電力電子模塊化并聯(lián)通訊設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種電力電子模塊化并聯(lián)通訊設(shè)備，其包括電力電子模塊化并聯(lián)通訊用的主控器和主單元控制器。優(yōu)選地，所述通訊設(shè)備還包括：從單元控制器；以及用于所述主控制器、所述主單元控制器和所述從單元控制器之間的通訊的光纖。本實(shí)用新型的通訊設(shè)備投資小，風(fēng)險(xiǎn)低，能標(biāo)準(zhǔn)化模塊并聯(lián)時(shí)的通訊需求和強(qiáng)制性同步PWM的需求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電力電子模塊化并聯(lián)通訊設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種電力電子模塊化并聯(lián)通訊設(shè)備，其對(duì)于所有電力電子功率模塊化拓?fù)涞脑O(shè)備均適用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，電力電子設(shè)備種類(lèi)復(fù)雜、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。主要產(chǎn)品包含變頻器，逆變器，變流器，開(kāi)關(guān)電源等，應(yīng)用領(lǐng)域包括風(fēng)電變流器、光伏逆變器、廠用變頻器、電網(wǎng)用無(wú)功補(bǔ)償器等。加上國(guó)家對(duì)電力電子技術(shù)的高度重視和大力扶持，該行業(yè)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，該項(xiàng)技術(shù)也逐漸由國(guó)外壟斷逐漸過(guò)渡到自主生產(chǎn)。
[0003]目前電力電子產(chǎn)品的功率等級(jí)眾多，從幾KW家庭用光伏逆變器到幾十MW的廠用變頻器都在廣泛的應(yīng)用。如此寬泛的功率等級(jí)致使產(chǎn)品多樣化，型號(hào)復(fù)雜化，生產(chǎn)和測(cè)試環(huán)節(jié)需要多樣的生產(chǎn)工具和測(cè)試設(shè)備，增加了生產(chǎn)和測(cè)試成本。該類(lèi)產(chǎn)品在售后維護(hù)方面也復(fù)雜多樣，維護(hù)維修成本加大。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]設(shè)想電力電子模塊化并聯(lián)通訊設(shè)備能很好地解決了上述問(wèn)題，在電力電子設(shè)備的設(shè)計(jì)階段可以設(shè)計(jì)基本功率等級(jí)的模塊，如設(shè)計(jì)好250KW功率的標(biāo)準(zhǔn)模塊后進(jìn)行統(tǒng)一的生產(chǎn)測(cè)試，之后需要研發(fā)生產(chǎn)IMW的光伏逆變器時(shí)只需要并聯(lián)4組250KW功率的標(biāo)準(zhǔn)模塊即可實(shí)現(xiàn)IMW的光伏逆變器應(yīng)用。4組標(biāo)準(zhǔn)模塊的同步和之間的數(shù)據(jù)傳輸則可通過(guò)并聯(lián)通訊設(shè)備來(lái)完成。
[0005]通過(guò)上述并聯(lián)方式，能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)模塊的生產(chǎn)測(cè)試，減小生產(chǎn)和測(cè)試成本，減小維護(hù)維修和更換成本，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期和研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。在產(chǎn)品研發(fā)階段，如果研發(fā)的產(chǎn)品為光伏逆變器0.5MW的機(jī)型，由于市場(chǎng)該型號(hào)機(jī)型已飽和，可以在不改變整體設(shè)計(jì)方案的前提下應(yīng)用模塊并聯(lián)通訊設(shè)備只需多并聯(lián)2組標(biāo)準(zhǔn)模塊使其變?yōu)?.5MW機(jī)型。這樣既避免了研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)也大大降低了研發(fā)多型號(hào)機(jī)型的成本。同時(shí)該標(biāo)準(zhǔn)模塊也能用同樣的原理應(yīng)用于風(fēng)電變流器、廠用變頻器等電力電子應(yīng)用場(chǎng)合。
