[实用新型]电力电子系统的控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子。本发明尤其涉及电力电子系统的控制系统以及电力电子系统。

背景技术

大型电力电子系统典型地包括多个执行不同控制功能的控制设备，这些控制功能例如电量的测量、模拟到数字转换、信号滤波、设定点处理、控制算法、脉冲宽度调制器、通用IO、电路保护、自我监督、供电设备、数据显示和输入设备等。因为大型电力电子系统会达到显著的尺寸，所以控制设备之间的距离可能长达数十米。

要建立专用设备之间的通信并且必须为大多数设备提供电能。此外，电力电子系统内的通信和供电线通常处于恶劣的环境中，因而易受电磁干扰。

发明内容

本发明的目的是提供一种电力电子系统的控制系统，其对电力电子系统附近的环境条件不太敏感。

根据本发明的一个实施例，模块化电力电子系统的控制系统包括主控制设备、多个局部控制设备和通信网络或通信链路，其中通信网络或通信链路适于在主控制设备和每个局部控制设备之间提供通信，其中每个局部控制设备适于控制模块化电力电子系统的电力电子模块。

为了获得简单的系统并避免复杂的通信路径，有关控制系统构造的结构可能需要仔细选择。此外，该构造并且尤其是连接控制系统各部分的连线的拓扑结构可能对控制系统的失效敏感性有很大影响。例如，如果数据沿复杂通信路径发送，由于恶劣的环境数据被修改的可能性会增大。

电力电子模块可以是可以包括一个或多个功率半导体的模块化电力电子设备的子系统。

控制系统可以包括一个主控制器或主控制设备和若干局部控制器或局部控制设备。电力电子系统的主控制器可以位于控制单元中。主控制器可以执行与整个系统相关的不能被分配到子系统的控制功能。局部控制器可以位于电力电子子系统或电力电子模块附近并且执行与这些子系统相关的控制功能。

每个局部控制器可以直接与主控制器或者与相同电力电子模块相关联的另一个局部控制器进行通信。为了进一步简化控制构造，不同电力电子模块的局部控制器之间可以不存在通信。

根据本发明的一个实施例，主控制设备和局部控制设备之间的通信是光通信。光通信不会被由电力电子系统产生的电磁场干扰。

根据本发明的一个实施例，主控制设备和每个局部控制设备经由光纤连接，其中主控制设备和每个局部控制设备适于通过光纤进行通信。因此主控制器和局部控制器之间的通信通过光纤而建立。这对电磁干扰产生了很强的免疫力。为了优化各控制设备之间的通信，本发明提出将光纤用于控制器之间的通信。

根据本发明的一个实施例，通信网络具有星形拓扑结构。与电力电子模块相关联的控制设备通过单一通信链路连接到主控制设备。

根据本发明的一个实施例，控制系统还包括为控制系统提供DC辅助电力的供电网络，其中主控制设备和局部控制设备连接到供电网络。供电网络可能具有280V DC加权电压。每个控制设备、主控制设备或局部控制设备都可以连接到供电网络。

根据本发明的一个实施例，供电网络具有星形拓扑结构。每个控制设备通过供电线连接到中央供电节点。

根据本发明的一个实施例，供电网络适于连接到电力电子系统的电源。

根据本发明的一个实施例，供电网络包括适于连接到电力电子系统的电源的辅助变压器，其中所述变压器适于产生AC辅助电力。变压器可以从电力电子系统的电源的三相400V AC辅助电力端口馈电。

根据本发明的一个实施例，电源包括整流器以从AC辅助电力产生DC辅助电力。DC辅助电力可以从AC辅助电力端口产生。例如供电网络的280V DC加权电压可以通过整流器和辅助变压器从来自电力电子系统的电源的三相400V AC电力产生。

根据本发明的一个实施例，供电网络包括辅助供电缓冲器，在来自电力电子系统的电源被中断的情况下，所述辅助供电缓冲器适于为该供电网络供电。在这样的中断期间，供电网络的电压允许降到90VDC。控制系统可以适于在供电网络所施加的宽的电压范围内工作。在这种情况下，连接到280V DC供电网络的所有设备都可以以低达90VDC的供电电压工作。

根据本发明的一个实施例，辅助供电缓冲器包括可由电力电子系统的电源充电的电容器。辅助供电缓冲器可以包括电容器。例如，供电网络的中央供电节点可以装备有或连接电容器。在辅助电力端口供应中断的情况下，电容器充当控制设备的辅助供电缓冲器。

根据本发明的一个实施例，主控制设备适于通过对辅助供电缓冲器的电压测量来检测电力电子系统的电源的中断。