[实用新型]主控制装置和电力电子系统的控制系统及电力电子系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子领域。本实用新型特别涉及一种用于电力电子系统(power electronic system)的控制系统的主控制装置、控制系统以及电力电子系统。 

背景技术

电力电子系统可以是大功率整流器或SVC(Static Var Compensator，静态无功(伏安无功功率)补偿器)，其尺寸可长达若干米。因此，例如，可以控制功率半导体的开关或执行测量任务的电力电子系统的控制组件相互之间的距离可能很大。然而，存在对控制组件之间的通讯速度的高度需要。例如测量值的分配或功率半导体的开关的同步，这些任务不得不在几微秒之内执行。 

电力电子系统内部的通讯线经常处于嘈杂的环境中，这是因为它们呈现在强电磁场中，可容易受到电磁干扰。因此，通讯可能经常被干扰，数据可能崩溃。由此不得不反复地提交数据，这有可能造成电力电子系统内通讯速度降低。 

实用新型内容

本实用新型的目的是增加电力电子系统的控制组件之间的通讯速度。 

此目的由独立权利要求的主题予以解决。根据独立权利要求本实用新型的示例实施例是明显的。 

本实用新型的第一方面涉及一种用于电力电子系统的控制系统的主控制装置。 

根据本实用新型的示例实施例，主控制装置包括控制单元和通信单元。控制单元适于产生用于电力电子系统的局部控制装置的控制信号，以及通信单元适于将控制信号转换为光控制信号，并通过光通信线将光控制信号发送到局部控制装置。 

用于电力电子系统的控制系统的主控制装置可包括通信单元，该通信单元 适于通过在光通信线上的光控制信号与控制系统的其它组件通信，所述其它组件例如局部控制装置，该通信单元不易受到电力电子系统中的电磁环境的攻击。 

控制单元或通信单元可分别是控制装置或通信装置，包括多个电气和电子组件，该电气和电子组件容置在一个壳体中或者安装在一个板或一些空间相邻的板上或者设置在远程IO配置中。 

主控制装置可包括多个电气和电子组件，这些电气和电子组件容置在一个控制面板中，并可适于控制多个远离主控制装置的局部控制装置，并且与这些局部控制装置进行通信。 

仅通过光通信线与局部控制装置连接的主控制装置可与局部控制装置电分离。这可具有主控制装置与局部控制装置的高度隔离(galvanic isolation)的优点，即使在电力电子系统或局部控制装置的组件损坏的情况下，这也能够降低主控制装置发生故障的可能性。例如，即使局部控制装置面临由故障半导体产生的非常大的电流或电压，这些大电流和电压也不可能通过具有非常高电阻的光通信线传导到主控制装置。 

根据本实用新型的实施例，控制单元可适于执行时间临界任务。时间临界任务可以是在毫秒甚至微秒范围内的通信周期时间的任务(例如接收、处理和发送信息)。时间临界任务被称为快速任务。没有任何时间临界任务可被称为慢速任务。主控制装置可以在一个控制器上组合像模拟信号调节、过程数值控制、半导体的门点火和保护的快速任务，以及如根据标准PLC(可编程逻辑控制器)系统和各种通信接口/协议所已知的慢速任务功能。中断周期从20us直至200ms或更大。 

根据本实用新型的实施例，主控制装置适于与多个局部控制装置通信，其中控制单元适于控制多个可能远离该控制单元的局部控制装置，其中通信单元可适于将控制信号转换为光信号，并将光信号发送到多个局部控制装置。 

光通信线上的通信可以是发送和/或接收光信号。通信单元可适于接收来自于局部控制装置的光响应信号以处理光控制信号，也可适于发送另外的光控制信号以响应所接收的光控制信号。 

根据本实用新型的实施例，控制单元是可编程的。控制单元的各种任务，例如快速任务和慢速任务，可以VHDL、Matlab/Simulink和/或控制生成器予以编程。 

根据本实用新型的实施例，通信单元包括光通信模块，其中光通信模块适于通过协议在光通信线上与局部控制装置通信。协议可以是标准或特定协议。例如，主控制装置可通过特定ABB电力链路协议与局部控制装置通信。另外或可替换地，主控制装置可通过标准协议(例如以太网)与其他局部控制装置通信。 

根据本实用新型的实施例，光通信线可包括玻璃纤维。 

主控制装置可包括多个光通信模块。现场连接，例如从主控制装置到局部控制装置的连接，可通过各自的信号或冗余的纤维光链路(电力链路路)来实现，以增加EMC(电磁兼容)抗扰性和为过程信号增加额外的绝缘级。