過Pl，D2，D3，M0SFET，D4，P2。當(dāng)電流方向友P2流向P1時，電流依次經(jīng)過P2，D5，D3，MOSFET, Dl，P1。因為使用了 NM0S管作為可控硅元件，其一旦正向?qū)ê蠓聪蛞部梢岳^續(xù)導(dǎo)通。為了使其完全可控，故串聯(lián)了 D9限制其電流流動方向。在通過上面描述的導(dǎo)通過程，可以一方面使得可以做到正向反向都可導(dǎo)通，一方面又使其完全可控，可以做到隨時關(guān)斷。P1，P3通過負載接入不同兩相供電線，P2，P4接入地線。這樣就實現(xiàn)了同一負載同時接入兩相供電線，可以在負載不均衡的情況下由一相供電線切換至另一相。通過控制兩個MOSFET門極的電平，保持其互斥，就可確保隨時只有一相供電。交換其電平關(guān)系，就可完成換相。三相僅是多一個開關(guān)單元，原理和上述描述沒有區(qū)別。
[0032]其中，換相器通信方式首先應(yīng)該對其各個換相器的編址方式進行規(guī)定。主控單元如果要對多個換相器進行管理則必須要通過類似地址編譯器的裝置連接多個換相器。為了方便主控單元進行編址，采用主控單元主動對換相其進行規(guī)定地址的方式。主控單元通過地址編譯器選通某一換相器之后，將其選通該換相器時采用的地址通過某一命令寫入改換相器。換相器將這個地址進行保存，作為其與主控單元的通信時的身份標識。
[0033]換相器可以接受以下命令。第一，接受主控單元的換相命令。第二，可以接受主控單元的負載功率查詢命令。在接收到主控單元的功率查詢命令之后將功率數(shù)據(jù)保持在與主控單元的通信主線上，并于功率數(shù)據(jù)中加上自己的地址。在主控單元發(fā)送接收完成信息后方解除保持。第三，接收主控單元關(guān)于該換相器目前工作相的查詢。在接收到主控單元的工作相令之后將工作相名稱保持在與主控單元的通信主線上，并于工作相名稱中加上自己的地址。在主控單元發(fā)送接收完成信息后方解除保持。另外的，主控單元應(yīng)該給裝置設(shè)定輸出為串行輸出或者并行輸出。換相器將這一參數(shù)保存并根據(jù)約定選擇輸出格式。
[0034]換相器的控制單元包括DSP以及控制電路組成。其管控A\D采樣以及開關(guān)電路的驅(qū)動信號。DSP輸出線控制三路MOSFET的門極觸發(fā)信號(經(jīng)過光耦隔離)與AD采樣。DSP輸入線為主控電路命令(如果需要減少整個裝置進出線可采用串行通訊)，主控線路選通線，現(xiàn)場控制命令輸入線。切換運作相僅需輸入需要切換至的相的名稱，對該相MOSFET進行觸發(fā)并停止另外兩相的觸發(fā)信號，完成之后修改運作相名稱以便主控單元查詢。在收到主控單元查詢負載功率命令后，調(diào)用A\D轉(zhuǎn)換器獲取電壓電流并計算出功率參數(shù)。保持在通訊線上或者通知主控單元準備接受并經(jīng)行串行輸出。
[0035]換相部分的控制結(jié)構(gòu)是，MOSFET由驅(qū)動電路提供直接的驅(qū)動信號，而驅(qū)動通過隔離連接至控制電路。由于兩個MOSFET的工作條件不可能做到電位一致，故需要相互隔離的電源。這包括相互隔離的VCC，相互隔離的GND。在不要求對等設(shè)計的情況下，控制電路可以與其中一路驅(qū)動電路共用一套電源，在要求對等設(shè)計的情況下，則只好對控制電路提供一套獨立的電源。隔離可以使用光耦，光耦僅需要可以承受驅(qū)動部分與控制電路之間的最大電壓差即可。一般的光耦都可以滿足要求。為了測量負載的工作情況，可通過一個互感線圈以及其調(diào)理電路從主回路中提取電壓電流信息，再通過AD轉(zhuǎn)換輸入控制電路。如果AD還要求獨立供電的話，則還需要一套獨立電源。
