective catalytic reduction
WO2006039823A2 (de) * 2004-10-15 2006-04-20 Abb Research Ltd Signalübertragungssystem zur ansteuerung eines leistungshalbleiterschalters sowie ein umrichter mit einem solchen signalübertragungssystem
RU2367083C1 (ru) * 2005-09-02 2009-09-10 Сименс Энержди Энд Отомейшн, Инк. Управление и диагностика систем доставки энергии
EP2075657A1 (en) * 2007-12-28 2009-07-01 ABB Ltd. A sheet making system and related method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2618378C2 (ru) * 2015-09-07 2017-05-03 Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГОБУ ВПО ПГУТИ) Способ слотовой маршрутизации в беспроводных сетях zigbee
RU204928U1 (ru) * 2021-02-16 2021-06-17 Публичное Акционерное Общество "Электровыпрямитель" Микропроцессорная система импульсно-фазового управления тиристорным выпрямителем

Also Published As

Publication number Publication date
US9325258B2 (en) 2016-04-26
RU2012117982A (ru) 2013-11-20
CA2777142C (en) 2016-12-06
AU2009353914A1 (en) 2012-05-10
JP2013507897A (ja) 2013-03-04
EP2489116A1 (en) 2012-08-22
EP2489116B1 (en) 2018-07-25
CN102577075B (zh) 2016-06-01
US20120207138A1 (en) 2012-08-16
BR112012008806A2 (pt) 2019-09-24
KR20120065410A (ko) 2012-06-20
KR101352221B1 (ko) 2014-01-15
CA2777142A1 (en) 2011-04-21
AU2009353914B2 (en) 2014-08-28
CN102577075A (zh) 2012-07-11
WO2011044933A1 (en) 2011-04-21
JP5559337B2 (ja) 2014-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2510124C2 (ru) Способ и система беспроводного управления переключающими устройствами сети электропитания
US9276488B2 (en) Control system for power stacks in a power converter, power converter with such control system and wind turbine with such power converter
CN103580523B (zh) 基于fpga的多路移相pwm波生成电路
US9225263B2 (en) Power layer generation of inverter gate drive signals
CA2968448C (en) Data transmission method, communications device, and communications system
EP2897268B1 (en) Master/slave controller system in ring topology for modular multilevel converters
JP5901861B1 (ja) 電力変換システム及び電力変換装置
CN111030514B (zh) 一种变频器并机控制系统
Battaglia et al. A scalable approach for periodic traffic scheduling in IEEE 802.15. 4-DSME networks
Ciftci et al. Simple distributed control for modular multilevel converters
KR101695503B1 (ko) 다중레벨 인버터 제어장치
JP2023536476A (ja) システムスリープ中の低減電力によるタイミング精度維持
Toh et al. FPGA implementation of slave communication controller for Modular Multilevel Converter
Smith Jr Evaluation of IEEE 802.1 Time Sensitive Networking Performance for Microgrid and Smart Grid Power System Applications
WO2019116785A1 (ja) 電力変換装置
CN107959353B (zh) 一种无线充电装置及方法
Marquez et al. Communications scheme of a modular power conversion system
Ferrari et al. Clock synchronization of PTP-based devices through PROFINET IO networks
US20230156647A1 (en) 5g small cell time synchronized networking
WO2017033069A1 (en) Distributed modulation system and method for power electronic applications
Ting et al. A communication and synchronization multiplex architecture of the multi-controller system for the CHB converter
Mueller et al. Latency in Cascaded Wired/Wireless Communication Networks for Factory Automation

Legal Events

Date Code Title Description
HE9A Changing address for correspondence with an applicant
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161015