大功率變流器及驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種大功率變流器及驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸電路，上述大功率變流器包括整流模塊、逆變模塊和制動(dòng)模塊，且整流模塊、逆變模塊、制動(dòng)模塊中的任一個(gè)或多個(gè)包括控制單元及功率單元，每一功率單元包括驅(qū)動(dòng)分配板、多個(gè)驅(qū)動(dòng)板及功率器件，且所述控制單元包括FPGA發(fā)送組件、所述驅(qū)動(dòng)分配板包括多個(gè)第一光信號(hào)發(fā)送子單元、每一所述驅(qū)動(dòng)板包括第一光信號(hào)接收子單元；其中：所述FPGA發(fā)送組件通過差分電信號(hào)線連接驅(qū)動(dòng)分配板；所述多個(gè)第一光信號(hào)發(fā)送子單元分別經(jīng)由光纖連接到一個(gè)驅(qū)動(dòng)板的第一光信號(hào)接收子單元。本實(shí)用新型使用差分電信號(hào)連接控制單元與驅(qū)動(dòng)分配板、使用光纖連接驅(qū)動(dòng)分配板與驅(qū)動(dòng)板，實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)信號(hào)的安全傳輸并可滿足安規(guī)要求。
【專利說明】大功率變流器及驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及大功率變流器，更具體地說，涉及一種大功率變流器及驅(qū)動(dòng)信號(hào) 傳輸電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 大功率變流器通常由整流柜、逆變柜、制動(dòng)柜等分別放置四象限整流組件、逆變組 件、制動(dòng)組件等，并使用進(jìn)線柜進(jìn)線，其中四象限整流、逆變和制動(dòng)等組件通常是由IGBT等 功率單元驅(qū)動(dòng)的。上述各個(gè)組件的控制單元與功率單元之間的驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸與分配，對(duì)系 統(tǒng)安全和性能會(huì)產(chǎn)生很大影響，因而非常重要。
[0003] 中低壓大功率變流器通常電流都比較大，大電流極易對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)造成干擾，因此 工程上驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸與分配常采用差分電信號(hào)方式，即控制單元將驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分電 信號(hào)后傳送到驅(qū)動(dòng)板，再由驅(qū)動(dòng)板對(duì)差分電信號(hào)還原為驅(qū)動(dòng)信號(hào)后驅(qū)動(dòng)控制單元。但對(duì)于 1140V及以上電壓等級(jí)的系統(tǒng)，差分電信號(hào)連接方式很難滿足安規(guī)要求。
[0004] 此外，也可通過光纖實(shí)現(xiàn)控制單元與驅(qū)動(dòng)板間驅(qū)動(dòng)信號(hào)的傳輸。但一般而言，大功 率變流器控制單元到功率單元的傳輸距離較長、驅(qū)動(dòng)信號(hào)的路數(shù)較多，如果采用光纖連接 的方式，容易引起光纖彎折或因彎曲半徑過小而影響驅(qū)動(dòng)信號(hào)的安全傳輸，存在較大的風(fēng) 險(xiǎn)。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)上述大功率變流器中驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸無法 滿足安規(guī)要求及信號(hào)傳輸存在安全風(fēng)險(xiǎn)的問題，提供一種大功率變流器及驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸電 路。
[0006] 本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供一種大功率變流器，包括整流 模塊、逆變模塊和制動(dòng)模塊，且所述整流模塊、逆變模塊、制動(dòng)模塊中的任一個(gè)或多個(gè)包括 控制單元及由所述控制單元控制的功率單元，每一功率單元包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)板及分別由驅(qū)動(dòng) 板驅(qū)動(dòng)的功率器件，所述功率單元還包括驅(qū)動(dòng)分配板，且所述控制單元包括FPGA發(fā)送組 件、所述驅(qū)動(dòng)分配板包括多個(gè)第一光信號(hào)發(fā)送子單元、每一所述驅(qū)動(dòng)板包括第一光信號(hào)接 收子單元；其中：所述FPGA發(fā)送組件通過差分電信號(hào)線連接驅(qū)動(dòng)分配板；所述多個(gè)第一光 信號(hào)發(fā)送子單元分別經(jīng)由光纖連接到一個(gè)驅(qū)動(dòng)板的第一光信號(hào)接收子單元。
[0007] 在本實(shí)用新型所述的大功率變流器中，所述控制單元包括故障信號(hào)接收組件，所 述驅(qū)動(dòng)分配板包括多個(gè)第二光信號(hào)接收子單元，每一所述驅(qū)動(dòng)板包括第二光信號(hào)發(fā)送子單 元，多個(gè)所述驅(qū)動(dòng)板的第二光信號(hào)發(fā)送子單元分別經(jīng)由光纖連接到驅(qū)動(dòng)分配板的一個(gè)第二 光信號(hào)接收子單元，且所述驅(qū)動(dòng)分配板通過差分電信號(hào)線連接到控制單元的故障信號(hào)接收 組件。