[0036]本發(fā)明所述換相器的控制方法如圖3所示。上級主控單元對所有換相器發(fā)出初始化命令后，換相器內(nèi)部的DSP將存儲通信方式，再根據(jù)上步?jīng)Q定的串行還是并行通信方式接收并存儲自己被分配的通信地址。這時上位機可以給出一個初始工作相，如果不給出初始工作相則使用DSP內(nèi)部的程序提供的默認初始工作相。在這些初始化工作完成后則DSP開始對初始工作相的那一路控制電路給出觸發(fā)信號。觸發(fā)信號從DSP對應(yīng)管腳發(fā)出后經(jīng)過光耦靠近DSP —側(cè)形成電流，此電流通過光耦傳遞至光耦開關(guān)側(cè)以及該側(cè)的驅(qū)動電路形成觸發(fā)電壓提供給電力電子開關(guān)。電力電子開關(guān)連接至負載與該相電源線之間充作開關(guān)使用。當(dāng)開關(guān)收到觸發(fā)電壓即可導(dǎo)通，負載將可由該相電源線進行供電。當(dāng)收到換相命令時，則DSP停止其對應(yīng)相管腳的觸發(fā)信號，提供目標相對應(yīng)管腳的觸發(fā)信號。由上面說明可知這將停止目前相電力電子開關(guān)的導(dǎo)通開始目標相的導(dǎo)通，完成換相工作。當(dāng)收到查詢命令時，仍將保持目前相的觸發(fā)信號，同時DSP將調(diào)用A\D轉(zhuǎn)換器一直從互感器以及其調(diào)理電路中收到的負載工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，在DSP內(nèi)部進行處理并發(fā)送回上級單元。如果有通信故障或者有現(xiàn)場的某些換相的需求，則可通過現(xiàn)場控制線輸入信號進行強制換相。通過圖3可知，現(xiàn)場換相命令在下一次收到上位機的換相命令之前都將持續(xù)有效，故在上級主控模塊發(fā)生故障可能發(fā)出錯誤命令的情況下，可將該主控模塊進行停機或者切斷其發(fā)出信號的渠道，這樣換相器的導(dǎo)通工作不會受到影響，甚至可以進行手動的換相。
【主權(quán)項】
1.可通信的電力電子型換相器，其特征在于，包括依次連接的DSP，控制電路和電力電子開關(guān)，依次連接在DSP輸入端的A\D轉(zhuǎn)換器和互感器，以及為DSP和控制電路供電的供電模塊；電力電子開關(guān)的一端分別對應(yīng)連接供電系統(tǒng)的A、B、C三相，另一端連接設(shè)置有地線的負載；互感器設(shè)置在負載上； 互感器用于采集負載運行情況，并經(jīng)A\D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)送到DSP中； 控制電路用于對電力電子開關(guān)進行驅(qū)動控制； DSP用于根據(jù)負載運行情況控制電力電子開關(guān)，并與上級主控單元進行通信； 電力電子開關(guān)用于在DSP的控制負載在三相供電線與地線之間的通斷。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可通信的電力電子型換相器，其特征在于，每相對應(yīng)的電力電子開關(guān)包括五個整流二極管和一個MOSFET ; MOSFET的柵極連接控制電路中驅(qū)動電壓的正電壓端，源極連接控制電路中驅(qū)動電壓的地端以及整流二極管D4的陽極，漏極連接整流二極管D3的陰極，整流二極管D3的陽極分別連接整流二極管D2和D5的陰極，整流二極管D2的陽極連接整流二極管D1的陰極，整流二極管D5的陽極連接整流二極管D4的陰極，整流二極管D1和D4的陽極連接；整流二極管D1和D2之間設(shè)置連接對應(yīng)相的供電端，整流二極管D4和D5之間設(shè)置連接接地端。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可通信的電力電子型換相器，其特征在于，控制電路中設(shè)置有對應(yīng)每相供電電路的光耦隔離。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可通信的電力電子型換相器，其特征在于，所述的供電模塊包括若干相互獨立的隔離電源，隔離電源分別對應(yīng)為DSP和經(jīng)光耦隔離后的控制電路各部分供電。