專利名稱：主控制裝置和電力電子系統(tǒng)的控制系統(tǒng)及電力電子系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力電子領(lǐng)域。本實(shí)用新型特別涉及一種用于電力電子系統(tǒng) (power electronic system)的控制系統(tǒng)的主控制裝置、控制系統(tǒng)以及電力電子系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電力電子系統(tǒng)可以是大功率整流器或SVC(Static Var Compensator，靜態(tài)無(wú)功 (伏安無(wú)功功率)補(bǔ)償器)，其尺寸可長(zhǎng)達(dá)若干米。因此，例如，可以控制功率半導(dǎo)體的開關(guān) 或執(zhí)行測(cè)量任務(wù)的電力電子系統(tǒng)的控制組件相互之間的距離可能很大。然而，存在對(duì)控制 組件之間的通訊速度的高度需要。例如測(cè)量值的分配或功率半導(dǎo)體的開關(guān)的同步，這些任 務(wù)不得不在幾微秒之內(nèi)執(zhí)行。電力電子系統(tǒng)內(nèi)部的通訊線經(jīng)常處于嘈雜的環(huán)境中，這是因?yàn)樗鼈兂尸F(xiàn)在強(qiáng)電磁 場(chǎng)中，可容易受到電磁干擾。因此，通訊可能經(jīng)常被干擾，數(shù)據(jù)可能崩潰。由此不得不反復(fù) 地提交數(shù)據(jù)，這有可能造成電力電子系統(tǒng)內(nèi)通訊速度降低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是增加電力電子系統(tǒng)的控制組件之間的通訊速度。此目的由獨(dú)立權(quán)利要求的主題予以解決。根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求本實(shí)用新型的示例實(shí) 施例是明顯的。本實(shí)用新型的第一方面涉及一種用于電力電子系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的主控制裝置。根據(jù)本實(shí)用新型的示例實(shí)施例，主控制裝置包括控制單元和通信單元?？刂茊卧?適于產(chǎn)生用于電力電子系統(tǒng)的局部控制裝置的控制信號(hào)，以及通信單元適于將控制信號(hào)轉(zhuǎn) 換為光控制信號(hào)，并通過(guò)光通信線將光控制信號(hào)發(fā)送到局部控制裝置。用于電力電子系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的主控制裝置可包括通信單元，該通信單元適于 通過(guò)在光通信線上的光控制信號(hào)與控制系統(tǒng)的其它組件通信，所述其它組件例如局部控制 裝置，該通信單元不易受到電力電子系統(tǒng)中的電磁環(huán)境的攻擊。控制單元或通信單元可分別是控制裝置或通信裝置，包括多個(gè)電氣和電子組件， 該電氣和電子組件容置在一個(gè)殼體中或者安裝在一個(gè)板或一些空間相鄰的板上或者設(shè)置 在遠(yuǎn)程IO配置中。主控制裝置可包括多個(gè)電氣和電子組件，這些電氣和電子組件容置在一個(gè)控制面 板中，并可適于控制多個(gè)遠(yuǎn)離主控制裝置的局部控制裝置，并且與這些局部控制裝置進(jìn)行
通{曰。僅通過(guò)光通信線與局部控制裝置連接的主控制裝置可與局部控制裝置電分離。這 可具有主控制裝置與局部控制裝置的高度隔離(galvanic isolation)的優(yōu)點(diǎn)，即使在電力 電子系統(tǒng)或局部控制裝置的組件損壞的情況下，這也能夠降低主控制裝置發(fā)生故障的可能 性。例如，即使局部控制裝置面臨由故障半導(dǎo)體產(chǎn)生的非常大的電流或電壓，這些大電流和 電壓也不可能通過(guò)具有非常高電阻的光通信線傳導(dǎo)到主控制裝置。[0012]根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，控制單元可適于執(zhí)行時(shí)間臨界任務(wù)。時(shí)間臨界任務(wù)可 以是在毫秒甚至微秒范圍內(nèi)的通信周期時(shí)間的任務(wù)(例如接收、處理和發(fā)送信息)。時(shí)間臨 界任務(wù)被稱為快速任務(wù)。