[0008] 在本實(shí)用新型所述的大功率變流器中，所述驅(qū)動(dòng)板上的第一光信號(hào)接收子單元的 輸出端連接光電轉(zhuǎn)換電路，該光電轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接到功率器件的控制端。
[0009] 在本實(shí)用新型所述的大功率變流器中，所述差分電信號(hào)線采用多芯屏蔽電纜。
[0010] 本實(shí)用新型還提供一種驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸電路，用于實(shí)現(xiàn)控制單元與功率單元間的驅(qū) 動(dòng)信號(hào)傳輸，該傳輸電路包括位于功率單元的驅(qū)動(dòng)分配板、位于控制單元的FPGA發(fā)送組 件、位于功率單元的驅(qū)動(dòng)板的第一光信號(hào)接收子單元，且所述驅(qū)動(dòng)分配板包括多個(gè)第一光 信號(hào)發(fā)送子單元；所述FPGA發(fā)送組件通過差分電信號(hào)線連接到驅(qū)動(dòng)分配板；所述多個(gè)第一 光信號(hào)發(fā)送子單元分別經(jīng)由光纖連接到一個(gè)驅(qū)動(dòng)板的第一光信號(hào)接收子單元。
[0011] 在本實(shí)用新型所述的驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸電路中，所述控制單元包括故障信號(hào)接收組 件，所述驅(qū)動(dòng)分配板包括多個(gè)第二光信號(hào)接收子單元，每一所述驅(qū)動(dòng)板包括第二光信號(hào)發(fā) 送子單元，多個(gè)所述驅(qū)動(dòng)板的第二光信號(hào)發(fā)送子單元分別經(jīng)由光纖連接到驅(qū)動(dòng)分配板的一 個(gè)第二光信號(hào)接收子單元，且所述驅(qū)動(dòng)分配板通過差分電信號(hào)線連接到控制單元的故障信 號(hào)接收組件。
[0012] 在本實(shí)用新型所述的驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸電路中，所述驅(qū)動(dòng)板上的第一光信號(hào)接收子單 元的輸出端連接光電轉(zhuǎn)換電路，該光電轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接到功率器件的控制端。
[0013] 在本實(shí)用新型所述的驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸電路中，所述差分電信號(hào)線采用多芯屏蔽電 纜。
[0014] 本實(shí)用新型的大功率變流器及驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸電路具有以下有益效果：通過在功率 單元增加驅(qū)動(dòng)分配板并使用差分電信號(hào)連接控制單元與驅(qū)動(dòng)分配板、使用光纖連接驅(qū)動(dòng)分 配板與驅(qū)動(dòng)板，實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)信號(hào)的安全傳輸并可滿足安規(guī)要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1是本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸電路實(shí)施例的示意圖。
[0016] 圖2是圖1中控制單元、驅(qū)動(dòng)分配板及驅(qū)動(dòng)的具體實(shí)現(xiàn)的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施 例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋 本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0018] 如圖1、2所示，是本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸電路實(shí)施例的示意圖，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳 輸電路用于實(shí)現(xiàn)控制單元11與功率單元12間的驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸。
[0019] 本實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸電路包括驅(qū)動(dòng)分配板121、FPGA發(fā)送組件111以及 第一光信號(hào)接收子單元1222,其中驅(qū)動(dòng)分配板121具有多個(gè)第一光信號(hào)發(fā)送子單元1211， FPGA發(fā)送組件111位于控制單元11上，第一光信號(hào)接收子單元1222位于功率單元12的 驅(qū)動(dòng)板122上。并且，F(xiàn)PGA發(fā)送組件通過差分電信號(hào)線連接到驅(qū)動(dòng)分配板121，驅(qū)動(dòng)分配板 121通過多個(gè)第一光信號(hào)發(fā)送子單元1211分別經(jīng)由光纖與多個(gè)驅(qū)動(dòng)板122的第一光信號(hào)接 收子單元1222連接。從而由FPGA發(fā)送組件111將控制單元11產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為差 分電信號(hào)，并通過差分電信號(hào)線傳輸?shù)降谝还庑盘?hào)發(fā)送子單兀1211，由驅(qū)動(dòng)分配板121對(duì) 同一橋臂信號(hào)互鎖等邏輯處理后，通過第一光信號(hào)發(fā)送子單元1211經(jīng)由光纖分別發(fā)送到 不同的驅(qū)動(dòng)板122的第一光信號(hào)接收子單元1222,完成功率單元驅(qū)動(dòng)信號(hào)的傳輸。最后由 驅(qū)動(dòng)板122根據(jù)接收的信號(hào)控制功率器件123的通/斷。
