一种多级单元通讯同步的电力电子变压器制造技术

本发明专利技术涉及一种多级单元通讯同步的电力电子变压器，每个单元具有高频变压器，以及高频变压器的原边电路和副边电路，以及：一个主控制器、N个原边控制器和N个副边控制器；每个单元对应一个原边控制器和一个副边控制器，原边控制器用于与原边电路进行交互和控制，副边控制器用于与副边电路进行交互和控制；所述主控制器与原边控制器之间设有串行通讯通道，原边控制器与副边控制器之间也设有串行通讯通道；所述串行通讯通道为光纤通道。本发明专利技术能够减少光纤和光纤接口数据，以及主控制器的资源消耗，降低了成本。并且结合软件实现各级单元之间的数据收发的同步和原/副边PWM控制的同步。步。步。

【技术实现步骤摘要】
一种多级单元通讯同步的电力电子变压器


[0001]本专利技术涉及电力电子变压器领域，特别是一种能够实现多级单元通讯同步的电力电子变压器。

技术介绍

[0002]随着分布式电源在全国的铺设搭建，对电网在接入分布式能源的端口多样性、能量流向可控性等方面提出了更高要求。
[0003]电力电子变压器是一种利用全控型变换器和高频变压器构成，能实现电压变换、电气隔离、能量流向控制，并提供多端口方便分布式能源、储能装置等接入。目前电力电子变压器常在中、高压大功率的应用场合，因此一般需要多级DC/DC模块级联满足大电压、大功率的需求。其中DC/DC模块的主要构型包括：DAB变换器、Boost+DAB变换器、LLC谐振变换器等。
[0004]如图1所示，为一种基于Boost+DAB单元搭建而成的电力电子变压器。为了应用于中、高压场合(10kV以上)，而开关器件的耐压能力有限，其输入端需要多级单元级联，同时输出端依靠多级单元并联保证输出大功率。即该电力电子变压器由多个DC/DC单元(DC/DC单元1、DC/DC单元2、DC/DC单元3、DC/DC单元4
……
)构成，每个DC/DC单元包括Boost电路、原边变换器、高频变压器和副边变换器，原边变换器和副边变换器均采用H桥结构。各Boost电路输入端级联，而副边变换器输出端并联。
[0005]从整体控制需求上看，多级单元之间需要保证收发信息的同步，以及驱动同步生成控制，从单元组成上看，由于Boost+DAB单元内，高频变压器的原边承担较大电压，副边承担较小电压，而采样量需要对原边Boost母线电压和boost输入电流进行采样，副边需要对DAB输出电压、电流进行采样，为了保证原副边隔离采样，通常需要配置原边、副边控制器分别完成采样和驱动控制，保证变压器的绝缘和信号隔离。
[0006]因此，为了控制、均衡等要求，需要保证多级单元之间、单元内部的通讯同步。现有技术一般采用主从结构，包括主控制器和从控制器，利用光纤实现通讯、隔离。但是现有技术存在的缺陷包括光纤接口较多，占用主控制器资源多，成本较高。

