CN109560870A - 用于级联型电力转换设备的通讯系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于级联型电力转换设备的通讯系统及级联型电力转换设备,级联型电力转换设备的每一相均包含串联连接的多个功率模块及一通讯系统,其中,每一通讯系统包括:多个低压通讯单元及多根光纤;多个低压通讯单元一一对应地设置于多个功率模块中,且多个低压通讯单元串联连接;多根光纤连接于低压通讯单元与级联型电力转换设备的主控系统之间。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于级联型电力转换设备的通讯系统,具体地说,尤其涉及一种能够减小级联型电力转换设备的光纤及收发器数量的通讯系统。
背景技术
请参照图1,图1为现有用于级联型电力转换设备的通讯系统的结构示意图。如图1所示,现有技术的级联型电力转换设备每相均由多个功率模块1a串联而成,级联型电力转换设备中功率模块1a众多(如对常见的6KV系统,每相串联功率模块1a的个数约5~6个,三相级联型电力转换设备的功率模块的个数多达15~18个),每个功率模块1a均需与级联型电力转换设备的主控系统1b进行通讯,使得主控系统1b获取每个功率模块1a的输出状态信息并控制每个功率模块1a。为实现每个功率模块1a与主控系统1b的可靠通讯及高压隔离,每个功率模块1a与主控系统1b间均设置一对独立光纤,因此导致光纤数量繁多,理线困难,从而增加生产成本。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题,本发明的目的在于提供一种用于级联型电力转换设备的通讯系统,所述级联型电力转换设备的每一相均包含串联连接的多个功率模块及一通讯系统,其中,每一所述通讯系统包括:
多个低压通讯单元,一一对应地设置于所述多个功率模块中,且所述多个低压通讯单元串联连接;
多根光纤,连接于所述低压通讯单元与所述级联型电力转换设备的主控系统之间。
上述的通讯系统,其中,每一相中的所述多根光纤及所述多个低压通讯单元,构成串行通讯回路,实现所述主控系统与所述多个功率模块之间的通讯。
上述的通讯系统,其中,所述多根光纤包括至少一根上行光纤和至少一根下行光纤,所述主控系统将命令信息及目标功率模块的地址发送给所述下行光纤,所述下行光纤将所述命令信息及所述地址编码为命令帧,所述多个低压通讯单元接收所述命令帧并进行解码及校验,以将所述命令信息传送给所述目标功率模块。
上述的通讯系统,其中,当所述目标功率模块收到所述主控系统发出的读取所述目标功率模块的状态信号的所述命令信息后,所述目标功率模块的所述低压通讯单元将对应的状态信息进行编码后,传送给所述上行光纤,所述上行光纤再上传至所述主控系统。
上述的通讯系统,其中,每一相分别包含一个首端功率模块及一个尾端功率模块;所述首端功率模块通过两根光纤与所述主控系统相连,所述两根光纤一根为所述上行光纤,另一根为所述下行光纤;所述尾端功率模块通过两根光纤与所述主控系统相连,所述两根光纤一根为所述上行光纤,另一根为所述下行光纤。
上述的通讯系统,其中,每一所述低压通讯单元包括:
脉冲变压器,具有输出绕组及输入绕组;
第一发射器,并联连接于所述输出绕组;
第一接收器,并联连接于所述输出绕组。
上述的通讯系统,其中,每一所述低压通讯单元包括:
脉冲变压器,具有输出绕组,输入绕组及信号绕组;
第一发射器,并联连接于所述信号绕组;
第一接收器,并联连接于所述信号绕组。
上述的通讯系统,其中,任意相邻的两个所述脉冲变压器中的前一所述脉冲变压器的所述输出绕组与后一所述脉冲变压器的所述输入绕组相连接。
上述的通讯系统,其中,所述主控系统将所述命令信息及所述目标功率模块的所述地址发送给所述下行光纤,所述下行光纤将所述命令信息及所述地址编码为脉冲序列,并传送给每一所述脉冲变压器的所述输入绕组或所述输出绕组,所述第一接收器接收所述脉冲序列并进行解码及校验,以将所述命令信息传送给所述目标功率模块。
上述的通讯系统,其中,当所述目标功率模块收到所述主控系统发出的读取所述目标功率模块的状态信号的所述命令信息后,所述目标功率模块元的所述第一发射器将对应的状态信号及所述目标功率模块的所述地址编码为脉冲序列,并传送给所述输入绕组或所述输出绕组,所述输入绕组或所述输出绕组将所述脉冲序列发送给所述上行光纤,所述上行光纤再上传至所述主控系统。
上述的通讯系统,其中,每一所述低压通讯单元包括:
光耦合器,具有输入端及输出端;
第一发射器,并联连接于所述输出端;及
第一接收器,并联连接于所述输出端。
