理器8进行同步和检测，不允许出现PffM上下桥同时导通的工况，在检测无误后将PWM信号再经信号调理电路9进行调理后送入PffM驱动接口电路12 ;信号处理电路9同时还接收PffM驱动接口电路12反馈的功率模块的故障信号送入驱动处理器8进行检测，不允许在故障信号使能时启动PWM脉冲，在检测的同时，驱动处理器8将电压、温度的A/D采集数据值和故障信号按异步串行通信协议进行帧组合，以固定长度，即固定周期发送给信号调理电路9进行适当调理后，由光纤发送连接器7进行电光转换后发送至光纤3上。
[0018]图4是本发明的异步串行通信协议示意图，串行异步通信要求高频时钟来完成编码和同步，可选用高速、高密度的FPGA (现场可编程门阵列)等编程器件来实现。
[0019]以400 μ s异步通信周期为固定帧长、2 μ s为I位占用周期为例，驱动处理器8内部逻辑将按周期要求组合起始位(共3位，固定为“000”，时间为6 μ s)、2路12位温度和I路12位直流电压采集数据，每个位之间设置I位故障插值(E)(共72位，36位数据，36位故障差值位，时间为144 μ S)、停止位(共3位，固定为“010”，时间为6 μ s)，剩余的时间采用固定的高电平和I位故障插值(E)混合的方式直到新的起始位出现。系统上电后前5秒，可设定故障插值(E)为逻辑1，之后释放。如此，主控处理器4在异步接收后，可依照数据帧中持续的逻辑I及起始位(000)来完成快速的周期性同步，如使用50MHz时钟进行同步接收；一旦同步完成，主控处理器4即可对直流母线电压反馈、温度反馈和故障反馈信号进行解析，相对而言，直流母线电压反馈、温度反馈的动态变化不如故障反馈信号高，因而一帧数据中获取的故障反馈信号的信息量客观，能满足系统的实时保护的要求。在故障插值(E)使能时，主控控制与驱动控制均可及时的响应和完成PffM封锁或其他保护动作，其中驱动处理器8会根据故障定时封锁PffM脉冲，指示错误，直到故障解除后恢复脉冲，指示正常；主控处理器4也可识别异步串行通信中断或错误的状态，及时进行故障保护和错误显示，并等待故障恢复后，恢复通信及指示正常。
【主权项】
1.一种针对多电平级联型高压变频器的光纤集成通信方法，其特征在于:提供一种针对多电平级联型变频器的光纤控制和通信方法，使用本发明方法，对一个全桥电路使用5条光纤实现直流母线电压反馈、温度反馈、故障反馈信号和PWM控制信号的传输，以实现多电平级联型高压变频器中控制系统的全面、快速、可靠的数据通信。2.一种针对多电平级联型高压变频器的光纤集成通信方法，其特征在于:直流母线电压反馈信号由电压传感器检测得到，温度反馈信号由温度传感器检测得到，故障反馈信号由IGBT驱动的故障反馈信号通过检测绝缘栅双极晶体管的电压和电流信号而得。3.一种针对多电平级联型高压变频器的光纤集成通信方法，其特征在于:驱动控制器的时钟由主控制器的时钟分频而得，从而保证了主控制器和驱动控制器时间的一致性。4.一种针对多电平级联型高压变频器的光纤集成通信方法，其特征在于:直流母线电压、温度和故障状态检测值通过各自的调理电路进入驱动控制器后，按照一定的通信协议再传送给主控制器，将直流母线电压、温度和故障状态检测值这三个弱电信号使用屏蔽线送入调理电路，可有效避免强电对其造成的干扰。5.根据权利要求1所述的针对多电平级联型高压变频器的光纤集成通信方法，包括以下步骤: (1)主控制器的工作主要是完成所有全桥电路的PWM信号的计算，同时接收由驱动控制器经光纤传输到的信号；在主控制器中，利用主控制器中内部时钟信号完成对全桥单元中的绝缘栅双极晶体管的温度信号、全桥单元中直流母线电压信号和全桥单元中的绝缘栅双极晶体管故障信号的同步和解析，判断系统是否出现全桥单元中的绝缘栅双极晶体管的温度过高、全桥单元中直流母线电压过压和全桥单元中的绝缘栅双极晶体管发生故障。根据发生温度过高、直流母线电压过高和绝缘栅双极晶体管故障的具体情况，主控制器进行PWM控制策略的快速调整或故障保护动作。 (2)驱动控制器的工作一方面是检测PWM脉冲是否发生半桥臂上下管同时导通，若上下管同时导通，则产生故障信号，封锁驱动控制器向全桥电路的PWM信号输出，若上下管未同时导通，则驱动控制器向全桥电路输出PffM信号；另一方面是对采集到的全桥单元中的绝缘栅双极晶体管的温度信号、全桥单元中直流母线电压信号和全桥单元中的绝缘栅双极晶体管故障信号，按照一定的时间周期，对各路信号进行排序，同时驱动控制器可根据故障状态进行可定时复位的快速保护，保证了系统安全稳定运行。在串行通信协议上，帧数据包含:3个起始位、12位直流母线电压采样值、2组12位温度采样值和3个停止位，以及一定数量的逻辑I ;在每个采样值、逻辑I的邻近位之间插入I位的故障反馈信号。数据位的总和固定，实现了异步通信的周期性，便于主控器对驱动控制器发送的帧数据解析。
【专利摘要】本发明涉及一种针对多电平级联型变频器的光纤控制和通信方法，本发明对一个全桥电路使用5条光纤实现直流母线电压反馈、温度反馈、故障反馈和PWM控制信号的传输，以实现多电平级联型高压变频器中控制系统的全面、快速、可靠的数据通信，其中，直流母线电压反馈、温度反馈、故障反馈信号按照一定协议使用一根光纤集成通信，大大减少了光纤使用数量，降低了多电平级联型高压变频器的成本和复杂度，实现了高性能的变频器输出控制和软硬件保护。本发明主控制器在完成逆变器全桥电路PWM信号计算的同时，接收由驱动控制器将直流母线电压反馈、温度反馈和故障反馈信号按照一定协议排序经光纤传输信号，在主控制器中完成对直流母线电压反馈、温度反馈和故障反馈信号的解析，进而对驱动控制器产生合适的信号。
【IPC分类】H02M1/092
【公开号】CN105048787
【申请号】CN201510312519
【发明人】张晓锋, 乔鸣忠, 沈兵, 夏益辉, 朱鹏, 魏永清, 叶小松, 吴振飞, 邢鸣, 庞玲玉
【申请人】江苏镇安电力设备有限公司, 张晓锋
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年6月9日