一种采用高压电缆进行通信的自治高压变频器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高压变频器，尤其涉及一种采用高压电缆进行通信的自治高压变频器。
【背景技术】
[0002]目前商品化的高压变频器多采用单元串联型的结构，每个单元输出690V的电压，多单元串联实现3000V/6000V/10000V等不同电压等级的变频器。因为参与串联的单元数量众多，每个单元的电位都不相同，控制系统和各单元之间采用光纤通信联络，使得控制系统和单元之间不存在电的联系，确保电气安全性，每个单元的IGBT所有开关动作都需要控制系统通过光线发出的指令进行控制，发生故障的单元告警后即退出运行状态并进行旁路。以10000V变频器为例，三相总共27个单元，需要主控系统具备27路串行通讯接口，使用27对光线来实现。这带来了如下缺陷:
控制系统过于复杂，因为控制系统要控制几十个单元的每一个动作，需要计算出每个单元的PffM波形，并下达指令，导致控制系统需要使用高档的处理器或者FPGA，成本高、系统复杂、可靠性低，一旦控制系统产生错误，后果非常严重；
单元的自治性差，无法就自身的情况作出及时响应，只能依赖控制系统的指令，导致系统不够强壮；
严重依赖光纤通信，一旦通信故障，就只能进行旁路保护，但工业现场的环境都比较恶劣，粉尘、电磁干扰都比较严重，通信故障时有发生。
【发明内容】
[0003]鉴于目前高压变频器存在的上述不足，本发明提供一种采用高压电缆进行通信的自治高压变频器，通信故障率低、具有极强的抗干扰和纠错能力，可靠性高，系统复杂度低，造价低廉。
[0004]为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案:
一种采用高压电缆进行通信的自治变频器，所述采用高压电缆进行通信的自治高压变频器包括若干相互串联的功率单元、主控制系统，所述功率单元包括调制波接收电路、伪随机码接收发送电路、PWM生成电路、单元控制电路、第一磁环、第二磁环、第一高压电缆、第二高压电缆，所述调制波接收电路与伪随机码接收发送电路连接，所述PWM生成电路与单元控制电路连接，所述调制波接收电路与伪随机码接收发送电路分别与PWM生成电路相连接，所述调制波接收电路与第一磁环连接，所述第一高压电缆与第一磁环连接，所述伪随机码接收发送电路与第二磁环连接，所述第二高压电缆与第二磁环连接，所述主控制系统与功率单元连接。
[0005]依照本发明的一个方面，所述调制波接收电路包括互感器、电阻R7、同相放大器，所述同相放大器包括电阻R8、电阻R9、运算放大器U4、电阻R10，所述互感器与电阻R7连接，所述电阻R8与电阻R9并联，所述述电阻R8与电阻R9分别与电阻R7相连接，所述述电阻R8与电阻R9分别与运算放大器U4相连接，所述电阻R9、运算放大器U4分别与电阻RlO相连接。
[0006]依照本发明的一个方面，所述伪随机码接收发送电路包括互感器、电阻R11、电阻R12、放大器U5、整形器U6、开关KE，所述电阻Rll与电阻R12连接，所述电阻R12与互感器连接，所述放大器U5与整形器U6连接，所述电阻Rll与放大器U5连接，所述开关KE与电阻Rl I连接，所述开关KE与电阻R12并联。
[0007]依照本发明的一个方面，所述控制系统包括主控处理器U1、发射电路、电压电流转换器、接收电路，所述接收电路、发射电路分别与主控处理器与相连接，所述发射电路与电压电流转换器连接，所述发射电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、运算放大器U2，所述电阻Rl与电阻R2并联，所述电阻Rl、电阻R2分号与运算放大器U2相连接，所述运算放大器U2与电阻R5串联，所述运算放大器U2、电阻R5分别与电阻R3相并联，所述电阻R4运算放大器U2并联，所述发射电路包括恒流源与H桥，所述恒流源与H桥连接，所述H桥包括由四个开关管组成，所述开关管与第二高压电缆连接，所述接收电路包括电阻R16与整形器U3，所述电阻R6与恒流源连接，所述电阻R6与整形器U3连接，所述整形器U3与主控处理器Ul连接。
[0008]本发明实施的优点:本发明的每个功率单元的PWM自行生成，单元控制电路的功率器的开关动作也是自己控制的，控制系统只需要生成调制波即可，因此控制系统可以选择工业化高可靠性的低成本处理器，复杂度降低，造价低廉，可靠性提升。每个功率单元是自治的，因此任何故障都可以获得及时处理，自行依据调制波和伪随机码的定时产生精确的PWM，减少了光纤通信延时带来的定时误差，可以提升波形质量，省掉光纤和所需的光模块，取而代之的是高压电缆和廉价的磁环，不仅造价低，而且磁环对外部干扰不敏感，不收积灰的影响，通信故障率低，伪随机码调制的通信具有极强的抗干扰和纠错能力，可靠性大大增强。
【附图说明】
[0009]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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。
[0010]图1为本发明所述的一种采用高压电缆进行通信的自治高压变频器的结构图；
图2为本发明所述的一种采用高压电缆进行通信的自治高压变频器的主控制系统的结构示意图；
图3为本发明所述的一种采用高压电缆进行通信的自治高压变频器的调制波接收电路的电路图；
图4为本发明所述的一种采用高压电缆进行通信的自治高压变频器的伪随机码接收发送电路的电路图。
【具体实施方式】
[0011]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0012]如图1所示，一种采用高压电缆进行通信的自治变频器，所述采用高压电缆进行通信的自治高压变频器包括若干相互串联的功率单元、主控制系统，所述功率单元包括调制波接收电路、伪随机码接收发送电路、PWM生成电路、单元控制电路、第一磁环、第二磁环、第一高压电缆、第二高压电缆，所述调制波接收电路与伪随机码接收发送电路连接，所述PWM生成电路与单元控制电路连接，所述调制波接收电路与伪随机码接收发送电路分别与PffM生成电路相连接，所述调制波接收电路与第一磁环连接，所述第一高压电缆与第一磁环连接，所述伪随机码接收发送电路与第二磁环连接，所述第二高压电缆与第二磁环连接，所述主控制系统与功率单元连接。
[0013]频器的每一相均由若干功率单元串联而成，每个单元由调制波接收电路31、伪随机码接收发送电路41、PWM生成电路51和功率单元61构成；每一相参与串联的功率单元和控制系统之间采用2组磁环和高压电缆进行信息交互，其中电缆I穿过磁环11、12……In，电缆上传输按比例生成的相电压调制波电流11，其中11、12……In磁环的次级和各单元的31,32……3η—一对应的连接起来，使得每个单元可以接受到调制波电流；电缆2穿过磁环2U22……2η，电缆上传输伪随机码调制的广播信息和轮询信息12，其中21、22……2η磁环的次级和各单元的41、42……4η —一对应的连接起来，使得每个单元都有机会和控制系统进行高可靠性通信。功率单元的PWM生成电路根据调制波和伪随机码的定时信息产生自身的PWM，并转化为控制单元61、62......6η上的功