上述的通讯系统,其中,任意相邻的两个所述光耦合器中前一所述光耦合器的所述输出端与后一所述光耦合器的所述输入端相连。
上述的通讯系统,其中,每一相分别包含一个首端功率模块及一个尾端功率模块,所述首端功率模块通过所述上行光纤与所述主控系统相连,所述尾端功率模块通过所述下行光纤与所述主控系统相连。
上述的通讯系统,其中,每一所述低压通讯单元还包含一编址开关,所述主控系统通过所述下行光纤发送编址开始命令给所述多个低压通讯单元,每一所述低压通讯单元的所述编址开关断开;所述主控系统再通过所述下行光纤逐一发送该相中每一所述功率模块的编址命令,所述功率模块接收对应的所述编址命令,闭合所述编址开关进行编址,并将编址完成的状态信号通过所述上行光纤发送给所述主控系统。
上述的通讯系统,其中,所述主控系统接收到所述上一所述功率模块发出的编址完成的所述状态信号后,再发出下一所述功率模块的所述编址命令。
上述的通讯系统,其中,每一所述功率模块还包含辅助供电单元,所述辅助供电单元电性连接于所述低压通讯单元并为所述低压通讯单元提供电能。
上述的通讯系统,其中,每一所述低压通讯单元还包含整流器,所述整流器电性连接于所述信号绕组,所述整流器接收所述信号绕组输出的电能后为所述低压通讯单元提供电能。
本发明还提供一种级联型电力转换设备,其中,其每一相均包含串联连接的多个功率模块,所述级联型电力转换设备的每一相还均包含一上述权利要求1-17中任一项所述通讯系统。
与现有技术相比,本发明具有以下全部或部分有益的技术效果:
1.光纤数量减少,每相最多只需两对光纤;
2.简化接线,各功率模块间只有一对互联线,可用快接端子实现快速连接;
3.成本低,功率模块间的通讯及隔离以低电压低成本的低压通讯单元实现;
4.可靠性高,任一功率模块掉电或连接线断开均不影响其他功率模块与主控系统间的通讯;
5.各低压通讯单元的结构相同,易于模块化;
6.可实现上电自编址。
附图说明
图1为现有用于级联型电力转换设备的通讯系统的结构示意图;
图2为本发明用于级联型电力转换设备的通讯系统的整体连接示意图;
图3为本发明通讯系统的结构示意图;
图4为本发明低压通讯单元第一实施例的示意图;
图5为本发明低压通讯单元第二实施例的示意图;
图6为本发明低压通讯单元第三实施例的示意图;
图7为本发明低压通讯单元第四实施例的示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步详细描述:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了实施方式和操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
请参照图2-4,图2为本发明级联型电力转换设备的整体连接示意图;图3为本发明通讯系统的结构示意图;图4为本发明低压通讯单元第一实施例的示意图。如图2-4所示,级联型电力转换设备的每一相均包含串联连接的多个功率模块11…1n及一通讯系统,n为正整数;每个功率模块的通讯单元设置在一通讯板上并集成在功率模块内部;串联连接的功率模块11…1n之间的电压较低(有效值为690V),可以采用低压通讯单元实现功率模块之间的隔离与通讯,每一相的首尾之间使用光纤实现与主控系统31之间的高压隔离及通讯。
每一通讯系统包括:多个低压通讯单元211及多根光纤;多个低压通讯单元211一一对应地设置于多个功率模块11…1n中,且多个低压通讯单元211串联连接;多根光纤连接于低压通讯单元211与级联型电力转换设备的主控系统31之间。其中,每一相中的多根光纤及多个低压通讯单元211,构成串行通讯回路,实现主控系统31与多个功率模块之间的通讯。
进一步地,多根光纤包括至少一根下行光纤221和至少一根上行光纤222,通信过程分为上行通讯过程和下行通讯过程,下行通讯过程包括主控系统31发送命令信息(例如开关管的开通或关断命令、功率模块的参数设置及状态读取等)给功率模块,上行通讯过程包括将功率模块的状态信息(例如电压、温度、故障等)上传给主控系统31。主控系统31将命令信息及目标功率模块的地址发送给下行光纤221,下行光纤221将需要发送给功率模块的命令信息、目标功率模块的地址及校验码等编码为命令帧。该相中的所有低压通讯单元211均接收命令帧并进行解码及校验,以将命令信息传送给目标功率模块,即多个功率模块11…1n中的任意一个或多个。每一低压通讯单元211接收所述命令帧并进行解码及校验,若校验出错或地址不符合其所在的功率模块,获取的命令信息被丢弃,若校验无问题且地址符合其所在的功率模块,则该功率模块为目标功率模块,需执行获取的命令信息。
