基于光纤复用的数据传输系统和高压软起动控制系统的制作方法

1.本发明涉及电机驱动技术领域，具体涉及一种基于光纤复用的数据传输系统和高压软起动控制系统。


背景技术：

2.高压软起动器是一个标准的电机起动控制器，用来保护和控制中、高压交流电机。传统的高压软起动控制系统中，主控器通过触发脉冲发送光纤向每相晶闸管scr发送触发信号，驱动器通过导通反馈光纤向主控器发送导通反馈脉冲信号，以便判断scr是否导通。
3.但是传统的高压软起动控制系统中无法完成主控器与驱动器之间数据的交互，由于是高压系统，如果要进行数据交互，需要设置通讯光纤，从而完成主控器与驱动器数据交互时的信号隔离。但是，如果添加通讯光纤，光纤数量增多，会提高故障发生率，并且提高系统构建成本。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于光纤复用的数据传输系统和高压软起动控制系统，以解决现有技术中如果要进行主控器与驱动器之间的数据交互，需要添加通讯光纤，光纤数量增多，会提高故障发生率，并且提高系统构建成本的问题。
5.为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种基于光纤复用的数据传输系统，包括：可控硅触发板、驱动器、驱动电路、晶闸管接口、发送电路、光纤分配板；
7.所述光纤分配板包括：触发光纤组件和反馈光纤组件；
8.所述可控硅触发板分别与所述驱动器和所述发送电路相连；
9.所述驱动器通过所述触发光纤组件与主控器相连；
10.所述驱动器通过所述驱动电路与所述晶闸管接口相连；
11.所述发送电路通过所述反馈光纤组件与所述主控器相连；
12.所述驱动器用于根据所述主控器通过所述触发光纤组件发送的数据获取请求，通过所述驱动电路采集所述晶闸管接口连接的晶闸管对应的目标信息；
13.所述可控硅触发板用于接收所述驱动器发送的目标信息，并将所述目标信息通过所述发送电路和所述反馈光纤组件发送给所述主控器，实现所述主控器与所述晶闸管的数据交互。
14.进一步地，上述基于光纤复用的数据传输系统，还包括：导通反馈电路；
15.所述可控硅触发板通过所述导通反馈电路与所述反馈光纤组件相连；
16.所述反馈光纤组件与所述主控器相连；
17.所述主控器利用所述触发光纤组件向所述驱动器发送触发信号，以使所述驱动器通过所述驱动电路触发所述晶闸管接口连接的晶闸管；
18.所述晶闸管触发后，所述驱动器向所述可控硅触发板发送导通信号；
19.所述可控硅触发板通过所述导通反馈电路和所述反馈光纤组件向所述主控器发送导通反馈脉冲信号，以使所述主控器判断所述晶闸管是否导通。
20.进一步地，上述基于光纤复用的数据传输系统中，所述可控硅触发板的数量为至少一个；所述可控硅触发板、所述驱动器、所述驱动电路、所述发送电路、所述导通反馈电路和所述反馈光纤组件的数量相同，且一一对应；
21.每个所述可控硅触发板对应两个所述晶闸管接口和两个所述触发光纤组件，每个所述晶闸管接口连接一个晶闸管；两个所述晶闸管接口连接的两个晶闸管反向并联，作为一个晶闸管组合；
22.每个所述可控硅触发板对应的两个所述触发光纤组件和一个所述反馈光纤组件组成光纤集合，所述光纤分配板中包含的所述光纤集合的数量与所述可控硅触发板的数量相同，且一一对应。
23.进一步地，上述基于光纤复用的数据传输系统中，所述主控器发送所述数据获取请求的时刻为电压负半周延时预设时长，以实现所述数据获取请求发送与所述触发信号发送的光纤分时复用；
24.所有所述驱动器接收到所述主控器发送的数据获取请求的时刻相同，所有所述可控硅触发板根据预设排序依次向所述主控器发送所述目标信息，且所述预设排序中每两个相邻的所述可控硅触发板向所述主控器发送所述目标信息的时刻均相隔预设间隔时长。
25.进一步地，上述基于光纤复用的数据传输系统中，所述触发光纤组件包括：第一光纤收发器和第一电阻；
26.所述第一光纤收发器的第一端分别与所述第一电阻的第一端和电源相连；
27.所述第一光纤收发器的第二端分别与所述第一电阻的第二端、所述驱动器的第一端和所述可控硅触发板的接收端相连；
28.所述第一光纤收发器的第三端接地。
29.进一步地，上述基于光纤复用的数据传输系统中，所述驱动电路包括：第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、稳压二极管、mos管、第一二极管、第一电容和第二电容；
30.所述驱动器的第二端通过所述第二电阻分别与所述稳压二极管的第一端、所述第三电阻的第一端和所述mos管的第一端相连；