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可通信的電力電子型換相器，其特征在于，DSP設(shè)置有用于與主控單元的通訊線連接的輸入端口，以及與現(xiàn)場控制命令輸入線連接的輸入端口。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可通信的電力電子型換相器，其特征在于，互感器和A\D轉(zhuǎn)換器之間設(shè)置有模擬調(diào)理電路，用于對從采集到的負載運行電壓電流進行調(diào)理。7.可通信的電力電子型換相器控制方法，其特征在于，包括如下步驟， 步驟1，上級主控單元對換相器發(fā)出初始化命令，換相器內(nèi)部的DSP存儲上級主控單元規(guī)定的通信方式，再根據(jù)串行或并行的通信方式接收并存儲自己被分配的通信地址； 步驟2，DSP對初始工作相對應(yīng)的控制電路給出觸發(fā)信號，觸發(fā)信號經(jīng)控制電路形成觸發(fā)電壓提供給對應(yīng)的電力電子開關(guān)，使其導(dǎo)通，負載由初始工作相供電； 步驟3，獲取當(dāng)前工作相的狀態(tài)信息，當(dāng)DSP收到換相命令時，DSP停止當(dāng)前工作相的觸發(fā)信號，提供目標相對應(yīng)相的觸發(fā)信號，完成換相操作。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可通信的電力電子型換相器控制方法，其特征在于，步驟3具體包括如下步驟， 步驟3.1，判斷是否收到現(xiàn)場換相命令；是則停當(dāng)前相觸發(fā)，開始目標相觸發(fā)，并修改當(dāng)前工作相狀態(tài)信息；否則執(zhí)行步驟3.2 ; 步驟3.2，判斷是否收到上位機換相命令；是則停當(dāng)前相觸發(fā)，開始目標相觸發(fā)，并修改當(dāng)前工作相狀態(tài)信息；否則執(zhí)行步驟3.3 ; 步驟3.3，判斷時候收到查詢命令；是則保持當(dāng)前觸發(fā)信號，調(diào)用A\D轉(zhuǎn)換器輸出負載功率參數(shù)和工作相狀態(tài)信息；否則保持當(dāng)前觸發(fā)信號。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可通信的電力電子型換相器控制方法，其特征在于，步驟2中，所述的初始工作相由上位機給定，否則初始工作相為DSP內(nèi)部默認的初始工作相。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種可通信的電力電子型換相器及其控制方法，能夠與上級單元進行信息的自由實時交互，提供可靠的實時監(jiān)測，極大的提高了工作效率。所述換向器包括依次連接的DSP，控制電路和電力電子開關(guān)，依次連接在DSP輸入端的A\D轉(zhuǎn)換器和互感器，以及為DSP和控制電路供電的供電模塊；電力電子開關(guān)的一端分別對應(yīng)連接供電系統(tǒng)的A、B、C三相，另一端連接設(shè)置有地線的負載；互感器設(shè)置在負載上；互感器用于采集負載運行情況，并經(jīng)A\D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)送到DSP中；控制電路用于對電力電子開關(guān)進行驅(qū)動控制；DSP用于根據(jù)負載運行情況控制電力電子開關(guān)，并與上級主控單元進行通信；電力電子開關(guān)用于在DSP的控制負載在三相供電線與地線之間的通斷。
【IPC分類】H02J3/26
【公開號】CN105429160
【申請?zhí)枴緾N201511029802
【發(fā)明人】張杭, 王欣之, 白云飛
【申請人】中國西電電氣股份有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月31日