当目标功率模块收到主控系统31发出的读取目标功率模块的状态信号的命令信息后,目标功率模块的低压通讯单元211将对应的状态信息进行编码后,传送给上行光纤222,上行光纤222再上传至主控系统31。例如,主控系统31要求读取功率模块12的母线电压,下行光纤221接收主控系统发出的“读取母线电压”的命令信息,下行光纤中的光纤接收器将“读取母线电压”的命令信息、功率单元12的地址及校验码等编码为命令帧,并由光纤发射器发送给低压通讯单元,该相的所有低压通讯单元211依次接收该命令帧,但只有功率模块12执行“读取母线电压”的命令。功率模块12中的低压通讯单元211将母线电压、上行光纤的地址和校验码等信息编码为命令帧,该相的其余低压通讯单元211及上行光纤222均可以接收该命令帧,但解码后只有上行光纤222的地址符合,上行光纤222将功率模块12的母线电压上传至主控系统31。
其中,在本实施例中,每一相分别包含一个首端功率模块11及一个尾端功率模块1n;首端功率模块11通过两根光纤与主控系统31相连,两根光纤还包含光纤接口板223,两根光纤一根为上行光纤222,另一根为下行光纤221;尾端功率模块1n通过两根光纤与主控系统31相连,两根光纤还包含光纤接口板224,两根光纤一根为上行光纤222,另一根为下行光纤221,光纤接口板223及224均包含第二发射器Tr2及第二接收器Re2。
光纤接口板223及与其相连的两根光纤,或光纤接口板224及与其相连的两根光纤,均可实现独立的收发通讯,设置两组的目的是为了单个功率模块断线或单个光纤接口板损坏时,不影响整个通讯环路。具体地,基于上述结构,当主节点光纤接口板223出现掉电故障时,光纤接口板224无法检测到信号,主控系统31可切换光纤接口板224为主节点,继续进行通讯;当某一功率模块出现掉电故障,信号可直接跨越该故障功率模块的低压通讯单元继续传输,对通讯无影响;当光纤接口板223为主节点,当某一功率模块中低压通讯单元的信号输出线断开,则光纤接口板224无法检测到信号发送,主控系统31切换光纤接口板223、224均为主节点,在断线处通讯系统被分为两部分分别运行,即故障功率模块前面的功率模块及光纤接口板223为一部分,故障功率模块后面的功率模块及光纤接口板224为另一部分,以继续保持通讯。
传输的数据(包括命令信息、状态信号、功率模块地址等),以广播方式在物理网络上传播,所有功率模块均可接收到主控系统通过光纤发出的信号。光纤接口板与每一相内的低压通讯单元组成一主多从网络架构,所有功率模块对应的数据收发均由主节点(光纤接口板)控制,分时复用同一传输线。例如根据优先级顺序,配置命令信息或状态信号在传输线(即通讯系统)中的传输顺序。
再进一步地,每一低压通讯单元211包括:脉冲变压器、第一发射器Tr1及第一接收器Re1;脉冲变压器具有输入绕组W1、输出绕组W2及信号绕组W3;任意相邻的两个脉冲变压器中的前一脉冲变压器的输出绕组W2与后一脉冲变压器的输入绕组W1相连接;第一发射器Tr1及第一接收器Re1均并联连接于信号绕组W3;脉冲变压器可以双向传输数据,即数据可以从输入绕组传输到输出绕组,也可以从输出绕组传输到输入绕组。主控系统31将命令信息及目标功率模块的地址发送给下行光纤221,下行光纤221将命令信息及地址编码为脉冲序列,并传送给每一脉冲变压器的输入绕组W1或输出绕组W2,第一接收器Re1接收脉冲序列并进行解码及校验,以将命令信息传送给目标功率模块;当目标功率模块收到主控系统31发出的读取目标功率模块的状态信号的命令信息后,目标功率模块的第一发射器Tr1将对应的状态信号及上行光纤222的地址编码为脉冲序列,并传送给输入绕组W1或输出绕组W2,输入绕组W1或输出绕组W2将脉冲序列发送给上行光纤222,上行光纤222再上传至主控系统31。需要说明的是,每一相中,所有低压通讯单元的脉冲变压器均会接收传输的脉冲序列,但解码后,只有校验无问题且地址符合的才会执行命令信息,其余的均舍弃。
更进一步地,每一低压通讯单元211还包含编址开关K1,电性连接于输出绕组W2,主控系统31通过下行光纤222发送编址开始命令给多个低压通讯单元211,每一低压通讯单元211的编址开关K1断开;主控系统31再通过下行光纤221逐一发送该相中每一功率模块11…1n的编址命令,功率模块11…1n接收对应的编址命令,闭合编址开关K1进行编址,并将编址完成的状态信号通过上行光纤222发送给主控系统31。其中编址开关K1可为继电器,三极管,Mosfet,IGBT等具有开关功能的器件,用于实现上电自编址。
需要说明的是,主控系统31接收到上一功率模块发出的编址完成的状态信号后,再发出下一功率模块的编址命令。