31.所述mos管的第二端通过所述第六电阻分别与所述第二电容的第一端和所述第七电阻的第一端相连；
32.所述第二电容的第二端和所述第七电阻的第二端均与所述电源相连；
33.所述mos管的第三端分别与所述第四电阻的第一端、所述第五电阻的第一端、所述第一电容的第一端和所述第一二极管的第一端相连；
34.所述第一二极管的第二端与所述晶闸管接口的第一端相连；
35.所述稳压二极管的第二端、所述第三电阻的第二端、所述第四电阻的第二端、所述第五电阻的第二端、所述第一电容的第二端和所述晶闸管接口的第二端均接地。
36.进一步地，上述基于光纤复用的数据传输系统中，所述发送电路包括：第八电阻、第九电阻和第一三极管；
37.所述第八电阻的第一端和所述第九电阻的第一端分别与所述可控硅触发板的发
送端相连；
38.所述第九电阻的第二端与所述第一三极管的第一端相连；
39.所述第八电阻的第二端和所述第一三极管的第二端均接地；
40.所述第一三极管的第三端分别与所述导通反馈电路和所述反馈光纤组件相连。
41.进一步地，上述基于光纤复用的数据传输系统中，所述反馈光纤组件包括：第二光纤收发器、第十电阻和第十一电阻；
42.所述第二光纤收发器的第一端分别与所述第十电阻的第一端和所述第十一电阻的第一端相连；
43.所述第十电阻的第二端和所述第十一电阻的第二端均与所述电源相连；
44.所述第二光纤收发器的第二端分别与所述第一三极管的第三端和所述导通反馈电路相连。
45.进一步地，上述基于光纤复用的数据传输系统中，所述导通反馈电路包括：第十二电阻、第十三电阻、第三电容和第二三极管；
46.所述可控硅触发板的开漏输出端分别与所述第十二电阻的第一端和所述第十三电阻的第一端相连；
47.所述第十二电阻的第二端与所述电源相连；
48.所述第十三电阻的第二端分别与所述第三电容的第一端和所述第二三极管的第一端相连；
49.所述第三电容的第二端和所述第二三极管的第二端均接地；
50.所述第二三极管的第三端分别与所述第一三极管的第三端和所述第二光纤收发器的第二端相连。
51.本发明还提供了一种高压软起动控制系统，包括：主控器和至少一组高压软起动控制组件；
52.所述高压软起动控制组件分别与所述主控器和交流电源相连；
53.所述高压软起动控制组件包括：晶闸管组合、rc电路和上述基于光纤复用的数据传输系统；所述高压软起动控制组件中的所述晶闸管组合的数量、所述rc电路的数量和所述基于光纤复用的数据传输系统的数量相同；
54.所述晶闸管组合包括两个反向并联的晶闸管；
55.所述晶闸管组合与所述rc电路并联；
56.所述晶闸管组合和所述主控器分别与所述基于光纤复用的数据传输系统相连；
57.所述晶闸管组合分别与所述主控器和交流电源相连。
58.一种基于光纤复用的数据传输系统和高压软起动控制系统，基于光纤复用的数据传输系统包括：可控硅触发板、驱动器、驱动电路、晶闸管接口、发送电路、光纤分配板；光纤分配板包括：触发光纤组件和反馈光纤组件；可控硅触发板分别与驱动器和发送电路相连；驱动器通过触发光纤组件与主控器相连；驱动器通过驱动电路与晶闸管接口相连；发送电路通过反馈光纤组件与主控器相连；驱动器根据主控器通过触发光纤组件发送的数据获取请求，通过驱动电路采集晶闸管接口连接的晶闸管对应的目标信息；可控硅触发板接收驱动器发送的目标信息，并将目标信息通过发送电路和反馈光纤组件发送给主控器，实现主控器与晶闸管的数据交互。采用本发明的技术方案，可以直接利用触发光纤组件和反馈光
纤组件实现晶闸管和主控器之间的数据交互，无需再设置通讯光纤，从而能够在不增加光纤数量的情况下实现通讯功能，使得故障发生率和系统构建成本降低。
59.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
60.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
61.图1是本发明的基于光纤复用的数据传输系统一种实施例提供的电路框图；
62.图2是图1中可控硅触发板的响应逻辑图；
63.图3是本发明的基于光纤复用的数据传输系统一种实施例提供的电路图；
64.图4是本发明的高压软起动控制系统一种实施例提供的电路框图；
65.图5是本发明的高压软起动控制系统一种实施例提供的光纤系统拓扑图；
66.图6是本发明的高压软起动控制系统一种实施例提供的主拓扑图。
具体实施方式
67.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
