一种高压变频器功率单元单光纤环网通讯拓扑结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高压变频器功率单元单光纤环网通讯拓扑结构。
【背景技术】
[0002]随着高压变频器在电机控制中的广泛应用，高压变频器的控制技术渐进成熟。目前高压变频器均采用光纤通讯技术与变频器内部功率单元进行数据通讯，目前所采用的光纤通讯拓扑方案是高压变频器中每一个功率单元都与控制系统采用独立的光纤，但功率单元数量增加、光纤数量会成倍数递增，同时功率单元数量的增加造成光纤长度的增加对光纤通讯的可靠性又造成了一定的影响。
【发明内容】
[0003]本发明提出了一种高压变频器功率单元单光纤环网通讯拓扑结构，旨在解决高压变频器功率单元增加造成光纤数量增加、光纤增长造成成本增加、可靠性下降等问题。
[0004]为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现:
[0005]—种高压变频器功率单元单光纤环网通讯拓扑结构，变频器控制机仅需一个PWM板，PWM板光纤通讯模块的收发端口仅需3个，其特征在于，每一个光纤通讯模块收发端口的发送端分别与U、V、W相中的一个功率单元通过单光纤相连，其他功率单元与前一个功率单元通过单光纤连接;最后一个功率单元将光信号发送端口与PWM板光信号接收端口采用光纤连接，从而构成单光纤环网。
[0006]所述的光纤通讯模块包括数据采集端口、控制芯片、单元驱动、光纤通讯接口，所述的光纤通讯接口包括一个接收端口和一个发送端口，分别位于每个功率单元的接收端和发送端。
[0007]所述的变频器控制机包括一个PffM板、CPU板、模拟板、数字版、通讯板、电源板。
[0008]所述的光纤通讯模块或变频器控制机中的控制芯片为CPLD、FPGA、DSP、或单片机。
[0009]所述的高压变频器每相的功率单元数量大于等于I。
[0010]所述的拓扑结构可应用高压变频器设备但不限于此应用范围。
[0011]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0012]1、简化高压变频器控制系统，控制机只需与U、V、W相功率单元中的一个单元采用单光纤连接即可，无需控制机与每个单元都采用光纤连接。
[0013]2、由于功率单元之间的数据传输均通过功率单元逐级从控制机下发，因此，高压变频器设备光纤用量大大降低，设备成本大大降低。
[0014]3、由于光纤长度仅为相邻功率单元之间的距离，因此光纤长度的缩减提高了光纤通讯的可靠性，设备可靠性由此得到进一步提升。
【附图说明】
[0015]图1是原高压变频器功率单元光纤通讯拓扑结构图。
[0016]图2是本发明高压变频器功率单元单光纤环网通讯拓扑结构图。
[0017]图3是本发明高压变频器功率单元单光纤环网通讯拓扑结构传输原理图。
[0018]图4是功率单元光纤通讯模块的结构图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明的技术内容作进一步详细说明。
[0020]图1为原高压变频器功率单元光纤通讯拓扑结构，高压变频器控制机由3个PWM板、CPU板、模拟板、数字板、电源板构成，每个PffM板与变频器一相单元通过光纤连接，一相功率单元由I到N个功率单元构成，变频器由U、V、W三相单元;每一相单元与对应PffM板连接，每个单元有独立的光纤。
[0021]见图2、图3，高压变频器功率单元单光纤环网通讯拓扑结构及原理，变频器控制机仅需一个PWM板，光纤通讯仅需3个，分别与U、V、W相中的一个单元通过单光纤相连，其他功率单元与前一个功率单元通过单光纤连接，不在与PWM板单独通过光纤连接;最后一个功率单元的光信号发送端与控制机PWM的光信号接收端采用单光纤连接，从而构成单光纤环网。
[0022]图4为功率单元光纤通讯模块结构，所述的光纤通讯模块包括数据采集端口、控制芯片、单元驱动、光纤通讯接口，所述的光纤通讯接口包括一个接收端口和一个发送端口，分别位于每个功率单元的接收端和发送端。