具体步骤为:下行光纤221发送编址开始命令给一相中所有功率模块的低压通讯单元,所有低压通讯单元的编址开关K1断开;下行光纤221发送编址功率模块11的命令,因为所有功率单元的编址开关K1断开,即脉冲变压器的输出绕组断开,所以只有功率模块11可接收并执行编址命令;功率模块11完成编址后,发送编址完成的状态信号给上行光纤222,功率模块11的编址开关闭合并设置为屏蔽后续编址命令;下行光纤221发送编址功率模块12的命令,此时功率模块11和12可接收该编址命令,但功率模块11已被设置为屏蔽编址命令,只有功率模块12执行该编址命令;功率模块12完成编址后,发送编址完成的状态信号给上行光纤222,功率模块12的编址开关闭合并设置为屏蔽后续编址命令;重复上述步骤直至尾端光纤接口板224接收到编址命令,表明所有功率模块完成编址。
再请参照图3,每一功率模块11…1n还包含辅助供电单元PS,辅助供电单元PS电性连接于低压通讯单元211并为低压通讯单元211提供电能。首尾光纤接口板223及224需要的电能,可分别由首尾功率模块11及1n中的辅助供电单元PS提供,也可以在光纤接口板中设置辅助线路单独供电。
请参照图5,图5为本发明低压通讯单元第二实施例的示意图。如图5所示,在本实施例中,低压通讯单元211包含脉冲变压器、第一发射器Tr1及第一接收器Re1;脉冲变压器具有输入绕组W1及输出绕组W2;第一发射器Tr1及第一接收器Re1并联连接于输出绕组W2;任意相邻的两个脉冲变压器中的前一脉冲变压器的输出绕组W2与后一脉冲变压器的输入绕组W1相连接,每一低压通讯单元211还包含编址开关K1,电性连接于输出绕组W2并位于第一发射器Tr1及第一接收器Re1的后面,以便在编址开关K1断开时依然能接收编址命令并进行解码及执行。其中各部件的工作过程与图4示出的低压通讯单元211中各部件的工作过程相同,在此不再赘述。
请参照图6,图6为本发明低压通讯单元第三实施例的示意图。如图5所示,在本实施例中,每一低压通讯单元211包括:光耦合器OC、第一发射器Tr1及第一接收器Re1;光耦合器OC具有输入端及输出端;第一发射器Tr1及第一接收器Re1并联连接于输出端;任意相邻的两个光耦合器OC中前一光耦合器OC的输出端与后一光耦合器OC的输入端相连;光耦合器一般只能单向传输数据,即数据只能从输入端传输到输出端,故每一相的首端需设置下行光纤221用于发送数据,每一相的尾端设置上行光纤222用以接收数据,通过首尾两端的光纤接口板收发数据,完成串行通讯。具体地,每一相分别包含一个首端功率模块11及一个尾端功率模块1n,首端功率模块11通过下行光纤221与主控系统31相连,尾端功率模块1n通过上行光纤222与主控系统31相连,值得注意的是,在本实施例中,多个功率模块11…1n通过下行光纤221接收信号并通过上行光纤222输出信号。光耦合器的输出端还可串接编址开关K1(图6中未示出),用于实现上电自编址。其中各部件的工作过程与图4示出的低压通讯单元211中各部件的工作过程相同,在此不再赘述。
请参照图7,图7为本发明低压通讯单元第四实施例的示意图。如图7所示,在本实施例中,低压通讯单元211还包含整流器2111,整流器2111电性连接于信号绕组W3,当变压器上有脉冲时,整流器2111转换信号绕组W3中的电能为低压通讯单元211供电。
本发明还提供一种级联型电力转换设备,包含电动机M及控制系统31,其中级联型电力转换设备的每一相均包含串联连接的多个功率模块11…1n以及前述的通讯系统;每一相的多个功率模块11…1n均电性连接于电动机M;多个功率模块11…1n通过通讯系统与控制系统31进行交互。
综上所述,通过本发明的通讯系统能够减少光纤数量,每相最多只需两对光纤;简化接线,相邻功率模块间只有一对互联线,如变压器输出绕组或光耦合器的输出线,可利用快接端子实现快速连接;降低生产成本,功率模块间的通讯及隔离采用低电压低成本的低压通讯单元实现,如脉冲变压器、光耦合器等;同时具备高可靠性,任一功率模块掉电或连接线断开均不影响正常功率模块与主控系统间的通讯;并且各低压通讯单元的结构相同,易于模块化,还能够实现上电自编址。
需要说明的是:以上实施例仅仅用以说明本发明,而并非限制本发明所描述的技术方案;同时,尽管本说明书参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,但是,本领域的普通技术人员应当理解,仍然可以对本发明进行修改或等同替换;因此,一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进,均应涵盖在本发明所附权利要求的保护范围之内。
Claims (18)