68.图1是本发明的基于光纤复用的数据传输系统一种实施例提供的电路框图，如图1所示，本实施例的基于光纤复用的数据传输系统包括：可控硅触发板101、驱动器102、驱动电路103、晶闸管接口104、发送电路105和光纤分配板106，其中，光纤分配板106包括：触发光纤组件1061和反馈光纤组件1062。可控硅触发板101分别与驱动器102和发送电路105相连；驱动器102通过触发光纤组件1061与主控器20相连；驱动器102通过驱动电路103与晶闸管接口104相连，以利用晶闸管接口104连接晶闸管30；发送电路105通过反馈光纤组件1062与主控器20相连。其中触发光纤组件1061和反馈光纤组件1062均是通过光纤与主控器20相连接的。
69.本实施例中，主控器20可以通过触发光纤组件1061向驱动器102发送数据获取请求，驱动器102根据该数据获取请求采集与晶闸管接口104相连的晶闸管30对应的目标信息，目标信息通过驱动电路103传输到驱动器102后，驱动器102将其发送到可控硅触发板101。可控硅触发板101可以通过发送电路105和反馈光纤组件1062将目标信息发送到主控器20，从而能够实现主控器20与晶闸管30之间的数据交互。其中目标信息可以包括：晶闸管30两端的管压降、与晶闸管30相连的rc电路(电阻
‑
电容电路)的电流和晶闸管30的温度等。
70.进一步地，本实施例的基于光纤复用的数据传输系统还包括：导通反馈电路107。可控硅触发板101可以通过导通反馈电路107与反馈光纤组件1062相连，以通过反馈光纤组件1062与主控器20相连。主控器20可以利用触发光纤组件1061向驱动器102发送触发信号，
以使驱动器102通过驱动电路103触发与晶闸管接口104相连的晶闸管30，然后驱动器102会向可控硅触发板101发送导通信号；可控硅触发板101接收到导通信号后，可以通过导通反馈电路107和反馈光纤组件1062向主控器20发送导通反馈脉冲信号，这样主控器20便可以判断出晶闸管30是否实现真实导通。
71.本实施例中，主控器20向驱动器102发送数据获取请求可以利用发送触发信号的触发光纤组件1061，可控硅触发板101向主控器20发送目标信息也可以利用发送导通反馈脉冲信号的反馈光纤组件1062，这样可以利用触发光纤组件1061和反馈光纤组件1062来实现通讯光纤组件的功能，实现了光纤复用的功能，无需再为了主控器20与晶闸管30之间的数据交互以及信号隔离来另外设置通讯光纤组件，这样不但能够节省系统构建的成本，还能避免因为光纤数量较多而对系统造成影响，降低了故障发生率。
72.进一步地，高压软起动控制系统中，两个反向并联的晶闸管30作为晶闸管组合进行工作，因此，本实施例的基于光纤复用的数据传输系统中，每个可控硅触发板101需要对应两个晶闸管30，并且这两个晶闸管30反向并联，因此，每个可控硅触发板101需要对应设置两个触发光纤组件1061和一个反馈光纤组件1062组成光纤集合，并且也需要设置两个晶闸管接口104与两个晶闸管30一一对应。两个触发光纤组件1061也是与两个晶闸管30一一对应的。另外，本实施例中可控硅触发板101的数量可以根据高压软起动控制系统中单组可控硅的数量来设置，可控硅触发板101的数量为至少一个，并且可控硅触发板101、驱动器102、驱动电路103、发送电路105、导通反馈电路107、光纤集合和晶闸管组合的数量相同，且一一对应。
73.进一步地，本实施例中，主控器20发送数据获取请求的时刻应为电压负半周延时预设时长，这样，可以保证在高压软起动控制系统中组件电压为负时，主控器20再发送通讯信号(即数据获取请求)，从而实现数据交互与触发信号对光纤集合的分时复用，确保数据交互时，晶闸管30不触发。其中，电压负半周延时预设时长中的预设时长优选为2.5ms。
74.进一步地，图2是图1中可控硅触发板的响应逻辑图，图2是以晶闸管组合以及可控硅触发板101的数量均为5为例，进行绘制的可控硅触发板101的相应逻辑图。其中，所有主控器20发送数据获取请求的时刻均相同，因此，所有驱动器102接收到数据获取请求的时刻也相同，并且所有可控硅触发板101需要根据预设排序向主控器20发送目标信息，预设排序中每两个相连的可控硅触发板101向主控器20发送目标信息的时刻均相隔预设间隔时长。如图2所示，tx_m为主控器20的主控器请求帧，可以看出发送数据获取请求的时刻，5组可控硅触发板101分别为1号站
‑
5号站，预设顺序也为预先排列的1
‑