沒(méi)有任何時(shí)間臨界任務(wù)可被稱為慢速任務(wù)。主控制裝置可以在一 個(gè)控制器上組合像模擬信號(hào)調(diào)節(jié)、過(guò)程數(shù)值控制、半導(dǎo)體的門點(diǎn)火和保護(hù)的快速任務(wù)，以及 如根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)PLC(可編程邏輯控制器)系統(tǒng)和各種通信接口 /協(xié)議所已知的慢速任務(wù)功能。 中斷周期從20us直至200ms或更大。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，主控制裝置適于與多個(gè)局部控制裝置通信，其中控制 單元適于控制多個(gè)可能遠(yuǎn)離該控制單元的局部控制裝置，其中通信單元可適于將控制信號(hào) 轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并將光信號(hào)發(fā)送到多個(gè)局部控制裝置。光通信線上的通信可以是發(fā)送和/或接收光信號(hào)。通信單元可適于接收來(lái)自于局 部控制裝置的光響應(yīng)信號(hào)以處理光控制信號(hào)，也可適于發(fā)送另外的光控制信號(hào)以響應(yīng)所接 收的光控制信號(hào)。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，控制單元是可編程的?？刂茊卧母鞣N任務(wù)，例如快速 任務(wù)和慢速任務(wù)，可以VHDL、Matlab/Simulink和/或控制生成器予以編程。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，通信單元包括光通信模塊，其中光通信模塊適于通過(guò) 協(xié)議在光通信線上與局部控制裝置通信。協(xié)議可以是標(biāo)準(zhǔn)或特定協(xié)議。例如，主控制裝置 可通過(guò)特定ABB電力鏈路協(xié)議與局部控制裝置通信。另外或可替換地，主控制裝置可通過(guò) 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議(例如以太網(wǎng))與其他局部控制裝置通信。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，光通信線可包括玻璃纖維。主控制裝置可包括多個(gè)光通信模塊?，F(xiàn)場(chǎng)連接，例如從主控制裝置到局部控制裝 置的連接，可通過(guò)各自的信號(hào)或冗余的纖維光鏈路(電力鏈路路)來(lái)實(shí)現(xiàn)，以增加EMC(電 磁兼容)抗擾性和為過(guò)程信號(hào)增加額外的絕緣級(jí)。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，多個(gè)光通信模塊的一些或全部可同樣地設(shè)計(jì)為光通信 模塊。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，通信單元包括總線通信模塊，其中總線通信模塊適于 通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)總線協(xié)議將主控制裝置鏈接到通信總線。至通信總線的鏈接可通過(guò)電通信來(lái)完 成。例如主控制裝置可被連接或鏈接到另一主控制裝置、HMI (人機(jī)接口)、現(xiàn)場(chǎng)總線、因特 網(wǎng)或工業(yè)以太網(wǎng)。本實(shí)用新型的另一方面涉及一種用于電力電子系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，該控制系統(tǒng)包括如上下文中所描述的主控制裝置根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，控制系統(tǒng)包括多個(gè)光通信線和多個(gè)局部控制裝置，其 中控制系統(tǒng)的主控制裝置適于在多個(gè)光通信線上與多個(gè)局部控制裝置通信。局部控制裝置可遠(yuǎn)離主控制裝置，在由該局部控制裝置控制的電力電子系統(tǒng)的一 部分附近，例如由該局部控制裝置控制的功率半導(dǎo)體。局部控制裝置可以在局部控制面板 上實(shí)現(xiàn)，該局部控制裝置的組件可被容置在一個(gè)殼體中或可安裝在附連到該局部控制面板 或者容置在該局部控制面板中的一個(gè)板上，或者設(shè)置在遠(yuǎn)程IO配置中。