[0023]如图3所示，变频器控制机仅需一个PWM板，只需通过3个光纤通讯模块，分别与U、V、W相中的一个功率单元通过单光纤相连，每个功率单元的两个单光纤连接处设有一个光信号收(发)端口，其他功率单元与前一个功率单元通过单光纤连接，不再与PWM板单独通过光纤连接;最后一个功率单元的光信号发送端与控制机PWM的光信号接收端采用单光纤连接。
[0024]高压变频器控制机PffM板采用单光纤(I根光纤)将PWM的光信号发送端与U、V、W相单个功率单元的光信号接收端口相连，其他功率单元与相邻功率单元采用单光纤相连，后末端功率单元的光信号通过发送端与控制机的PffM板的光信号接收端相连，通过此拓扑结构功率单元数据由控制系统下发并通过单元逐级下发到其他功率单元。此拓扑结构缩短了每个功率单元的通讯光纤，降低了设备成本、提高了光纤通讯可靠性，功率单元数量越多此拓扑作用越加明显。
[0025]所述的控制机是高压变频器的控制系统，主要用来进行数据处理、1控制、对外通讯、以及采用光纤通讯控制高压变频器功率单元；
[0026]所述的HVM板为控制机的组成部分，主要用来实现控制机与功率单元之间光纤通讯；
[0027]所述的功率单元是高压变频器的驱动装置，主要通过接收控制机下发的控制指令实现变压、变频输出；
[0028]所述的单光纤是高压变频器控制机与单元通讯的光纤，由于需要单根光纤因此称为单光纤。
[0029]由图1-图4可以看出，与原拓扑结构相比，采用单光纤环网通讯后，变频器控制机简化少了两个PWM板，PWM板上光纤端口简化仅需3对，功率单元光纤端口没有变化，光纤用量大大降低，仅需原拓扑结构中的第N个单元的光纤长度。
【主权项】
1.一种高压变频器功率单元单光纤环网通讯拓扑结构，变频器控制机仅需一个PWM板，PWM板光纤通讯模块的收发端口仅需3个，其特征在于，每一个光纤通讯模块收发端口的发送端分别与U、V、W相中的一个功率单元通过单光纤相连，其他功率单元与前一个功率单元通过单光纤连接;最后一个功率单元将光信号发送端口与PWM板光信号接收端口采用光纤连接，从而构成单光纤环网。2.根据权利要求1所述的一种高压变频器功率单元单光纤环网通讯拓扑结构，其特征在于，所述的光纤通讯模块包括数据采集端口、控制芯片、单元驱动、光纤通讯接口，所述的光纤通讯接口包括一个接收端口和一个发送端口，分别位于每个功率单元的接收端和发送端。3.根据权利要求1所述的一种高压变频器功率单元单光纤环网通讯拓扑结构，其特征在于，所述的变频器控制机包括一个PWM板、CPU板、模拟板、数字版、通讯板、电源板。4.根据权利要求2或3所述的一种高压变频器功率单元单光纤环网通讯拓扑结构，其特征在于，所述的光纤通讯模块或变频器控制机中的控制芯片为CPLD、FPGA、DSP、或单片机。5.根据权利要求1所述的一种高压变频器功率单元单光纤环网通讯拓扑结构，其特征在于，所述的高压变频器每相的功率单元数量大于等于I。6.根据权利要求1所述的一种高压变频器功率单元单光纤环网通讯拓扑结构，其特征在于，所述的拓扑结构可应用高压变频器设备但不限于此应用范围。
【专利摘要】本发明提出了一种高压变频器功率单元单光纤环网通讯拓扑结构，旨在解决高压变频器功率单元增加光纤数量及长度的增加造成成本增加、可靠性下降等问题。高压变频器控制机PWM板采用单光纤将PWM的光信号发送端与U、V、W相单个功率单元的光信号接收端口相连，其他功率单元与相邻功率单元采用单光纤相连，后末端单元的光信号发送端与控制机的PWM板的光信号接收端相连，通过此拓扑结构功率单元数据由控制系统下发并通过单元逐级下发到其他功率单元。此拓扑结构缩短了每个功率单元的通讯光纤，降低了设备成本、提高了光纤通讯可靠性，功率单元数量越多此拓扑作用越加明显。
【IPC分类】G08C23/06
【公开号】CN105551230
【申请号】CN201610124344
【发明人】李太峰, 曹鹏, 郝爽, 刘相鹤, 孙锡星, 刘洋, 白宏磊, 张丹
【申请人】辽宁荣信电气传动技术有限责任公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年3月4日