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,這對控制系統(tǒng)的設(shè)計提出了較高要求。因此,基于兩級式控制系統(tǒng),設(shè)計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)合成一個模塊組,組內(nèi)采用同一個控制器,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,因此簡化了控制并降低了成本。進而針對模塊組結(jié)構(gòu),設(shè)計了一種冗余供電的輔助電源方案,能夠提高供電可靠性�；诜纸M式控制系統(tǒng)搭建了一臺輸入10 kV、輸出375 V、額定功率40 kW、包含36個子模塊的諧振式模塊化多電平直流變換器樣機,并進行了實驗驗證。 

【文章來源】：電源學(xué)報. 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)變換器拓撲

針對這類變換器，本文提出一種兩級分組控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖2所示�？刂葡到y(tǒng)包含1個主控制器和多個子模塊控制器，每個子模塊控制器通過光耦隔離控制m個子模塊，形成一個模塊組。主控制器接收各個信號的采樣值，執(zhí)行控制算法，將驅(qū)動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，解碼后產(chǎn)生驅(qū)動信號，從而控制各個開關(guān)管；同時，采樣組內(nèi)所有子模塊的電容電壓等信號，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現(xiàn)通信。為了保證通信的實時性，主控制器與子模塊控制器之間采用了點對點的串行通信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。為了減小通信負擔(dān)，可將信號分類，實時性要求較高的信號，如故障狀態(tài)、驅(qū)動占空比等，在每個控制周期均進行收發(fā)；實時性要求較低的信號，如開關(guān)管溫度等，拆分成多組在空閑時刻進行收發(fā)。

主控制器采用數(shù)字信號處理器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，負責(zé)與上位機通信、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，能連接多個子模塊控制器，并且得益于內(nèi)部的并行架構(gòu)，能同時與所有子模塊控制器通信，實時性好。DSP通過EMIF并行總線與FPGA實時交換數(shù)據(jù)。并行總線上同時擴展有一塊以太網(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、子模塊運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機，并能夠接收上位機的指令，從而實現(xiàn)了上位機對系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)控。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]MMC控制系統(tǒng)中子模塊控制器的設(shè)計[J]. 邢長達,郭家虎,朱成杰,梁克靖.  電力系統(tǒng)保護與控制. 2016(03)
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本文編號：3360726