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，控制系統(tǒng)的光通信線是光纖光連接。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，多個(gè)局部控制裝置的一些或全部包括光通信模塊以建 立與主控制裝置的光通信。[0027]多個(gè)局部控制裝置中的一些或全部可以同樣地設(shè)計(jì)或制造為主控制裝置的光通 信模塊。光通信模塊的一些或全部可適于通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)或特定通信協(xié)議彼此通信。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，光通信線包括主控制通信線，其中主控制裝置適于通 過(guò)主控制通信線與另一主控制裝置通信。主控制裝置的通信單元可適于與另一主控制裝置 的另一通信單元通信，該另一主控制裝置可以是電力電子系統(tǒng)的另外的主控制裝置，例如 第二冗余主控制裝置，其適于在主控制裝置產(chǎn)生內(nèi)部故障的情況下接管該主控制裝置的作 用。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，控制系統(tǒng)的局部控制裝置之一可以是門點(diǎn)火單元。主 控制裝置可適于通過(guò)一條或多條光通信線來(lái)控制門點(diǎn)火單元，并且門點(diǎn)火單元可適于調(diào)制 電力半導(dǎo)體的門點(diǎn)火脈沖。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，控制系統(tǒng)的控制裝置之一可以是脈沖延遲單元。主控 制裝置可適于通過(guò)一個(gè)或多條光通信線來(lái)控制脈沖延遲單元，并且脈沖延遲單元可適于延 遲或重復(fù)電力半導(dǎo)體的門點(diǎn)火脈沖。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，控制系統(tǒng)包括起動(dòng)單元，該起動(dòng)單元可以是控制系統(tǒng) 的局部控制裝置。主控制裝置可適于通過(guò)光通信線之一向起動(dòng)單元發(fā)送起動(dòng)信號(hào)。起動(dòng)信 號(hào)可包括主控制裝置的輸入信號(hào)、輸出信號(hào)和處理信號(hào)中的至少一個(gè)。起動(dòng)信號(hào)可包括數(shù) 字和/或模擬信號(hào)。起動(dòng)單元可適于監(jiān)視遠(yuǎn)程的來(lái)自于主控制裝置的起動(dòng)信號(hào)。本實(shí)用新型的另外方面涉及一種電力電子系統(tǒng)，其包括上下文中所描述的控制系 統(tǒng)。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，電力電子系統(tǒng)可以是大功率整流器或靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償
ο根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，控制系統(tǒng)可適于對(duì)電力電子系統(tǒng)的晶閘管進(jìn)行切換。參考下文所描述的實(shí)施例，本實(shí)用新型的這些和其他方面將是明顯的，并對(duì)其予 以解釋。

下面，參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的示例實(shí)施例的電力電子系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式
該圖示出了電力電子系統(tǒng)的控制系統(tǒng)10?？刂葡到y(tǒng)10包括具有通信單元14的主 控制裝置12，該通信單元14包括六個(gè)光通信模塊16a、16b、16c、16d、16e和16f。主控制裝 置12還包括控制單元18。主控制裝置12可以是AC 800PEC系列的控制器12，其例如被ABB用來(lái)控制整流器 和SVC系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)10的所有控制器組件可以建在局部(local)控制面板(或主控制 面板，如果合適)中或者部分如遠(yuǎn)程IO (局部控制裝置)那樣定位為接近于現(xiàn)場(chǎng)裝置，并可 通過(guò)光纖光冗余鏈路(fibre optical redundantlink)連接到控制器12。鄰接著控制硬件 像繼電器、保護(hù)繼電器、信號(hào)轉(zhuǎn)能器(transducer)、接觸器、MCB但不限制于這些的各種組 件放置在局部控制面板中。
