模塊化串聯(lián)結(jié)構(gòu)高壓電源的兩級(jí)分組控制系統(tǒng)
發(fā)布時(shí)間：2021-08-24 21:08
基于串聯(lián)結(jié)構(gòu)的模塊化組合變換器在中、高壓輸入電源中得到廣泛采用,但是這類變換器中眾多子模塊的控制都需要高壓電氣隔離,這對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了較高要求。因此,基于兩級(jí)式控制系統(tǒng),設(shè)計(jì)了一種分組控制系統(tǒng):將鄰近的隔離電壓較低的子模塊結(jié)合成一個(gè)模塊組,組內(nèi)采用同一個(gè)控制器,通過光耦隔離來控制各子模塊,從而減少了控制器和光纖數(shù)量,因此簡(jiǎn)化了控制并降低了成本。進(jìn)而針對(duì)模塊組結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了一種冗余供電的輔助電源方案,能夠提高供電可靠性。基于分組式控制系統(tǒng)搭建了一臺(tái)輸入10 kV、輸出375 V、額定功率40 kW、包含36個(gè)子模塊的諧振式模塊化多電平直流變換器樣機(jī),并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
【文章來源】：電源學(xué)報(bào). 2020,18(04)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
單相模塊化串聯(lián)結(jié)構(gòu)變換器拓?fù)?br>
針對(duì)這類變換器，本文提出一種兩級(jí)分組控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖2所示�？刂葡到y(tǒng)包含1個(gè)主控制器和多個(gè)子模塊控制器，每個(gè)子模塊控制器通過光耦隔離控制m個(gè)子模塊，形成一個(gè)模塊組。主控制器接收各個(gè)信號(hào)的采樣值，執(zhí)行控制算法，將驅(qū)動(dòng)占空比等控制信息編碼下發(fā)給子模塊控制器。子模塊控制器接收控制信號(hào)，解碼后產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而控制各個(gè)開關(guān)管；同時(shí)，采樣組內(nèi)所有子模塊的電容電壓等信號(hào)，并將采樣結(jié)果發(fā)送回主控制器。主控制器與子模塊控制器之間通過光纖實(shí)現(xiàn)通信。為了保證通信的實(shí)時(shí)性，主控制器與子模塊控制器之間采用了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的串行通信SCI(seria communication interface）。SCI是一種異步全雙工的雙線制通信協(xié)議，因此主控制器和每個(gè)子模塊控制器之間只需要連接2根光纖Tx、Rx。為了減小通信負(fù)擔(dān)，可將信號(hào)分類，實(shí)時(shí)性要求較高的信號(hào)，如故障狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)占空比等，在每個(gè)控制周期均進(jìn)行收發(fā)；實(shí)時(shí)性要求較低的信號(hào)，如開關(guān)管溫度等，拆分成多組在空閑時(shí)刻進(jìn)行收發(fā)。
主控制器采用數(shù)字信號(hào)處理器DSP(digital signal processor）與可編程門陣列FPGA(field programmable gate array）結(jié)合的方案，主要結(jié)構(gòu)如圖3所示，包含DSP、FPGA、以太網(wǎng)芯片、光纖收發(fā)器等。其中，DSP選用TI公司的TMS320F28377D，負(fù)責(zé)與上位機(jī)通信、系統(tǒng)啟停等高層次控制；FPGA選用Intel公司CycloneⅢ系列的EP3C40F324，負(fù)責(zé)與子模塊控制器的串行通信以及執(zhí)行固定的控制算法。FPGA具有豐富的I/O口，能連接多個(gè)子模塊控制器，并且得益于內(nèi)部的并行架構(gòu)，能同時(shí)與所有子模塊控制器通信，實(shí)時(shí)性好。DSP通過EMIF并行總線與FPGA實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)。并行總線上同時(shí)擴(kuò)展有一塊以太網(wǎng)芯片，從而DSP能通過以太網(wǎng)或自帶的CAN通信將電壓、電流、子模塊運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)，并能夠接收上位機(jī)的指令，從而實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]MMC控制系統(tǒng)中子模塊控制器的設(shè)計(jì)[J]. 邢長(zhǎng)達(dá),郭家虎,朱成杰,梁克靖. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2016(03)
