一种基于分光器的多并联逆变器控制系统的数据通讯设备技术方案

一种基于分光器的多并联逆变器控制系统的数据通讯设备，是由不少于2个的控制器、光纤驱动模块、光纤模块、分光器和不少于一个的光纤法兰构成；采用高速光纤，传输带宽高，对传输频率不存在依赖性；利用分光器可以实现16台以上逆变器模块并联；数据传输同步；点对点的传输，不存在对阻抗匹配和位置的影响。

A Data Communication Device for Multi-parallel Inverter Control System Based on Splitter

A data communication device of multi-parallel inverters control system based on splitter is composed of not less than two controllers, optical fiber driver module, optical fiber module, splitter and not less than one optical fiber flange; high-speed optical fiber is used, and the transmission bandwidth is high, and there is no dependence on the transmission frequency; the splitter can be used to realize the data communication. At present, more than 16 inverters are connected in parallel; data transmission is synchronized; and point-to-point transmission has no effect on impedance matching and location.

【技术实现步骤摘要】
一种基于分光器的多并联逆变器控制系统的数据通讯设备
本技术属于电力设备
，特别是一种基于分光器的多并联逆变器控制系统的数据通讯设备，主要应用于控制器间数据交互高速通讯。
技术介绍
随着电力电子技术的发展，基于电力电子技术的逆变器应用越来越广泛，无论是在新能源发电领域，电能质量领域还是供电可靠性领域，对逆变器需求越来越广泛，容量需求也越来越大，因此大容量、高开关频率已经是逆变器的发展趋势。而逆变器的核心器件绝缘栅双极型晶体管（IGBT——InsulatedGateBipolarTransistor）电流容量有限，尤其当其开关频率升高后电流过大会导致发热严重。增加逆变器容量最基本的方法是IGBT直接并联，但IGBT并联数目过多会降低逆变器的可靠性，其主要原因是任何一个IGBT故障都会导致逆变器无法工作。因此逆变器模块并联方案成为扩展逆变器容量的主要方法，而逆变器模块并联的主要问题是均流问题。目前逆变器并联技术发展日趋成熟，尤其当逆变器工作在电流源模式下，由于其控制目标本身是逆变器输出电流，因此逆变器模块并联均流控制技术方案已经成熟，如集中控制方案、主从控制方案和分布式控制方案已经成为逆变器模块并联均流控制的主要方案。但当逆变器工作在电压源模式下，由于其控制目标是逆变器输出电压，而其输出电流是由负荷决定的，因此只能通过调节逆变器模块输出电压的方法来间接实现输出电流的均流控制，即逆变器模块间环流抑制，从而导致逆变器模块并联均流问题较为复杂。如目前基于分布式控制的不间断电源（UPS）均流控制，从暂态达到稳态均流状态时通常需要几秒甚至几十秒的时间，这种方案显然不适用动态均流要求较高的场合。集中控制虽然可以实现逆变器模块动态均流需求，但由于实施集中控制的控制器一旦出现故障便会导致整体装置全部失效，进而降低了装置可靠性。主从控制方式很适用于逆变器模块并联，并且可以通过模块之间的主从切换实现多冗余设计来增加装置的整体可靠性，但这种方案通讯模式主要采用链式结构或总线结构，这种通讯方案不但降低了模块之间通信速度，并且当任何一个模块通讯出现故障后，其再次组网过程复杂耗时，从而限制了逆变器模块工作在电压源模式多并联的发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种基于分光器的多并联逆变器控制系统的数据通讯设备，是一种结构简单易于实现的通讯设备，它借助于高速光纤总线方式，由主机统一发送，经分光器自动转换多路输出给并联的其他控制器，从而实现逆变器的并联控制。本技术的技术方案：一种基于分光器的多并联逆变器控制系统的数据通讯设备，包括不少于2个的控制器，其特征在于它还包含光纤驱动模块、光纤模块、分光器和不少于一个的光纤法兰；其中，所述光纤驱动模块和光纤模块的输入端与一个控制器的输出端连接，其输出端连接分光器的输入端；所述分光器的输出端不少于一个，分别与不少于一个的光纤法兰连接；所述光纤法兰的输出端与其它控制器的输入端连接；所述光纤驱动模块、光纤模块、分光器、光纤法兰以及控制器之间的连接依光纤Fr实现。所述分光器采用一收多发工作模式的总线式分光器以实现物理分光。分光器按熔融拉锥型分光原理进行设计，熔融拉锥法就是将两根（或两根以上）除去涂覆层的光纤以一定的方法靠扰，在高温加热下熔融，同时向两侧拉伸，最终在加热区形成双锥体形式的特殊波导结构，通过控制光纤扭转的角度和拉伸的长度，可得到不同的分光比例。