6[0040]一個(gè)控制器12 (AC 800PEC)可以配置為控制一個(gè)12脈沖、兩個(gè)6脈沖或一個(gè)6脈
沖整流器。在一個(gè)控制器12中，慢速(PLC)和快速(控制和保護(hù))任務(wù)可與控制單元18結(jié) 合在一起。在控制單元18的慢速和快速任務(wù)中可以控制過(guò)程信號(hào)。在控制器12或控制單元18中，分別地，在IO級(jí)(level)上以<=Ims的分辨率 來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)事件記以時(shí)間戳?？刂破?2的實(shí)時(shí)時(shí)鐘可以在SNTP協(xié)議上經(jīng)由以太網(wǎng)連接與定 時(shí)服務(wù)器(即GPS時(shí)鐘)予以同步。在控制器12 (AC 800PEC)快速和慢速任務(wù)中控制各種過(guò)程信號(hào)或許是可能的。過(guò) 程信號(hào)控制可在ML/SL快速任務(wù)中予以實(shí)現(xiàn)，并可以包括用于12脈沖系統(tǒng)的平衡控制器 (通常被實(shí)現(xiàn)為PI控制器，但其他類型的控制器也可以)和主電流控制器(通常被實(shí)現(xiàn)為 PI控制器，但其他類型的控制器也可以)。如果操作2X6脈沖配置的整流器，那么平衡控 制器可被用作第二主控制器。ABB已證實(shí)的分散補(bǔ)償(tap up compension)可以是控制器12的電流控制算法的 一部分，以在OLTC分散(tapingup)期間減少電流。用于電弧爐的自適應(yīng)電壓和電流控制也能被實(shí)現(xiàn)，并可應(yīng)用于控制器12。分裂阿爾法控制(split alpha control)以減少整流器的無(wú)功功率損耗和閃爍的 功能也可應(yīng)用在控制器12中。在安裝冗余測(cè)量系統(tǒng)的情況下，即使當(dāng)主要測(cè)量系統(tǒng)故障時(shí)，控制器12在主和備 用測(cè)量系統(tǒng)之間的自動(dòng)切換可確保該系統(tǒng)可靠的操作和較少?zèng)_擊?？蓪⒃摽刂茖?shí)現(xiàn)為12 脈沖、2 X 6脈沖或1 X 6脈沖的操作。10(輸入/輸出)裝置或局部控制裝置分別與控制器12(AC 800PEC)沒(méi)有電連接 是可能的。所有現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)可被連接到IO裝置，并且IO裝置可經(jīng)由快速的單個(gè)或冗余的光 纖光電力鏈路(powerlink)或其他光連接連接到控制器12 (AC800PEC)。光纖光連接可由 P0F、HCS或玻璃纖維實(shí)現(xiàn)。為了在整流器和SVC系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)控制和保護(hù)，在AC 800PEC控制 器12之間通過(guò)單個(gè)或冗余的光纖光功率鏈路或其他光連接的快速(典型地IOOus和3. 2ms 周期時(shí)間)通信是可能的。通信單元14包括另兩個(gè)通信模塊20a，用于與AnyBus協(xié)議或CEX總線協(xié)議的通 信。通過(guò)模塊20a、20b，控制器12有可能在各種其它標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議(現(xiàn)場(chǎng)總線和/或以太 網(wǎng)、工業(yè)以太網(wǎng))上與其他控制器或上級(jí)控制系統(tǒng)通信。所使用的典型協(xié)議是Profibus DP Master or Slave、ProfiNet、Modbus RTU、ModbusTCP、ControlNet、通過(guò) OPC 的以太網(wǎng) MMS， 但不局限于這些協(xié)議。所有可用的AnyBus模塊都能夠予以實(shí)現(xiàn)，這確保了大的靈活性。