1.一种用于级联型电力转换设备的通讯系统,所述级联型电力转换设备的每一相均包含串联连接的多个功率模块及一通讯系统,其特征在于,每一所述通讯系统包括:
多个低压通讯单元,一一对应地设置于所述多个功率模块中,且所述多个低压通讯单元串联连接;
多根光纤,连接于所述低压通讯单元与所述级联型电力转换设备的主控系统之间。
2.如权利要求1所述的通讯系统,其特征在于,每一相中的所述多根光纤及所述多个低压通讯单元,构成串行通讯回路,实现所述主控系统与所述多个功率模块之间的通讯。
3.如权利要求2所述的通讯系统,其特征在于,所述多根光纤包括至少一根上行光纤和至少一根下行光纤,所述主控系统将命令信息及目标功率模块的地址发送给所述下行光纤,所述下行光纤将所述命令信息及所述地址编码为命令帧,所述多个低压通讯单元接收所述命令帧并进行解码及校验,以将所述命令信息传送给所述目标功率模块。
4.如权利要求3所述的通讯系统,其特征在于,当所述目标功率模块收到所述主控系统发出的读取所述目标功率模块的状态信号的所述命令信息后,所述目标功率模块的所述低压通讯单元将对应的状态信息进行编码后,传送给所述上行光纤,所述上行光纤再上传至所述主控系统。
5.如权利要求4所述的通讯系统,其特征在于,每一相分别包含一个首端功率模块及一个尾端功率模块;所述首端功率模块通过两根光纤与所述主控系统相连,所述两根光纤一根为所述上行光纤,另一根为所述下行光纤;所述尾端功率模块通过两根光纤与所述主控系统相连,所述两根光纤一根为所述上行光纤,另一根为所述下行光纤。
6.如权利要求3所述的通讯系统,其特征在于,每一所述低压通讯单元包括:
脉冲变压器,具有输出绕组及输入绕组;
第一发射器,并联连接于所述输出绕组;
第一接收器,并联连接于所述输出绕组。
7.如权利要求3所述的通讯系统,其特征在于,每一所述低压通讯单元包括:
脉冲变压器,具有输出绕组,输入绕组及信号绕组;
第一发射器,并联连接于所述信号绕组;
第一接收器,并联连接于所述信号绕组。
8.如权利要求6或7任一项所述的通讯系统,其特征在于,任意相邻的两个所述脉冲变压器中的前一所述脉冲变压器的所述输出绕组与后一所述脉冲变压器的所述输入绕组相连。
9.如权利要求8所述的通讯系统,其特征在于,所述主控系统将所述命令信息及所述目标功率模块的所述地址发送给所述下行光纤,所述下行光纤将所述命令信息及所述地址编码为脉冲序列,并传送给每一所述脉冲变压器的所述输入绕组或所述输出绕组,所述第一接收器接收所述脉冲序列并进行解码及校验,以将所述命令信息传送给所述目标功率模块。
10.如权利要求9所述的通讯系统,其特征在于,当所述目标功率模块收到所述主控系统发出的读取所述目标功率模块的状态信号的所述命令信息后,所述目标功率模块的所述第一发射器将对应的状态信号编码为脉冲序列,并传送给所述输入绕组或所述输出绕组,所述输入绕组或所述输出绕组将所述脉冲序列发送给所述上行光纤,所述上行光纤再上传至所述主控系统。
11.如权利要求3所述的通讯系统,其特征在于,每一所述低压通讯单元包括:
光耦合器,具有输入端及输出端;
第一发射器,并联连接于所述输出端;及
第一接收器,并联连接于所述输出端。
12.如权利要求11所述的通讯系统,其特征在于,任意相邻的两个所述光耦合器中前一所述光耦合器的所述输出端与后一所述光耦合器的所述输入端相连。
13.如权利要求12所述的通讯系统,其特征在于,每一相分别包含一个首端功率模块及一个尾端功率模块,所述首端功率模块通过所述上行光纤与所述主控系统相连,所述尾端功率模块通过所述下行光纤与所述主控系统相连。
14.如权利要求3-7或11中任一项所述的通讯系统,其特征在于,每一所述低压通讯单元还包含一编址开关,所述主控系统通过所述下行光纤发送编址开始命令给所述多个低压通讯单元,每一所述低压通讯单元的所述编址开关断开;所述主控系统再通过所述下行光纤逐一发送该相中每一所述功率模块的编址命令,所述功率模块接收对应的所述编址命令进行编址,并将编址完成的状态信号通过所述上行光纤发送给所述主控系统。
15.如权利要求14所述的通讯系统,其特征在于,所述主控系统接收到所述上一所述功率模块发出的编址完成的所述状态信号后,再发出下一所述功率模块的所述编址命令。
16.如权利要求1-7或11中任一项所述的通讯系统,其特征在于,每一所述功率模块还包含辅助供电单元,所述辅助供电单元电性连接于所述低压通讯单元并为所述低压通讯单元提供电能。
17.如权利要求7所述的通讯系统,其特征在于,每一所述低压通讯单元还包含整流器,所述整流器电性连接于所述信号绕组,所述整流器接收所述信号绕组输出的电能后为所述低压通讯单元提供电能。