5的顺序，其中，每组可控硅触发板101对应的顺序是根据主控器20发送数据获取请求时携带的主机数据包中定义的。1号站
‑
5号站的响应时序对应tx1
‑
tx5，rx_m为主控器20接收到5组可控硅触发板101发送的目标信息的时序，主控器20可以接收到5组时序连续且带间隔的目标信息。本实施例中，根据可控硅触发板101的站号不同，通讯时占用不同的时间窗口，达到5路分别响应，互不影响的效果，从而提高了数据传输的准确率。
75.进一步地，图3是本发明的基于光纤复用的数据传输系统一种实施例提供的电路图，如图3所示，本实施例的基于光纤复用的数据传输系统中，触发光纤组件1061包括：第一光纤收发器fr和第一电阻r1；驱动电路103包括：第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、稳压二极管dz、mos管q3、第一二极管d1、第一电容c1和
第二电容c2；发送电路105包括：第八电阻r8、第九电阻r9和第一三极管q1；反馈光纤组件1062包括：第二光纤收发器ft、第十电阻r10和第十一电阻r11；导通反馈电路107包括：第十二电阻r12、第十三电阻r13、第三电容c3和第二三极管q2；驱动器102为图3中的芯片u1，芯片u1的引脚包括：nc、vcc、outb、nc、ina、gnd、inb。
76.第一光纤收发器fr的第一端分别与第一电阻r1的第一端和电源(5v
‑
1)相连；第一光纤收发器fr的第二端分别与第一电阻r1的第二端、驱动器102的第一端(即芯片u1的引脚ina)和可控硅触发板101的接收端相连；第一光纤收发器fr的第三端接地。
77.驱动器102的第二端(即芯片u1的引脚)通过第二电阻r2分别与稳压二极管dz的第一端、第三电阻r3的第一端和mos管q3的第一端相连；mos管q3的第二端通过第六电阻r6分别与第二电容c2的第一端和第七电阻r7的第一端相连；第二电容c2的第二端和第七电阻r7的第二端均与电源(vcc)相连；mos管q3的第三端分别与第四电阻r4的第一端、第五电阻r5的第一端、第一电容c1的第一端和第一二极管d1的第一端相连；第一二极管d1的第二端与晶闸管接口104的第一端相连；稳压二极管dz的第二端、第三电阻r3的第二端、第四电阻r4的第二端、第五电阻r5的第二端、第一电容c1的第二端和晶闸管接口104的第二端均接地。
78.第八电阻r8的第一端和第九电阻r9的第一端分别与可控硅触发板101的发送端相连；第九电阻r9的第二端与第一三极管q1的第一端相连；第八电阻r8的第二端和第一三极管q1的第二端均接地；第一三极管q1的第三端分别与第二三极管q2的第三端和第二光纤收发器ft的第二端相连；第二光纤收发器ft的第一端分别与第十电阻r10的第一端和第十一电阻r11的第一端相连；第十电阻r10的第二端和第十一电阻r11的第二端均与电源(5v
‑
1)相连。
79.可控硅触发板101的开漏输出端分别与第十二电阻r12的第一端和第十三电阻r13的第一端相连；第十二电阻r12的第二端与电源(5v
‑
1)相连；第十三电阻r13的第二端分别与第三电容c3的第一端和第二三极管q2的第一端相连；第三电容c3的第二端和第二三极管q2的第二端均接地。图3中，uart_t为利用通用异步收发传输器进行发送，uart_r为利用通用异步收发传输器进行接收。
80.进一步地，本实施例中，第一光纤收发器fr的型号优选为hfbr
‑
2521z，第二光纤收发器ft的型号优选为hfbr
‑
1521z，驱动器102的型号优选为ixdf602sia。
81.本实施例的基于光纤复用的数据传输系统包括：可控硅触发板101、驱动器102、驱动电路103、晶闸管接口104、发送电路105、光纤分配板106；光纤分配板106包括：触发光纤组件1061和反馈光纤组件1062。驱动器102根据主控器20通过触发光纤组件1061发送的数据获取请求，通过驱动电路103采集晶闸管接口104连接的晶闸管30对应的目标信息；可控硅触发板101接收驱动器102发送的目标信息，并将目标信息通过发送电路105和反馈光纤组件1062发送给主控器20，实现主控器20与晶闸管30的数据交互。采用本实施例的技术方案，可以直接利用触发光纤组件1061和反馈光纤组件1062实现晶闸管30和主控器20之间的数据交互，实现光纤复用功能，无需再设置通讯光纤，从而能够在不增加光纤数量的情况下实现通讯功能，使得故障发生率和系统构建成本降低。
82.对应于本发明实施例提供的基于光纤复用的数据传输系统，本申请还提供了高压软起动控制系统。