光通信模塊16a連接到12條光通信線22上以用于將控制單元18產(chǎn)生的點(diǎn)火脈 沖(firing pulse)發(fā)送到 12 個(gè)門點(diǎn)火單元(gate firing unit)24(LTC 743)。每一個(gè)門 點(diǎn)火單元24可以被布置在一個(gè)大功率晶閘管的附近。大功率晶閘管可以是一個(gè)大功率整 流器的切換組件。大功率晶閘管的門極可連接到門點(diǎn)火單元的輸出，并且可由門點(diǎn)火單元 24所調(diào)制的點(diǎn)火脈沖進(jìn)行切換。由控制單元18產(chǎn)生的信號(hào)同步和控制門點(diǎn)火單元24的點(diǎn) 火脈沖，該信號(hào)通過(guò)光通信線22發(fā)送到門點(diǎn)火單元24。光通信模塊16b的輸出連接到四條雙向光通信線26，該雙向光通信線適于發(fā)送和 接收來(lái)自于脈沖延遲單元28的控制信號(hào)以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火脈沖的遠(yuǎn)程分配和脈沖延遲。脈沖延遲單元28可延遲或重復(fù)(duplicate)來(lái)自于控制單元18的點(diǎn)火脈沖，并可通過(guò)其它光通 信線30將這些脈沖發(fā)送到門點(diǎn)火單元32 (LTC 743)。最后，脈沖延遲單元28包括連接到光 通信線26的第一光通信單元34a，和連接到光通信線30的第二光通信單元34b。為了允許對(duì)整流器系統(tǒng)或通常對(duì)過(guò)程的某些操作，點(diǎn)火脈沖例如可被脈沖延遲單 元28手動(dòng)或自動(dòng)阻止。切斷門點(diǎn)火單元32的電源可以確保沒(méi)有脈沖能夠到達(dá)半導(dǎo)體。光模塊16b具有另外四個(gè)輸出，這些輸出連接到兩條雙向光通信線36a、36b。光 通信線36a和36b組成冗余PEC-PEC (電力鏈路)38。光通信模塊16c的12個(gè)輸出連接到六條雙向光通信線40，該雙向光通信線是另三 條PEC-PEC鏈路42。兩條光通信線形成了可以是主控制通信線38、42的冗余光鏈路。所有現(xiàn)場(chǎng)連接12、26可通過(guò)到控制器12的單個(gè)或冗余的光纖光鏈路(電力鏈路) 來(lái)實(shí)現(xiàn)，以增加EMC抗擾度并為過(guò)程信號(hào)增加特佳的絕緣級(jí)。四條快速PEC-PEC (九個(gè)用于主應(yīng)用)通信鏈路38、42可用于執(zhí)行控制器12和不 同單元的主裝置或另一控制器之間的直接數(shù)據(jù)交換。PEC-PEC鏈路38、42是與多路數(shù)據(jù)傳 輸?shù)墓怄溌?電力鏈路)連接。PEC-PEC鏈路38、42的刷新率被分成兩組。每條PEC-PEC 鏈路38、42每100 μ s傳輸7個(gè)雙字(浮點(diǎn)數(shù)(real) 32位)，每3. 2ms傳輸100個(gè)雙字(32 位整數(shù)(dint)32位)。鏈路38、42允許對(duì)運(yùn)行在相同系統(tǒng)上的各種單元之間的控制和保護(hù) 進(jìn)行協(xié)調(diào)。鏈路38、42可使整流器與SVC系統(tǒng)的連接能夠?qū)崿F(xiàn)以提高SVC系統(tǒng)的無(wú)功功率 控制，或?qū)⒄髌鲉卧B接到主控制器上以控制全部電壓、電流或功率等等。另外，F(xiàn)OCS可直接連接到控制器12，例如替代裝置58a……58d和16d……16f中 的一個(gè)。這可使來(lái)自FOCS的極其準(zhǔn)確且快速數(shù)字電流信號(hào)得以使用。光模塊16d的兩個(gè)輸出連接到雙向光通信線44，該雙向光通信線44連接到起動(dòng) (commissioning)單元46 (AC 800PEC RCI)。起動(dòng)單元46具有光通信模塊48，其適于建立 與主控制裝置12的光模塊的通信。在控制器12 (AC 800PEC)和起動(dòng)接口 46之間通過(guò)單個(gè) 光纖光電力鏈路連接44的快速通信是可能的?？刂破?2 (AC 800PEC)中所有可獲得的信號(hào)(普通的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，以及 處理過(guò)的信號(hào))可以路由到起動(dòng)接口單元46。裝置46允許這些信號(hào)在示波器或記錄器上 被監(jiān)視。