最后把拉锥区用固化胶固化在石英基片上插入不锈铜管内，这就是分光器。所述光纤驱动模块是光纤模块驱动芯片。在数字通信系统中，驱动电路起着电流开关的作用，光纤HFBR-1414TZ发射器的2，6，7号引脚接三极管的集电极，引脚3接地。数字信号从大电流与门输入，与Vcc经1K电阻的输出相与，三极管9013起着开关电路的作用，按照其饱和或截止的工作状态而使HFBR-1414TZ输出“0”和“1”信号，大电流与门75451的高输出电流、低阻抗特性使得LED容易关断和开启，从而提高了激光驱动电路的速度。通信距离可以通过改变电阻R1的阻值进一步提高。该电路适宜于有强电磁干扰的场所以及对传输性能稳定度有一定要求的场所。所述光纤模块是由光纤发送模块和光纤接收模块构成，所述光纤发送模块为Avago的HFBR-1414TZ模块，所述光纤接收模块为Avago的AFBR-2418TZ模块。HFBR-1414TZ的内部电路主要是一个发光二极管，从理论上讲，LED是电流控制的器件，驱动电路必须能够提供规定强度和波形的电流，这可以使用受控电流源或受控电压源来提供。AFBR-2418TZ的内部为一受光二极管，通过接收到的光信号转换为输出的TTL电平，配合发送模块一起使用，把电信号转换为光信号传输后，在经过光信号转换为电信号得到原始信号。本技术的工作原理：每个并联模块直接通过法兰和光纤接入分光器中，通过法兰延长接入距离。控制系统采样后，由控制器CPU计算得出数据结果，控制器CPU通过光纤的驱动模块Fd驱动光纤模块Fm经光纤Fr连接分光器FSm；分光器接收到数据后，由于内部是物理方式实现自动分路，不需要电路实现和电源部分，所以简单可靠。分路之后，分光器FSm通过法兰FPx转接，然后在通过光纤Fr连接到并联的其他控制器CPUx，这样实现光纤总线的传输，一发多收，多个接收模块同步接收数据，没有时间差，同步控制，对逆变器输出的一致性高，对均流效果提升有很大的增强。模块控制系统间采用光纤Fr通讯拓扑结构，实现主从方式的控制。关于光纤总线方式的实现方法，由于光纤通讯的单向特性，主要是一发多收方式。同时发送给其他并联逆变器控制器数据，同时接收其他并联逆变器控制的数据。通过使用分光器实现逆变器模块工作在电压源模式下，基于主从控制方式的，模块之间对等和快速通信，有效降低了由通信导致的控制延迟，从而为快速的动态均流控制提供重要保障，本技术的优越性：采用高速光纤，传输带宽比较高，能够实现0-100Mbits的数据传输，可以采用任何频率的数据传输，对传输频率不存在依赖性；采用抗干扰性强的光纤通讯，对逆变器并联的可靠性进一步提高；利用分光器至少可以实现16台以上逆变器模块并联；模块间数据传输都是同步的，不存在时间差；光纤总线的传输都是点对点的，通过分光器实现光纤的总线方式，没有电信号总线方式中需要总线阻抗匹配的问题，所以在多个模块并联中不存在对阻抗匹配和位置的影响。附图说明图1为本技术所涉一种基于分光器的多并联逆变器控制系统的数据通讯设备的整体结构示意图。图2为本技术所涉一种基于分光器的多并联逆变器控制系统的数据通讯设备的分光器内部工作原理拓扑示意图。图3为本技术所涉一种基于分光器的多并联逆变器控制系统的数据通讯设备的逆变器模块控制器并联的光纤总线拓扑图。图4为本技术所涉一种基于分光器的多并联逆变器控制系统的数据通讯设备的分光器驱动电路原理示意图。具体实施方式实施例：实施例：下面根据附图对本技术的技术方案做进一步说明。如图1，图3所示，一种基于分光器的多并联逆变器控制系统的数据通讯设备，包括不少于2个的控制器，其特征在于它还包含光纤驱动模块、光纤模块、分光器和不少于一个的光纤法兰；其中，所述光纤驱动模块和光纤模块的输入端与一个控制器的输出端连接，其输出端连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分光器的多并联逆变器控制系统的数据通讯设备，包括不少于2个的控制器，其特征在于它还包含光纤驱动模块、光纤模块、分光器和不少于一个的光纤法兰；其中，所述光纤驱动模块和光纤模块的输入端与一个控制器的输出端连接，其输出端连接分光器的输入端；所述分光器的输出端不少于一个，分别与不少于一个的光纤法兰连接；所述光纤法兰的输出端与其它控制器的输入端连接；所述光纤驱动模块、光纤模块、分光器、光纤法兰以及控制器之间的连接依光纤Fr实现。

【技术特征摘要】
1.一种基于分光器的多并联逆变器控制系统的数据通讯设备，包括不少于2个的控制器，其特征在于它还包含光纤驱动模块、光纤模块、分光器和不少于一个的光纤法兰；其中，所述光纤驱动模块和光纤模块的输入端与一个控制器的输出端连接，其输出端连接分光器的输入端；所述分光器的输出端不少于一个，分别与不少于一个的光纤法兰连接；所述光纤法兰的输出端与其它控制器的输入端连接；所述光纤驱动模块、光纤模块、分光器、光纤法兰以及控制器之间的连接依光纤Fr实现。2.根据权利要求1所述一种基于分光器的多并联逆变器控制系统的数据通讯设备，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：任磊，
申请(专利权)人：深圳中嘉智联能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44