[0006]因此，急需一種能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)模塊并聯(lián)通訊的設(shè)備，把各個(gè)模塊的數(shù)據(jù)同時(shí)傳遞給主控器，并接收主控器下達(dá)的命令，并能同步各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模塊發(fā)出的PWM波形使其實(shí)現(xiàn)同步化并聯(lián)。從而降低研發(fā)、生產(chǎn)、測(cè)試、維修、維護(hù)的設(shè)備和人力成本。
[0007]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型的目的是提供一種雙饋式變流器的功率測(cè)試平臺(tái)，其投資小，風(fēng)險(xiǎn)低，能滿足滿功率測(cè)試需求。
[0008]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型提供了一種電力電子模塊化并聯(lián)通訊設(shè)備，其能支持電力電子標(biāo)準(zhǔn)模塊之間工作時(shí)通訊數(shù)據(jù)及同步PWM的應(yīng)用需求。
[0009]具體地，可以通過(guò)如下方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的。
[0010]一種電力電子模塊化并聯(lián)通訊設(shè)備，其中，所述通訊設(shè)備包括:
[0011 ] 電力電子模塊化并聯(lián)通訊用的一個(gè)主控制器；[0012]與所述主控制器連接的三個(gè)主單元控制器；
[0013]從單元控制器；以及
[0014]用于所述主控制器、所述主單元控制器和所述從單元控制器之間的通訊的光纖;
[0015]其中，每個(gè)主單元控制器連接有多個(gè)從單元控制器。優(yōu)選地，裝有所述通訊設(shè)備的電力電子設(shè)備能安裝或更換一致性的模塊，而無(wú)需區(qū)分主單元模塊和從單元模塊。
[0016]優(yōu)選地，所述主單元控制器采用廣播式發(fā)出PWM波形到所述從單元控制器。
[0017]優(yōu)選地，所述主控制器與所述主單元控制器和所述從單元控制器通訊使用廣播式下發(fā)方式，通訊回路使用串行式上傳通訊方式。
[0018]優(yōu)選地，所述主控制器能夠同時(shí)并行控制三組主從單元控制器。
[0019]優(yōu)選地，所述通訊設(shè)備從單元η串行上傳數(shù)據(jù)到從單元n-1，從單元η-l同時(shí)把數(shù)據(jù)上傳到n-2，以此類(lèi)推，最終把所有模塊數(shù)據(jù)上傳到主控制器。
[0020]優(yōu)選地，所述通訊設(shè)備傳遞數(shù)據(jù)所使用的光纖需要光纖驅(qū)動(dòng)器。
[0021]優(yōu)選地，所述通訊設(shè)備主單元控制器下發(fā)的PWM波形為同時(shí)發(fā)送到η個(gè)從單元控制器上。
[0022]優(yōu)選地，所述通訊設(shè)備主單元控制器與從單元控制器能夠自識(shí)別本身ID并把本身ID信息加載到本身模塊數(shù)據(jù)上傳遞給主控制器，實(shí)現(xiàn)模塊靈活更換維護(hù)的目的。
[0023]優(yōu)選地，所述該通訊設(shè)備可以自動(dòng)識(shí)別本身模塊為主單元還是從單元，能夠同時(shí)并聯(lián)運(yùn)行十個(gè)單元。
[0024]優(yōu)選地,所有功率單元收到的PWM波形是完全一致的，沒(méi)有軟硬件延時(shí)。
[0025]本實(shí)用新型的通訊設(shè)備投資小，風(fēng)險(xiǎn)低，能標(biāo)準(zhǔn)化模塊并聯(lián)時(shí)的通訊需求和強(qiáng)制性同步PWM的需求。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的通訊設(shè)備的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面參照?qǐng)D1說(shuō)明本實(shí)用新型的原理及示例性實(shí)施方式。