[0020] 上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸電路采用了光電混合的驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸和分配方案，通過在傳統(tǒng) 方法基礎(chǔ)上在功率單元12內(nèi)部增加驅(qū)動(dòng)分配板121 (用于實(shí)現(xiàn)差分電信號(hào)和光信號(hào)的互相 轉(zhuǎn)化），利用電信號(hào)傳輸電纜柔韌性好、易于安裝的特點(diǎn)，解決了只用光纖可能會(huì)引起多次 彎曲或彎曲半徑較小而影響信號(hào)安全傳輸、光纖數(shù)量較多的問題；在功率單元12內(nèi)部的驅(qū) 動(dòng)分配板121和驅(qū)動(dòng)板122之間采用光纖連接，解決了僅用電信號(hào)難以滿足安規(guī)要求的問 題。
[0021 ] 上述第一光信號(hào)發(fā)送子單元1211、FPGA發(fā)送組件111以及第一光信號(hào)接收子單元 1222分別由多個(gè)電子元器件電連接構(gòu)成，從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的信號(hào)處理。例如第一光信號(hào)發(fā)送 子單元1211、FPGA發(fā)送組件111以及第一光信號(hào)接收子單元1222可分別采用現(xiàn)有單獨(dú)使 用差分電信號(hào)方式和單獨(dú)使用光纖方式中的相關(guān)設(shè)備中的電路。
[0022] 此外，上述控制單元11還可包括故障信號(hào)接收組件112,相應(yīng)地，驅(qū)動(dòng)分配板121 包括多個(gè)第二光信號(hào)接收子單兀1212,每一驅(qū)動(dòng)板122包括第二光信號(hào)發(fā)送子單兀1221， 多個(gè)驅(qū)動(dòng)板122的第二光信號(hào)發(fā)送子單元1221分別經(jīng)由光纖連接到驅(qū)動(dòng)分配板121的一 個(gè)第二光信號(hào)接收子單元1212,且驅(qū)動(dòng)分配板121通過差分電信號(hào)線連接到控制單元11的 故障信號(hào)接收組件112。驅(qū)動(dòng)板122的故障信號(hào)通過第二光信號(hào)發(fā)送子單元1221經(jīng)由光纖 及第二光信號(hào)接收子單元1212上傳給驅(qū)動(dòng)分配板121并由驅(qū)動(dòng)分配板121對(duì)信號(hào)處理并 轉(zhuǎn)化成差分電信號(hào)后經(jīng)由差分電信號(hào)線發(fā)送到控制單元11的故障信號(hào)接收組件112。
[0023] 上述驅(qū)動(dòng)板122上的第一光信號(hào)接收子單元1222的輸出端可連接光電轉(zhuǎn)換電路， 從而通過該光電轉(zhuǎn)換電路的輸出端輸出控制信號(hào)到功率器件123 (例如IGBT元件、開關(guān)管 等）的控制端，實(shí)現(xiàn)功率器件的控制。
[0024] 特別地，上述連接控制單元11的FPGA組件111與驅(qū)動(dòng)分配板121的第一光信號(hào) 發(fā)送子單元1211的差分電信號(hào)線可采用多芯屏蔽電纜。
[0025] 上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸電路可直接應(yīng)用在大功率變流器中，該變流器包括整流模塊、 逆變模塊和制動(dòng)模塊，且上述整流模塊、逆變模塊、制動(dòng)模塊中的任一個(gè)或多個(gè)包括控制單 元及由控制單元控制的功率單元，每一功率單元包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)板及分別由驅(qū)動(dòng)板驅(qū)動(dòng)的功 率器件。上述功率單元還包括驅(qū)動(dòng)分配板，且控制單元包括FPGA發(fā)送組件、驅(qū)動(dòng)分配板包 括多個(gè)第一光信號(hào)發(fā)送子單元、每一驅(qū)動(dòng)板包括第一光信號(hào)接收子單元，其中：FPGA發(fā)送 組件通過差分電信號(hào)線連接到驅(qū)動(dòng)分配板，多個(gè)第一光信號(hào)發(fā)送子單元分別經(jīng)由光纖連接 到一個(gè)驅(qū)動(dòng)板的第一光信號(hào)接收子單元。
[0026] 上述控制單元還可包括故障信號(hào)接收組件，相應(yīng)地，驅(qū)動(dòng)分配板包括多個(gè)第二光 信號(hào)接收子單元，每一驅(qū)動(dòng)板包括第二光信號(hào)發(fā)送子單元，多個(gè)驅(qū)動(dòng)板的第二光信號(hào)發(fā)送 子單元分別經(jīng)由光纖連接到驅(qū)動(dòng)分配板的一個(gè)第二光信號(hào)接收子單元，且驅(qū)動(dòng)分配板通過 差分電信號(hào)線連接到控制單元的故障信號(hào)接收組件。驅(qū)動(dòng)板的故障信號(hào)通過第二光信號(hào)發(fā) 送子單元經(jīng)由光纖及第二光信號(hào)接收子單元上傳給驅(qū)動(dòng)分配板并由驅(qū)動(dòng)分配板對(duì)信號(hào)處 理并轉(zhuǎn)化成差分電信號(hào)后經(jīng)由差分電信號(hào)線發(fā)送到控制單元的故障信號(hào)接收組件。