此外，控制器12(AC800PEC)的所有可獲得的信號(hào)的選擇可以在意外(incident) 發(fā)生時(shí)寫入瞬時(shí)記錄器文件中。瞬時(shí)記錄器可以被用戶或手動(dòng)定義的異常情況觸發(fā)。該選 擇可以根據(jù)用戶的需要來(lái)修改。采樣率和預(yù)觸發(fā)的量可以由用戶定義。該文件允許在意外 發(fā)生后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?？梢允褂迷诠ぷ?on board)可配置的瞬時(shí)記錄器來(lái)分析系統(tǒng)的 數(shù)據(jù)。光模塊16d的另兩個(gè)輸出連接到雙向通信線50，該雙向通信線50連接到控制系統(tǒng) 10的模塊總線52上。光通信模塊16d的八個(gè)輸出連接到四條雙向光通信線54a上，該雙向光通信線54a 連接到輸入/輸出模塊58a的光通信模塊56a。輸入/輸出模塊58a可以是控制系統(tǒng)10的 裝置或單元，其適于通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)或特定通信電纜，例如電通信線，建立控制系統(tǒng)10或電力電 子系統(tǒng)的另一局部控制裝置的通信。光模塊16e的八個(gè)輸出通過(guò)四條雙向光通信線54b連 接到輸入/輸出模塊58b的光通信模塊56b。另外，光模塊16f的八個(gè)輸出通過(guò)四條雙向通 信線連接到輸入/輸出模塊58c的光通信模塊56c。光模塊16c的四個(gè)輸出和光通信模塊
816f的四個(gè)輸出通過(guò)四條雙向光通信線54c連接到另外輸入/輸出模塊58d的另外光通信 模塊56d上。10(輸入/輸出)裝置58a_58d或輸入/輸出模塊58a_58d，分別專門為惡劣的工 業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)，以及如同標(biāo)準(zhǔn)PLC的IO—樣與更高的電壓隔離。這可保證IO裝置的高絕
緣等級(jí)。為了增加安裝的可靠性以及人員和裝備的安全，可以選擇輸入/輸出模塊 58a-58d的所有數(shù)字輸入到累積或備用跳閘電路。此電路允許獨(dú)立于控制器的軟件應(yīng)用12 的主斷路器的硬接線跳閘。為了直接讀出3相CT和VT信號(hào)，所以可以使用所謂的CT/VT模塊。此裝置提供 信號(hào)調(diào)節(jié)和絕緣。CT/VT模塊可以連接到現(xiàn)場(chǎng)裝置和輸入/輸出模塊58a、58b、58c、58d(AC 800PEC Combi 10)。實(shí)現(xiàn)整流變壓器的一次側(cè)或二次側(cè)與VT模塊的同步是可能的。電壓信號(hào)通過(guò)VT 模塊和輸入/輸出模塊58a-58d(AC 800PEC Combi 10)讀出，并且在控制器12的快速任 務(wù)中或在IO裝置58a-58d上使用數(shù)字濾波器濾波。PLL電路被實(shí)現(xiàn)以確?？煽康耐?， 因此對(duì)半導(dǎo)體進(jìn)行安全點(diǎn)火。在欠壓或整個(gè)過(guò)程停止的條件下，在門控制單元中執(zhí)行續(xù)流 (freewheeling)電路以確保即使主電壓失效時(shí)電流也能夠繼續(xù)流動(dòng)。當(dāng)在無(wú)功負(fù)載上并行 運(yùn)行單元時(shí)可以主要使用這些特征。此外，整流器支路電流被監(jiān)視以檢測(cè)支路電流的損失。為了保護(hù)系統(tǒng)免受欠壓和/或過(guò)壓，可以執(zhí)行電壓監(jiān)督邏輯，其可以對(duì)門點(diǎn)火單 元采取直接動(dòng)作以觸發(fā)反向器(inverter)位置或續(xù)流順序。數(shù)字信號(hào)濾波在控制器12 (AC 800PEC)的快速任務(wù)中或在相應(yīng)FPGA的IO裝置 58a-58d(AC 800PEC Combi 10)級(jí)上執(zhí)行。平均值和RMS值的計(jì)算，以及從ACCT中導(dǎo)出具 有線化DC信號(hào)的可能性的DC電流信號(hào)，在控制器12 (AC 800PEC)的快速任務(wù)中執(zhí)行。