[0028]圖1中所示為電力電子模塊化并行通訊設(shè)備的示意圖，本實(shí)用新型的核心為主控制器100同時(shí)和三相主從單元控制器通訊，主控制器100和主從單元控制器下發(fā)數(shù)據(jù)為廣播式，主從單元控制器上傳數(shù)據(jù)方式為串行式，主從單元控制器能自識(shí)別本身ID并上傳帶有本身ID的數(shù)據(jù)包，每組主單元控制器110、120、130下發(fā)的PWM波形命令到達(dá)本組所有從單元控制器1lO1至1lOnUZO1至UOnUSO1至130n的時(shí)間是一致的并和本身發(fā)出的PWM波形是同步的，主控制器100和主從單元控制器之間通訊采用光纖媒介，之間的通訊方式采用數(shù)據(jù)串行流的形式傳遞以節(jié)省通訊路數(shù)。
[0029]該實(shí)用新型大體分 為四部分，一是主控制器100; 二是主單元控制器110、120、130 ;三是從單元控制器IlO1至110^120!至^OnUSO1至130η ;四是連接控制器的媒介光纖，如圖1所示。
[0030]主控制器100是用來(lái)控制整個(gè)電力電子設(shè)備的運(yùn)行，它能夠根據(jù)具體的工況進(jìn)行自身狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，如運(yùn)行、故障、停機(jī)、待機(jī)等幾個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，主控制器100支持三組主從單元控制器同時(shí)工作，從而實(shí)現(xiàn)了 ABC三相電源的同步控制。主控制器100把三相主從單元控制器的信息收集到一起進(jìn)行綜合分析并做出整個(gè)電力電子設(shè)備的狀態(tài)轉(zhuǎn)變。
[0031]主單元控制器110、120、130的主要作用是和主控制器100進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，把本組從單元控制器的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，把匯總后的數(shù)據(jù)上傳給主控制器100，主控制器100下發(fā)數(shù)據(jù)給主單元控制器110、120、130，主單元控制器110、120、130根據(jù)主控制器100下發(fā)的命令來(lái)做出相應(yīng)，如發(fā)送PWM波形、故障停機(jī)、配置數(shù)據(jù)等。主單元控制器110、120、130發(fā)出的PWM波形要保證所有從單元控制器同時(shí)收到，并且要保證自己發(fā)出的PWM波形和所有從單元控制器發(fā)出的波形必須一致以保證模塊并聯(lián)運(yùn)行時(shí)模塊和模塊之間發(fā)出的電壓波形沒(méi)有電壓差來(lái)保證設(shè)備內(nèi)沒(méi)有環(huán)流的目的。要實(shí)現(xiàn)所有單元控制器發(fā)出的PWM同步的目的必須要精確延時(shí)，由于信號(hào)傳遞的路徑長(zhǎng)短不同，軟件邏輯也有差異，所以精確的延時(shí)是必要的。光有精確的延時(shí)還不夠，由于是單根光纖同時(shí)傳遞6路PWM信息，需要編碼傳遞，但編碼和解碼的時(shí)序也會(huì)帶來(lái)時(shí)間上的誤差，必須進(jìn)行精確的軟件時(shí)序一致的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)延時(shí)誤差。主單元控制器還具有匯總從單元數(shù)據(jù)的功能，把本組所有從單元控制器上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，匯總方式有求和、求最大值、求最小值、求平均值等，匯總后的數(shù)據(jù)要通過(guò)判斷后上傳給王控制器100。
[0032]從單元控制器的作用是收集本身模塊的數(shù)據(jù)信息，并加載自身的ID上傳數(shù)據(jù)到上一個(gè)從單元控制器，如從單元控制器η把數(shù)據(jù)上傳給從單元控制器η-1，同時(shí)從單元控制器η-l把自身的數(shù)據(jù)上傳給從單元控制器η-2，以此類(lèi)推完成第一輪的流水?dāng)?shù)據(jù)傳遞，然后是第二輪的流水?dāng)?shù)據(jù)上傳，即從單元控制器n-2把從單元控制器η-l的數(shù)據(jù)上傳給從單元控制器n-3等，這樣經(jīng)過(guò)η輪流水?dāng)?shù)據(jù)傳遞后所有從單元控制器的數(shù)據(jù)就都上傳到了本組的主單元控制器上了。