一种功率模块信息采集转换器和采集转换方法与流程

本发明属于智能设备检测技术领域，具体是一种功率模块信息采集转换器和采集转换方法。

背景技术：

随着新能源技术的快速发展，相关电力设备的智能化需求也越来越高，而这些需求进而转变为相关功能器件的信息的获得，尤其以高成本部件为重。例如igbt功率模块，在整个变流设备中的成本占比高达20%左右，该器件的好与坏直接影响产品收益以及产品的品质，所以获取该模块的工作信息极为重要。但同时由于变流器产品的更新速率远不及功率模块功能的更新速率，这样在不改变原变流器设计的情况下获取新的功率模块的信息并能够上传给控制器就变得至关重要。

技术实现要素：

本发明就是为了解决上述技术问题，而提供的一种功率模块信息采集转换器和采集转换方法。

本发明是按照以下技术方案实现的。

一种功率模块信息采集转换器，所述采集转换器包括主控制板，主控制板上设有基于stm32的微控制器，所述微控制器通过数字隔离电路连接can收发器，通过逻辑电平转换模块连接驱动板的信号输出端；所述微控制器还连接拨码开关；多个转换器作为节点挂载在单条can总线上。

进一步的，所述主控制板上，微控制器对外引出swd调试接口，该调试接口有5个pin脚。

进一步的，所述主控制板上，微控制器外部连接flash芯片。

进一步的，所述挂载转换器的can总线上，节点数不超过16个，can总线上还挂载有变流器控制器；can总线的物理终端上连接有用于阻抗匹配的终端电阻，can总线的物理长度不超过100m。

进一步的，所述逻辑电平转换模块为光电耦合模块。

进一步的，所述拨码开关的位数不少于四位。

一种功率模块信息采集转换方法，包括以下步骤：

s1：微控制器初始化，获取设备地址，产生系统需要的参考时钟，开启故障信息中断；

s2：微控制器通过can收发器与变流器控制器建立连接；

s3：微控制器查询并获取驱动板的程序版本信息，并通过can总线上传至变流器控制器；

s4：微控制器开启定时器，并根据设定的时间间隔，重复查询并接收从驱动板输入的温度值，并上传至变流器控制器；微控制器采用中断方式响应驱动板发出的故障信息，并上传至变流器控制器。

本发明获得了如下的有益效果。

本发明基于stm32控制器，用于功率模块的信息采集和转换，能够根据厂商提供的任意协议，将其驱动板输出的ntc温度值及fault故障、版本等信息采集后通过指定通讯方式上传给主控制器，以便其进行相关控制。其主要用于以大功率电力电子设备的智能化改造项目中。能够实时监测功率模块的工作状态并上传给主控制端，方便了整个系统的维护工作，成本低，稳定可靠。

附图说明

图1是本发明中转换器的系统结构框图；

图2是本发明中转换器用于组网时的系统拓扑图；

图3是本发明中转换器的系统工作流程图；

图4是本发明中转换器的软件功能框图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1-4所示，一种功率模块信息采集转换器，所述采集转换器包括主控制板，主控制板上设有基于stm32的微控制器，所述微控制器通过数字隔离电路连接can收发器，通过逻辑电平转换模块连接驱动板的信号输出端；所述微控制器还连接拨码开关；多个转换器作为节点挂载在单条can总线上。stm32控制器，主频高达48mhz，拥有一路信号采集接口(支持多种接口设计)，一路标准的工业can总线接口，以及一个id可设置的拨码开关接口。以上功能基本满足一般变流器功率模块信息获取及转发功能。

所述主控制板上，微控制器对外引出swd调试接口，该调试接口有5个pin脚；微控制器还连接多个用于指示系统工作状态的led指示灯。

所述主控制板上，微控制器外部连接flash芯片。

所述挂载转换器的can总线上，节点数不超过16个，can总线上还挂载有变流器控制器；can总线的物理终端上连接有用于阻抗匹配的终端电阻，can总线的物理长度不超过100m。

所述逻辑电平转换模块为光电耦合模块。

所述拨码开关的位数不少于四位，其中每一位拨码作为二进制的一个bit位，四位拨码至少可以表示一个4位的二进制数字，其范围转成10进制就是0-15，恰好可以满足16个id的地址需求，故组网时，该网络中每个转换器的拨码设定与其他转换器均不相同，即可为其分配互不冲突的地址，上电后自动完成id初始化。

stm32控制器的具体型号为stm32f042k6t6，数字隔离电路主要实现外部输入can信号与微控制器的电气隔离，即外部can信号通过光耦器件隔离转换后连接到stm32f042k6t6的can接口上；光电耦合模块的型号为hcpl-063l；外挂flash用于对采样的故障进行记录；can收发器的型号为tja1040t，具体使用的通讯速率为125kbps～1mbps。

按图2的方式组网后，开启转换器，转换器初始化完成，如图3和图4所示，在主循环中运行，实时查询温度信息和故障信息，定时通过can总线上传温度信息和故障信息，还可以响应控制命令，上传版本号等一些其他信息。

具体的实现方法，包括以下步骤：

s1：微控制器初始化，获取设备地址，产生系统需要的参考时钟，开启故障信息中断；

s2：微控制器通过can收发器与变流器控制器建立连接；

s3：微控制器查询并获取驱动板的程序版本信息，并通过can总线上传至变流器控制器；

s4：微控制器开启定时器，并根据设定的时间间隔，重复查询并接收从驱动板输入的温度值，并上传至变流器控制器；微控制器采用中断方式响应驱动板发出的故障信息，并上传至变流器控制器。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种功率模块信息采集转换器和采集转换方法，所述采集转换器包括主控制板，主控制板上设有基于STM32的微控制器，所述微控制器通过数字隔离电路连接CAN收发器，通过逻辑电平转换模块连接驱动板的信号输出端；所述微控制器还连接拨码开关；多个转换器作为节点挂载在单条CAN总线上。本发明在不对原电力设备做任何的设计改造的情况下，连接上功率模块的驱动设备，即能够实时监测功率模块的工作状态并上传给主控制端，方便了整个系统的维护工作，成本低，稳定可靠。

技术研发人员：常俊杰;谷兴华;耿晓蒙
受保护的技术使用者：天津瑞能电气有限公司
技术研发日：2018.12.17
技术公布日：2019.05.17