P、 Q、Ah、Vh、Wh的計(jì)算也可以在快速任務(wù)中實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)組件的過(guò)電流保護(hù)可以用常規(guī)保護(hù)繼電器來(lái)完成，和/或在控制器12(AC 800PEC)的快速任務(wù)中實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)的各種保護(hù)(例如，過(guò)電流保護(hù)、欠壓保護(hù)、AC/DC接地故 障保護(hù)、過(guò)程接地故障保護(hù)等等)可以在AC 800PEC控制器12的快速任務(wù)中實(shí)現(xiàn)。由于能夠以高頻率采樣模擬值，所以AC/DC接地故障監(jiān)視可以通過(guò)控制器12中的 電流測(cè)量裝置和軟件邏輯來(lái)達(dá)到。為了估計(jì)在母線系統(tǒng)上或該過(guò)程中的接地故障，采用兩個(gè)或三個(gè)電壓換能器來(lái)測(cè) 量DC電壓，和在控制器12 (AC 800PEC)的軟件(例如快任務(wù)和/或慢任務(wù))中實(shí)現(xiàn)邏輯。為了保護(hù)并聯(lián)的整流器，采用特殊的反向電流保護(hù)繼電器或通過(guò)具有控制器12 的FOCS來(lái)實(shí)現(xiàn)反向電流保護(hù)?？梢酝ㄟ^(guò)HMI系統(tǒng)在局部控制面板的門上提供用戶接口。這可以通過(guò)觸摸屏面板 PC或過(guò)程面板來(lái)實(shí)現(xiàn)。HMI系統(tǒng)與OPC服務(wù)器的通信可以經(jīng)由現(xiàn)場(chǎng)總線(典型地但不限于 Comli、Modbus、ControlNet 或 Profibus)或者經(jīng)由以太網(wǎng) MMS 來(lái)完成。雖然在附圖和以上描述中詳細(xì)地圖示和說(shuō)明了本實(shí)用新型，這些圖示和說(shuō)明應(yīng)被 認(rèn)為是說(shuō)明性或示范性的，而不是限制性的；本實(shí)用新型不局限于所公開的實(shí)施例。所公開 的實(shí)施例的其他變體可以被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解和實(shí)施，并且通過(guò)學(xué)習(xí)附圖、說(shuō)明書和附加的權(quán)利要求能夠?qū)嵺`權(quán)利要求要求保護(hù)的本實(shí)用新型。在權(quán)利要求中，詞“包括”并不排 除其他元素或步驟，不定冠詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。單個(gè)處理器或控制器或其他單 元可以完成權(quán)利要求所記載的若干項(xiàng)功能。關(guān)于相互不同的從屬權(quán)利要求中記載的某些措 施的簡(jiǎn)單事實(shí)并不表明這些措施的結(jié)合不能有利地予以使用。權(quán)利要求中任何附圖標(biāo)記不 應(yīng)該被理解為是對(duì)范圍的限制。附圖標(biāo)記[0076]10控制系統(tǒng)[0077]12主控制裝置(AC 800PEC)[0078]14通信單元[0079]16a光通信模塊[0080]16b光通信模塊[0081]16c光通信模塊[0082]16d光通信模塊[0083]16e光通信模塊[0084]16f光通信模塊[0085]18控制單元[0086]20a通信模塊[0087]20b通信模塊[0088]22光通信線[0089]24門點(diǎn)火單元[0090]26光通信線[0091]28脈沖延遲單元[0092]30光通信線[0093]32門點(diǎn)火單元[0094]34a光通信模塊[0095]34b光通信模塊[0096]36a光通信線[0097]36b光通信線[0098]38PEC-PEC 鏈路[0099]40光通信線[0100]42PEC-PEC 鏈路
權(quán)利要求一種主控制裝置(12)，用于電力電子系統(tǒng)的控制系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述主控制裝置(12)包括控制單元(18)，通信單元(14)，其中所述控制單元(18)適于產(chǎn)生用于所述電力電子系統(tǒng)的局部控制裝置的控制信號(hào)；其中所述通信單元(14)適于將所述控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為光控制信號(hào)，并通過(guò)光通信線將所述光控制信號(hào)發(fā)送到所述局部控制裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的主控制裝置(12)， 其中所述控制單元(18)是可編程的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的主控制裝置，其中所述通信單元(14)包括光通信模塊(16a)，其中所述光通信模塊(16)適于按照協(xié)議通過(guò)所述光通信線與所述局部控制裝置通