技术实现思路

[0007]本申请的目的在于提供一种多级单元通讯同步的电力电子变压器，用以解决现有技术光纤接口多，占用资源多的问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提出了一种多级单元通讯同步的电力电子变压器，每个单元具有高频变压器，以及高频变压器的原边电路和副边电路，以及：
[0009]一个主控制器、N个原边控制器和N个副边控制器；
[0010]每个单元对应一个原边控制器和一个副边控制器，原边控制器用于与原边电路进行交互和控制，副边控制器用于与副边电路进行交互和控制；
[0011]所述主控制器与原边控制器之间设有串行通讯通道，原边控制器与副边控制器之
间也设有串行通讯通道；所述串行通讯通道为光纤通道。
[0012]进一步的，通过曼彻斯特编码对串行通讯的数据进行编码。
[0013]进一步的，原边控制器开始接收到主控制器的控制数据后，置位其同步信号，并且直接转发所述控制数据到副边控制器；原边控制器接收完毕后，拉低其同步信号；
[0014]副边控制器开始接收到原边控制转发的控制数据时，置位其同步信号；副边控制器接收完毕后，拉低其同步信号。
[0015]进一步的，原边控制器以其同步信号的下降沿为基准，进行PWM控制；副边控制器以其同步信号的下降沿为基准，进行PWM控制。
[0016]进一步的，对于原边/副边控制，开始接收数据时，接收标志位Flag_rx置“1”，接收完毕后，接收标志位Flag_rx置“0”，设置接收寄存器reg1存储读取标志位，以reg1＝“10”作为接收完毕的标志；开始发送数据时，发送标志位Flag_tx置“1”，接收完毕后，读取标志位Flag_tx置“0”，设置接收寄存器reg2存储发送标志位，以reg2＝“10”作为发送完毕的标志。
[0017]本专利技术还提供了一种多级单元通讯同步的电力电子变压器，每个单元具有高频变压器，以及高频变压器的原边电路和副边电路，以及：
[0018]主控制器、N个原边控制器和N个副边控制器；
[0019]每个单元对应一个原边控制器和一个副边控制器，原边控制器用于与原边电路进行交互和控制，副边控制器用于与副边电路进行交互和控制；
[0020]所述主控制器与副边控制器之间设有串行通讯通道，原边控制器与副边控制器之间也设有串行通讯通道；所述串行通讯通道为光纤通道。
[0021]进一步的，通过曼彻斯特编码对串行通讯的数据进行编码。
[0022]进一步的，副边控制器开始接收到主控制器的控制数据时，置位其同步信号，并且直接转发所述控制数据到原边控制器；副边控制器接收完毕后，拉低其同步信号；
[0023]原边控制器开始接收到副边控制转发的控制数据后，置位其同步信号；原边控制器接收完毕后，拉低其同步信号。
[0024]进一步的，原边控制器以其同步信号的下降沿为基准，进行PWM控制；副边控制器以其同步信号的下降沿为基准，进行PWM控制。
[0025]进一步的，对于原边/副边控制，开始接收数据时，接收标志位Flag_rx置“1”，接收完毕后，接收标志位Flag_rx置“0”，设置接收寄存器reg1存储读取标志位，以reg1＝“10”作为接收完毕的标志；开始发送数据时，发送标志位Flag_tx置“1”，接收完毕后，读取标志位Flag_tx置“0”，设置接收寄存器reg2存储发送标志位，以reg2＝“10”作为发送完毕的标志。
[0026]本专利技术的的有益效果是：首先，通过主控制器、原边/副边控制器的通讯布局方式，减少了光纤和接口，以及主控制器的资源消耗，降低了成本。
[0027]再者，采用曼彻斯特编码方式，能够包含时钟信息，进一步减少光纤接口数量。
[0028]进一步的，由于原边/副边控制器直接转发来自于主控制器的数据，通过各自的同步信号可以同步各自单元的数据收发，因此也就方便的实现各级单元之间的数据收发的同步。
[0029]而且，同步信号还能够用于实现原副边控制器PWM信号的同步。
附图说明
[0030]图1是多级单元拓扑；
[0031]图2是本专利技术的通讯结构图；
[0032]图3是曼彻斯特编码示意图；
[0033]图4是数据收发同步示意图。
具体实施方式
[0034]本实施例以Boost+DAB结构的电力电子变压器为例进行介绍，需要说明的是，本专利技术的技术方案可以应用于其他类型的电力电子变换器。
[0035]如图2所示为本实施例的电路原理图。其中，电力电子变压器的结构与图1相同，不再赘述。图2中展示了相关控制部件，包括主控制器、原边控制器和副边控制器。每个DC/DC单元设置一个原边控制器和一个副边控制器；原边控制器用于控制Boost电路和原边变换器，采集输入电压电流；副边控制器用于控制副边控制器，采用输出电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多级单元通讯同步的电力电子变压器，其特征在于，每个单元具有高频变压器，以及高频变压器的原边电路和副边电路，以及：一个主控制器、N个原边控制器和N个副边控制器；每个单元对应一个原边控制器和一个副边控制器，原边控制器用于与原边电路进行交互和控制，副边控制器用于与副边电路进行交互和控制；所述主控制器与原边控制器之间设有串行通讯通道，原边控制器与副边控制器之间也设有串行通讯通道；所述串行通讯通道为光纤通道。2.根据权利要求1所述的多级单元通讯同步的电力电子变压器，其特征在于，通过曼彻斯特编码对串行通讯的数据进行编码。3.根据权利要求2所述的多级单元通讯同步的电力电子变压器，其特征在于，原边控制器开始接收到主控制器的控制数据后，置位其同步信号，并且直接转发所述控制数据到副边控制器；原边控制器接收完毕后，拉低其同步信号；副边控制器开始接收到原边控制转发的控制数据时，置位其同步信号；副边控制器接收完毕后，拉低其同步信号。4.根据权利要求3所述的多级单元通讯同步的电力电子变压器，其特征在于，原边控制器以其同步信号的下降沿为基准，进行PWM控制；副边控制器以其同步信号的下降沿为基准，进行PWM控制。5.根据权利要求2所述的多级单元通讯同步的电力电子变压器，其特征在于，对于原边/副边控制，开始接收数据时，接收标志位Flag_rx置“1”，接收完毕后，接收标志位Flag_rx置“0”，设置接收寄存器reg1存储读取标志位，以reg1＝“10”作为接收完毕的标志；开始发送数据时，发送标志位Flag_tx置“1”，接收完毕后，读取标志位Flag_tx置“0”，设置接收寄存器reg2存储发送标志位，以reg2＝“10”作为发送完毕的标志。6.一种多级...

【专利技术属性】
技术研发人员：高树同，王留菊，张龙，程铁汉，郑泽东，陈丽莎，
申请(专利权)人：北京平高清大科技发展有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：