带有控制单元的电力电子变压器及轨道车辆电力系统的制作方法_3

文档序号:10301198阅读:来源:国知局
根据H桥变换器的电压平衡调制信号对H桥变换器进行控制。
[0053]需要说明的是,主控制器还可以采集电力电子变压器的其它电气信号,如电力电子变压器的接地信号等,在实际应用过程中,可以根据实际采集获取电力电子变压器的电气信号。
[0054]针对控制单元中的分控制器:
[0055]控制单元中包括多个分控制器,每个分控制器与电力电子变压器中的功率单元具有一一对应关系,各分控制器分别对与其对应的功率单元进行控制,例如,对功率单元内部逻辑控制、保护控制等。
[0056]在具体实现过程中,分控制器通过如下方式实现对功率单元中的H桥变换器进行控制:分控制器分别与对应的功率单元中的H桥变换器的控制端连接,在分控制器接收到主控制器发送的H桥变换器的电压平衡调制信号后,根据电压平衡调制信号生成H桥驱动信号,并向功率单元中的H桥变换器的控制端发送H桥驱动信号,通过H桥驱动信号对H桥变换器进行控制;可选的,H桥驱动信号可以为H桥脉冲宽度调制(Pulse-Width Modulat1n,简称PffM)驱动脉冲。
[0057]分控制器通过如下方式实现对功率单元中的DC/DC变换器进行控制:分控制器通过电压传感器与DC/DC变换器中的第一 DC变换器的输入端连接,通过电压传感器采集第一DC变换器的输入端的第三电压信号;分控制器通过电流传感器与DC/DC变换器中的第一 DC变换器的输出端连接,通过电流传感器采集第一 DC变换器的输出端的第三电流信号;分控制器还通过电流传感器与DC/DC变换器中的第二 DC变换器的输出端连接,通过电流传感器采集第二 DC变换器的输出端的第四电流信号;分控制器在得到第三电压信号、第三电流信号以及第四电流信号后,根据第三电压信号、第三电流信号以及第四电流信号执行DC/DC变换器控制算法,生成DC/DC变换器驱动信号;分控制器还与DC/DC变换器的控制端连接,用于在分控器生成DC/DC变换器驱动信号后,将DC/DC变换器驱动信号发送至DC/DC变换器的控制端,通过DC/DC变换器驱动信号对DC/DC变换器进行控制;可选的,DC/DC变换器驱动信号可以为PffM驱动脉冲。
[0058]在图2所示的实施例中,对电力电子变压器的控制单元包括主控制器和多个分控制器,由主控制器和多个分控制器共同实现对电力电子变压器的控制,主控制器和各分控制器分别对电力电子变压器中的不同模块进行控制,使得主控制器和各分控制器中集成的控制功能较少,进而主控制器以及各分控制器的结构简单,易于对带有控制单元的电力电子变压器的维护,且提高了带有控制单元的电力电子变压器的稳定性;进一步的,由于对电力电子变压器的控制功能分散在主控制器以及各分控制器中,减少了主控制器以及分控制器中的通信接口的数量,降低了电力电子变压器与主控制器和各分控制器之间的走线难度,同时,在使用过程中,当电力电子变压器出现故障时,易于定位故障点。
[0059]下面,通过具体实施例对主控制器以及分控制的内部结构进行详细说明,具体的,请参照图4和图5所示的实施例。
[0060]图4为本实用新型提供的主控制器的内部结构示意图,请参照图4,该主控制器可以包括:主信号采集模块401、主CPU402、N个主通信接口 403;
[0061 ]主信号米集模块401与电力电子变压器的输入端、电力电子变压器的输出端以及主CPU402连接,用于采集第一电压信号、第一电流信号、第二电压信号以及第二电流信号,并将第一电压信号、第一电流信号、第二电压信号以及第二电流信号发送至主CPU402;
[0062]主CPU402通过主通信接口 403与分控制器连接,用于根据第一电压信号、第一电流信号、第二电压信号以及第二电流信号生成各功率单元的H桥变换器的电压平衡调制信号,并将电压平衡调制信号对应发送给分控制器。
[0063]在图4所示的实施例中,可选的,为了提高主控制器与分控制器之间数据交互的安全性与快捷性,主通信接口 403可以为光纤通信接口,在实际应用过程中,主控制器和各分控制器之间可以通过2进2出的光纤进行数据通信,同时还可以实现电气隔离。
[0064]在实际应用过程中,可以通过独立电源向主控制器供电,具体的,主控制器还可以包括主电源模块,该电源模块与主CPU、主信号采集模块、主通信接口连接以进行供电;该主电源模块可以将外部输入电压转换成主信号采集模块401、主CPU402以及主通信接口 403需要的电压,例如,将输入的直流IlOV电压转换为+15V、-15V、5V等电压,并向主控制器中的各个模块供电。当然,可以通过外部电源向主控制器进行供电,本实用新型对此不作具体限定。
[0065]进一步的,在图4所示的实施例中,主控制器还可以包括数字量输入模块、数字量输出模块,数字量输入模块用于获取主断路器反馈、充电接触器反馈、主接触器反馈以及与各分控制器之间的隔离接触器反馈等;数字量输出模块用于对机车主断路器、充电接触器、主接触器以及与各分控制器之间的隔离接触器等进行控制;进一步的,为了实现主控制器对机车的控制,主控制器中还可以包括与机车进行通信的通信模块。
[0066]图5为本实用新型提供的分控制器的内部结构示意图,请参照图5,该分控制器可以包括:分信号采集模块501、分CPU502、至少三个分通信接口 503;
[0067]分信号采集模块501与DC/DC变换器中的第一DC变换器的输入端、第一 DC变换器的输出端、DC/DC变换器中的第二DC变换器的输出端、以及分CHJ连接,用于采集第三电压信号、第三电流信号以及第四电流信号,并将第三电压信号、第三电流信号以及第四电流信号发送至分CPU 502;
[0068]分CPU502用于,根据第三电压信号、第三电流信号以及第四电流信号生成DC/DC变换器驱动信号;
[0069]分CPU502通过分通信接口 503与主控制器相连,用于获取主控制器发送的电压平衡调制信号,并据电压平衡调制信号生成H桥驱动信号;
[0070]分CPU502通过分通信接口 503与DC/DC变换器的控制端以及H桥变换器的控制端连接,用于通过分通信接口向DC/DC变换器的控制端发送DC/DC变换器驱动信号,通过分通信接口向H桥变换器的控制端发送H桥驱动信号。
[0071]在图5所示的实施例中,分控制器中与主控制器进行通信的通信接口,和与H桥变换器、DC/DC变换器进行通信的通信接口的作用不同,在实际应用过程中,可以采用相同类型的通信接口,也可以采用不同类型的通信接口;优选的,分控制器中与主控器进行通信的通信接口503可以为光纤通信接口,分控制器和主控制器和间可以通过2进2出的光纤进行数据通信。
[0072]在实际应用过程中,可以通过独立电源向分控制器供电,具体的,分控制器还可以包括分电源模块,分电源模块与分CPU、分信号采集模块、分通信接口连接以进行供电;该分电源模块可以将外部输入电压转换成分信号采集模块501、分CPU502、分通信接口 503需要的电压,例如,将输入的直流11O
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