4.如權(quán)利要求1到3之一所述的主控制裝置(12)，其中所述通信單元(14)包括總線通信模塊(20a)，其中所述總線通信模塊(20a)適于 按照標(biāo)準(zhǔn)總線協(xié)議將所述主控制裝置(12)鏈接到通信總線。
5.一種用于電力電子系統(tǒng)的控制系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括 根據(jù)權(quán)利要求1到4之一所述的主控制裝置(12)，多條光通信線(22)， 多個(gè)局部控制裝置(24)，其中，所述主控制裝置適于通過(guò)所述多條光通信線(22，26，38，42，44，50，54a,......d)與所述多個(gè)局部控制裝置通信。
6.如權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng)(10)， 其中所述光通信線(22)是光纖光連接。
7.如權(quán)利要求5或6所述的控制系統(tǒng)(10)，其中所述多個(gè)局部控制裝置中的每一個(gè)包括光通信模塊(34a)以建立與所述主控制 裝置(12)的光通信。
8.如權(quán)利要求5到7之一所述的控制系統(tǒng)(10)， 其中所述光通信線包括主控制通信線(38)，其中所述主控制裝置(12)適于通過(guò)所述主控制通信線(38)與另一主控制裝置通信。
9.如權(quán)利要求5到8之一所述的控制系統(tǒng)(10)，還包括 門點(diǎn)火單元(24)，其中所述主控制裝置(12)適于通過(guò)所述光通信線中的一條控制所述門點(diǎn)火單元 (24)，其中所述門點(diǎn)火單元(24)適于調(diào)制用于電力半導(dǎo)體的門點(diǎn)火脈沖。
10.如權(quán)利要求5到9之一所述的控制系統(tǒng)(10)，還包括 脈沖延遲單元(28)，其中所述主控制裝置(12)適于通過(guò)所述光通信線(26)中的一條控制所述脈沖延遲單元(28)，其中所述脈沖延遲單元(28)適于延遲或重復(fù)用于電力半導(dǎo)體的門點(diǎn)火脈沖。
11.如權(quán)利要求5到10之一所述的控制系統(tǒng)(10)，還包括 起動(dòng)單元(46)，其中所述主控制裝置(12)適于通過(guò)所述光通信線(44)中的一條將起動(dòng)信號(hào)發(fā)送到所 述起動(dòng)單元，其中所述起動(dòng)信號(hào)包括所述主控制裝置(12)的輸入信號(hào)、輸出信號(hào)和處理的信號(hào)中 的至少一個(gè)，其中所述起動(dòng)單元(46)適于監(jiān)視遠(yuǎn)程的來(lái)自于于所述主控制裝置(12)的所述起動(dòng)信號(hào)。
12.一種電力電子系統(tǒng)，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求5到11之一的控制系統(tǒng)(10)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種主控制裝置和電力電子系統(tǒng)的控制系統(tǒng)及電力電子系統(tǒng)。本實(shí)用新型所涉及的用于電力電子系統(tǒng)的控制系統(tǒng)(10)的主控制裝置(12)，其包括通信單元(16)，該通信單元(16)適于通過(guò)光通信線(22)、(26)、(44)、(54)借助光控制信號(hào)與控制系統(tǒng)的其他組件通信，例如局部控制裝置(24)、(28)、(56)，其不易受到在電力電子系統(tǒng)內(nèi)的電磁環(huán)境的攻擊。
文檔編號(hào)H02M7/02GK201654522SQ200920178010
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2009年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月26日
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