[2]適用于大規(guī)模MMC的分布式控制系統(tǒng)及兩級(jí)均壓策略[J]. 胡鵬飛,林志勇,周月賓,江道灼,梁一橋. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化. 2014(11)
本文編號(hào)：3360726
【文章來源】：電源學(xué)報(bào). 2020,18(04)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
單相模塊化串聯(lián)結(jié)構(gòu)變換器拓?fù)?br>
針對(duì)這類變換器，本文提出一種兩級(jí)分組控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖2所示�？刂葡到y(tǒng)包含1個(gè)主控制器和多個(gè)子模塊控制器，每個(gè)子模塊控制器通過光耦隔離控制m個(gè)子模塊，形成一個(gè)模塊組。主控制器接收各個(gè)信號(hào)的采樣值，執(zhí)行控制算法，將驅(qū)動(dòng)占空比等控制信息編碼下發(fā)給子模塊控制器。子模塊控制器接收控制信號(hào)，解碼后產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而控制各個(gè)開關(guān)管；同時(shí)，采樣組內(nèi)所有子模塊的電容電壓等信號(hào)，并將采樣結(jié)果發(fā)送回主控制器。主控制器與子模塊控制器之間通過光纖實(shí)現(xiàn)通信。為了保證通信的實(shí)時(shí)性，主控制器與子模塊控制器之間采用了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的串行通信SCI(seria communication interface）。SCI是一種異步全雙工的雙線制通信協(xié)議，因此主控制器和每個(gè)子模塊控制器之間只需要連接2根光纖Tx、Rx。為了減小通信負(fù)擔(dān)，可將信號(hào)分類，實(shí)時(shí)性要求較高的信號(hào)，如故障狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)占空比等，在每個(gè)控制周期均進(jìn)行收發(fā)；實(shí)時(shí)性要求較低的信號(hào)，如開關(guān)管溫度等，拆分成多組在空閑時(shí)刻進(jìn)行收發(fā)。
主控制器采用數(shù)字信號(hào)處理器DSP(digital signal processor）與可編程門陣列FPGA(field programmable gate array）結(jié)合的方案，主要結(jié)構(gòu)如圖3所示，包含DSP、FPGA、以太網(wǎng)芯片、光纖收發(fā)器等。其中，DSP選用TI公司的TMS320F28377D，負(fù)責(zé)與上位機(jī)通信、系統(tǒng)啟停等高層次控制；FPGA選用Intel公司CycloneⅢ系列的EP3C40F324，負(fù)責(zé)與子模塊控制器的串行通信以及執(zhí)行固定的控制算法。FPGA具有豐富的I/O口，能連接多個(gè)子模塊控制器，并且得益于內(nèi)部的并行架構(gòu)，能同時(shí)與所有子模塊控制器通信，實(shí)時(shí)性好。DSP通過EMIF并行總線與FPGA實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)。并行總線上同時(shí)擴(kuò)展有一塊以太網(wǎng)芯片，從而DSP能通過以太網(wǎng)或自帶的CAN通信將電壓、電流、子模塊運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)，并能夠接收上位機(jī)的指令，從而實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]MMC控制系統(tǒng)中子模塊控制器的設(shè)計(jì)[J]. 邢長(zhǎng)達(dá),郭家虎,朱成杰,梁克靖. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2016(03)
[2]適用于大規(guī)模MMC的分布式控制系統(tǒng)及兩級(jí)均壓策略[J]. 胡鵬飛,林志勇,周月賓,江道灼,梁一橋. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化. 2014(11)
本文編號(hào)：3360726
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/dianlilw/3360726.html
最近更新
教材專著