18.一种级联型电力转换设备,其特征在于,其每一相均包含串联连接的多个功率模块,所述级联型电力转换设备的每一相均包含一上述权利要求1-17中任一项所述的通讯系统。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112531795A (zh) * | 2019-09-17 | 2021-03-19 | 台达电子工业股份有限公司 | 应用于固态变压器架构的载具充电系统及三相电源系统 |
CN112542883A (zh) * | 2019-09-20 | 2021-03-23 | 台达电子工业股份有限公司 | 用于固态变压器结构且有通信功能的电力系统及通信模块 |
CN119853526A (zh) * | 2025-03-24 | 2025-04-18 | 希望森兰科技股份有限公司 | 高压变频器光纤和主控冗余容错控制方法及其系统 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110535096B (zh) * | 2019-09-19 | 2024-08-20 | 长园深瑞继保自动化有限公司 | 基于串行光纤保护的svg分相控制装置及保护方法 |
CN112995799B (zh) * | 2019-12-12 | 2023-05-12 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 无源光分配通信方法及通信装置、设备及存储介质 |
CN114123721A (zh) * | 2021-10-25 | 2022-03-01 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 一种柔性直流换流阀功率模块的控制系统及方法 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1744419A (zh) * | 2005-09-29 | 2006-03-08 | 北京金自天正智能控制股份有限公司 | 一种级联式多电平高压变频器功率单元的监控系统 |
CN101431290A (zh) * | 2008-12-15 | 2009-05-13 | 株洲变流技术国家工程研究中心有限公司 | 一种级联型中高压变频器的光纤连接方法 |
CN101478242A (zh) * | 2009-01-15 | 2009-07-08 | 安徽长风电缆集团有限公司 | H桥级联高压变频器功率单元脉冲控制与状态监控装置 |
CN201341091Y (zh) * | 2009-01-21 | 2009-11-04 | 北京浩普华清电气技术有限公司 | 一种高压变频器光纤扩展电路板 |
CN101860222A (zh) * | 2010-04-03 | 2010-10-13 | 东方电子股份有限公司 | 一种单元串联型高压变频器单元控制器 |
CN202085078U (zh) * | 2011-05-26 | 2011-12-21 | 江苏力普电子科技有限公司 | 一种抗干扰的高压变频器 |
CN102664682A (zh) * | 2012-04-26 | 2012-09-12 | 威凡智能电气高科技有限公司 | 一种基于级联链式功率变换装置的光纤通讯方法 |
CN202616980U (zh) * | 2012-01-10 | 2012-12-19 | 安徽长风电缆集团有限公司 | 单总线串联通信方式的h桥级联电力电子装置 |
EP2797217A1 (en) * | 2013-04-23 | 2014-10-29 | ABB Technology AG | Distributed controllers for a power electronics converter |
WO2015041638A1 (en) * | 2013-09-18 | 2015-03-26 | Siemens Industry, Inc. | Fiber optic ring for bypass system in multi-cell power supply |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8223515B2 (en) * | 2009-02-26 | 2012-07-17 | TECO—Westinghouse Motor Company | Pre-charging an inverter using an auxiliary winding |