一組的所有從單元控制器必須保證PWM波形是同步的，要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的必須進(jìn)行嚴(yán)格的同步延時(shí)設(shè)定，方法為比如主單元控制器的PWM波形到達(dá)從單元控制器I的時(shí)間比到達(dá)從單元控制器2的要早10nS，所以當(dāng)PWM到達(dá)從單元控制器I后要延時(shí)IOnS后在發(fā)出PWM波形到單元的IGBT驅(qū)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)從單元控制器I和從單元控制器2的PWM同步。而主單元控制器和從單元控制器PWM同步的方法為，主單元控制器的PWM通過(guò)編碼的形式傳遞給本身的解碼器解碼出PWM波形再經(jīng)過(guò)延時(shí)后達(dá)到和從單元控制器同步的目的。
[0033]主從單元控制器能夠?qū)崿F(xiàn)上電自識(shí)別，即主從單元模塊為一致性的標(biāo)準(zhǔn)模塊，當(dāng)該模塊被安裝到主單元控制器或從單元控制器I到從單元控制器η的其中任何一個(gè)位置，它本身都能夠在一上電瞬間實(shí)現(xiàn)自識(shí)別，并把自己定位為主單元控制器或從單元控制器χ(1〈=χ〈=η)，并把本身的ID數(shù)據(jù)加載到模塊的數(shù)據(jù)包中同時(shí)上傳給主控制器。該功能的具體實(shí)現(xiàn)方法為:上電初始化時(shí)主控器通過(guò)廣播形式發(fā)出自檢命令到主從單元控制器，主從單元控制器收到該初始化命令后通過(guò)光纖上傳一包自檢回應(yīng)數(shù)據(jù)到上個(gè)單元控制器，根據(jù)收到自檢回應(yīng)數(shù)據(jù)包的個(gè)數(shù)來(lái)定義自身的位置ID，沒(méi)有收到包的單元控制器為從單元控制器η，收到一個(gè)包的單元控制器為從單元控制器η-1，以此類(lèi)推，每個(gè)單元都能定義到位，并把本身的ID數(shù)據(jù)加載到本單元控制器數(shù)據(jù)中一并上傳。通過(guò)上述方法實(shí)現(xiàn)單元控制器自識(shí)別功能。
[0034]該實(shí)用新型的特征在于:[0035]能實(shí)現(xiàn)主控制器同步控制三相主從單元控制器，能同時(shí)接收到三相主單元控制器上傳的數(shù)據(jù)并進(jìn)行匯總運(yùn)算并做出相應(yīng)的處理。
[0036]能實(shí)現(xiàn)電力電子模塊并聯(lián)化的PWM波形同步，來(lái)實(shí)現(xiàn)避免模塊間出現(xiàn)電流環(huán)流的目的。
[0037]能實(shí)現(xiàn)主控制器以廣播的形式下發(fā)數(shù)據(jù)到所有主從單元控制器上。
[0038]能實(shí)現(xiàn)從單元控制器以串行形式上傳數(shù)據(jù)到主單元控制器，來(lái)實(shí)現(xiàn)所有從單元控制器能接收到其他從單元控制器的數(shù)據(jù)。
[0039]由于采用的是光纖媒介傳遞數(shù)據(jù)，從而加強(qiáng)了數(shù)據(jù)傳遞的安全性。
[0040]由于采用的是硬件編碼解碼器，能實(shí)現(xiàn)精確的硬件延時(shí)校準(zhǔn)，能達(dá)到所有模塊單元控制器發(fā)出的PWM嚴(yán)格同步，避免單元間環(huán)流。
[0041]上面參照【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，應(yīng)當(dāng)理解，上述說(shuō)明僅是示例性的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的前提下，對(duì)本實(shí)用新型作出各種修改和變型。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)限定。
【權(quán)利要求】
1.一種電力電子模塊化并聯(lián)通訊設(shè)備，其特征在于，所述通訊設(shè)備包括:電力電子模塊化并聯(lián)通訊用的一個(gè)主控制器；與所述主控制器連接的三個(gè)主單元控制器；從單元控制器；以及用于所述主控制器、所述主單元控制器和所述從單元控制器之間的通訊的光纖；其中，每個(gè)主單元控制器連接有多個(gè)從單元控制器。
【文檔編號(hào)】H02M1/00GK203522498SQ201320426614
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月18日
【發(fā)明者】趙輝 申請(qǐng)人:國(guó)電龍?jiān)措姎庥邢薰?br>