[0027] 在上述的大功率變流器中，驅(qū)動(dòng)板上的第一光信號(hào)接收子單元的輸出端連接光電 轉(zhuǎn)換電路，該光電轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接到功率器件的控制端；而差分電信號(hào)線則可采用 多芯屏蔽電纜。
[0028] 以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到 的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該 以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種大功率變流器，包括整流模塊、逆變模塊和制動(dòng)模塊，且所述整流模塊、逆變模 塊、制動(dòng)模塊中的任一個(gè)或多個(gè)包括控制單元及由所述控制單元控制的功率單元，每一功 率單元包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)板及分別由驅(qū)動(dòng)板驅(qū)動(dòng)的功率器件，其特征在于：所述功率單元還包 括驅(qū)動(dòng)分配板，且所述控制單元包括FPGA發(fā)送組件、所述驅(qū)動(dòng)分配板包括多個(gè)第一光信號(hào) 發(fā)送子單元、每一所述驅(qū)動(dòng)板包括第一光信號(hào)接收子單元；其中：所述FPGA發(fā)送組件通過 差分電信號(hào)線連接驅(qū)動(dòng)分配板；所述多個(gè)第一光信號(hào)發(fā)送子單元分別經(jīng)由光纖連接到一個(gè) 驅(qū)動(dòng)板的第一光信號(hào)接收子單元。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率變流器，其特征在于：所述控制單元包括故障信號(hào)接 收組件，所述驅(qū)動(dòng)分配板包括多個(gè)第二光信號(hào)接收子單元，每一所述驅(qū)動(dòng)板包括第二光信 號(hào)發(fā)送子單元，多個(gè)所述驅(qū)動(dòng)板的第二光信號(hào)發(fā)送子單元分別經(jīng)由光纖連接到驅(qū)動(dòng)分配板 的一個(gè)第二光信號(hào)接收子單元，且所述驅(qū)動(dòng)分配板通過差分電信號(hào)線連接到控制單元的故 障信號(hào)接收組件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率變流器，其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)板上的第一光信號(hào)接 收子單元的輸出端連接光電轉(zhuǎn)換電路，該光電轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接到功率器件的控制 端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率變流器，其特征在于：所述差分電信號(hào)線采用多芯屏 蔽電纜。
5. -種驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸電路，用于實(shí)現(xiàn)控制單元與功率單元間的驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸，其特征 在于：該傳輸電路包括位于功率單元的驅(qū)動(dòng)分配板、位于控制單元的FPGA發(fā)送組件、位于 功率單元的驅(qū)動(dòng)板的第一光信號(hào)接收子單元，且所述驅(qū)動(dòng)分配板包括多個(gè)第一光信號(hào)發(fā)送 子單元；所述FPGA發(fā)送組件通過差分電信號(hào)線連接到驅(qū)動(dòng)分配板；所述多個(gè)第一光信號(hào)發(fā) 送子單元分別經(jīng)由光纖連接到一個(gè)驅(qū)動(dòng)板的第一光信號(hào)接收子單元。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸電路，其特征在于：所述控制單元包括故障信 號(hào)接收組件，所述驅(qū)動(dòng)分配板包括多個(gè)第二光信號(hào)接收子單元，每一所述驅(qū)動(dòng)板包括第二 光信號(hào)發(fā)送子單元，多個(gè)所述驅(qū)動(dòng)板的第二光信號(hào)發(fā)送子單元分別經(jīng)由光纖連接到驅(qū)動(dòng)分 配板的一個(gè)第二光信號(hào)接收子單元，且所述驅(qū)動(dòng)分配板通過差分電信號(hào)線連接到控制單元 的故障信號(hào)接收組件。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸電路，其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)板上的第一光信 號(hào)接收子單元的輸出端連接光電轉(zhuǎn)換電路，該光電轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接到功率器件的控 制端。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸電路，其特征在于：所述差分電信號(hào)線采用多 芯屏蔽電纜。
【文檔編號(hào)】H02M1/08GK203911736SQ201420250137
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
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