JP5449893B2 (ja) * | 2009-07-21 | 2014-03-19 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置 |
JP5592236B2 (ja) * | 2010-11-01 | 2014-09-17 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置 |
-
2017
- 2017-09-25 CN CN201710874907.4A patent/CN109560870A/zh active Pending
-
2018
- 2018-04-24 US US15/960,572 patent/US10122474B1/en active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1744419A (zh) * | 2005-09-29 | 2006-03-08 | 北京金自天正智能控制股份有限公司 | 一种级联式多电平高压变频器功率单元的监控系统 |
CN101431290A (zh) * | 2008-12-15 | 2009-05-13 | 株洲变流技术国家工程研究中心有限公司 | 一种级联型中高压变频器的光纤连接方法 |
CN101478242A (zh) * | 2009-01-15 | 2009-07-08 | 安徽长风电缆集团有限公司 | H桥级联高压变频器功率单元脉冲控制与状态监控装置 |
CN201341091Y (zh) * | 2009-01-21 | 2009-11-04 | 北京浩普华清电气技术有限公司 | 一种高压变频器光纤扩展电路板 |
CN101860222A (zh) * | 2010-04-03 | 2010-10-13 | 东方电子股份有限公司 | 一种单元串联型高压变频器单元控制器 |
CN202085078U (zh) * | 2011-05-26 | 2011-12-21 | 江苏力普电子科技有限公司 | 一种抗干扰的高压变频器 |
CN202616980U (zh) * | 2012-01-10 | 2012-12-19 | 安徽长风电缆集团有限公司 | 单总线串联通信方式的h桥级联电力电子装置 |
CN102664682A (zh) * | 2012-04-26 | 2012-09-12 | 威凡智能电气高科技有限公司 | 一种基于级联链式功率变换装置的光纤通讯方法 |
EP2797217A1 (en) * | 2013-04-23 | 2014-10-29 | ABB Technology AG | Distributed controllers for a power electronics converter |
WO2015041638A1 (en) * | 2013-09-18 | 2015-03-26 | Siemens Industry, Inc. | Fiber optic ring for bypass system in multi-cell power supply |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112531795A (zh) * | 2019-09-17 | 2021-03-19 | 台达电子工业股份有限公司 | 应用于固态变压器架构的载具充电系统及三相电源系统 |
CN112542883A (zh) * | 2019-09-20 | 2021-03-23 | 台达电子工业股份有限公司 | 用于固态变压器结构且有通信功能的电力系统及通信模块 |
CN112542883B (zh) * | 2019-09-20 | 2023-11-14 | 台达电子工业股份有限公司 | 用于固态变压器结构且有通信功能的电力系统及通信模块 |
CN119853526A (zh) * | 2025-03-24 | 2025-04-18 | 希望森兰科技股份有限公司 | 高压变频器光纤和主控冗余容错控制方法及其系统 |
CN119853526B (zh) * | 2025-03-24 | 2025-06-24 | 希望森兰科技股份有限公司 | 高压变频器光纤和主控冗余容错控制方法及其系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US10122474B1 (en) | 2018-11-06 |
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