83.图4是本发明的高压软起动控制系统一种实施例提供的电路框图，如图4所示，本实施例的高压软起动控制系统包括：主控器20和至少一组高压软起动控制组件1。高压软起动控制组件1分别与主控器20和交流电源40相连，其中，交流电源优选为ac10kv，50hz的高压交流电源。高压软起动控制组件1包括：晶闸管组合11、rc电路12和上述实施例所述的基于光纤复用的数据传输系统10。其中，晶闸管组合11包括两个反向并联的晶闸管。晶闸管组合11和主控器20分别与基于光纤复用的数据传输系统10相连；晶闸管组合11分别与主控器20和交流电源40相连。本实施例中，每组高压软起动控制组件1中的晶闸管组合11的数量、rc电路12的数量和基于光纤复用的数据传输系统10的数量相同。本实施例中，主控器20优选为高压软起动器。
84.图6是本发明的高压软起动控制系统一种实施例提供的主拓扑图，如图6所示，本实施例以高压软起动控制组件1的数量为3组，每组高压软起动控制组件1中晶闸管组合11的数量、rc电路12的数量和基于光纤复用的数据传输系统10的数量均为5为例。基于光纤复用的数据传输系统10并未在图6中示出，但是根据上述实施例中的内容，可以得知基于光纤复用的数据传输系统10与其他组件的连接关系，本实施例不再赘述。
85.图5是本发明的高压软起动控制系统一种实施例提供的光纤系统拓扑图，如图5所示，da1
‑
da5、db1
‑
db5、dca
‑
dc5均为驱动器102；opf_a、opf_b、opf_c为每组高压软起动控制组件1中的光纤分配板；scr_a1
‑
scr_a5、scr_b1
‑
scr_b5、scr_c1
‑
scr_c5均为每组高压软起动控制组件1中的晶闸管组合11。
86.本实施例中，发送光纤与基于光纤复用的数据传输系统10中的触发光纤组件相连，接收光纤与基于光纤复用的数据传输系统10中的反馈光纤组件相连。
87.以3组高压软起动控制组件1为例，scic_tx信号为主控器20的请求发送信号，通过scic_sel[0]，scic_sel[1]，scic_sel[2]对scic_tx信号进行调制，en_pwm0为运行信号，rst为硬件复位信号，pwm_out0.‑
pwm_out[5]为脉冲触发信号，发送光纤hdl程序为：
[0088]
assign pwm_out[0]＝(！en_pwm0&rst)？(pwm_in[0]):scic_tx|scic_sel[0]；
[0089]
assign pwm_out[1]＝(！en_pwm0&rst)？(pwm_in[1]):6'b1；
[0090]
assign pwm_out[2]＝(！en_pwm0&rst)？(pwm_in[2]):scic_tx|scic_sel[1]；
[0091]
assign pwm_out[3]＝(！en_pwm0&rst)？(pwm_in[3]):6'b1；
[0092]
assign pwm_out[4]＝(！en_pwm0&rst)？(pwm_in[4]):scic_tx|scic_sel[2]；
[0093]
assign pwm_out[5]＝(！en_pwm0&rst)？(pwm_in[5]):6'b1；
[0094]
接收光纤hdl程序为：
[0095]
[0096][0097]
其中，feb_ai,feb_bi,feb_ci为主控器20接收到的3组高压软起动控制组件1的目标信息对应的信号。
[0098]
本实施例的高压软起动控制系统，包括：主控器20和至少一组高压软起动控制组件1；高压软起动控制组件1包括：晶闸管组合11、rc电路12和上述实施例所述的基于光纤复用的数据传输系统10。采用本实施例的技术方案，可以直接利用触发光纤组件1061和反馈光纤组件1062实现晶闸管组合11和主控器20之间的数据交互，实现光纤复用功能，无需再设置通讯光纤，从而能够在不增加光纤数量的情况下实现通讯功能，使得故障发生率和系统构建成本降低。
[0099]
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
[0100]
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
[0101]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0102]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。