电力电子集成系统控制和通讯系统探究

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1、电力电子集成系统控制和通讯系统探究　　摘要：近些年来，半导体设备、材料以及相关的关键技术均取得了很大的发展，这使得电力电子系统不论是性能、结构上，还是成本上都有着非常明显的提高。随着工业生产对电力电子系统要求的不断提升，智能电力电子模块逐渐成为研究重点。本文对智能电力电子模块PEBB（PowerElectronicBuildingBlock）进行了系统的分析与研究，并给出了系统的通信协议。Abstract：Inrecentyears，semiconductorequipment，materialsandrelatedkeytechnologieshavemadegrea

2、tdevelopment，whichmakesthepowerelectronicsystemimprovedontheperformance，structureandcost.Astherequirementofindustrialproductionofpowerelectronicsystemsishigher，intelligentpowerelectronicmodulegraduallybecomearesearchfocus.ThispapermakesasystematicanalysisandresearchontheintelligentPowerE

3、lectronicModuleBuildingBlock（PEBB）.Andthecommunicationprotocolofthesystemisgiven.关键词：电力电子模块；硬件管理器；应用管理器9Keywords：powerelectronicmodule；hardwaremanager；applicationmanager中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1006-4311（2013）35-0064-020引言随着工业水平的不断提高，电力能源的消耗已经逐渐引起人们的重视。现如今各种类型的电力电子设备已经应用于电力系统的方方面面，通过电力电子技术

4、来控制电能的传输与使用，尽可能的减少电能浪费是当前一个非常重要的研究课题。PEBB实际上是一个集成电源处理部件或者模块的电力电子组块，通过其内部的通讯模块来测量接入模块的具体单元，再通过其内部的功率模块输出相应的控制信号。所以本文既需要对集成系统进行研究，同时对系统的通讯体系进行相应的分析。1电力电子集成系统基本概念1.1基于PEBB的分布式电源系统9PEBB分布式电源系统为分布式结构设计，由发电机、EMI滤波器、各种交直流电源等部件构成。系统的直流母线功率主要是由发电机、EMI滤波器、PWM整流器所提供，各种类型负载如交流电动机、电阻等均需要经直流母线过滤后馈电。电力

5、电子组块PEBB内部包含有集成功率半导体器件、传感器、保护电路等，并具备两种连接方式端口——功率/通讯端口，这就表示该模块能够接受两种信息——数据/功率。通用性是PEBB模块最重要的一个特性之一，这对于集成了PEBB模块的电路而言，在拓扑和系统结构方面都有很大的优势，只需要非常小的电力电子组合配置或者拓扑，就能够实现较大功率范围应用。在实际工作中，PEBB的性能主要是由体积、重量以及工作中产生的热量等来决定的，对于不同的功率范围，PEBB所表现出来的性能也不同。1.2电力电子集成系统通讯体系9中央集成控制是当前中高功率变流器的主要控制体系，利用集成控制器能够完成各种控制

6、和监控功能。但当前这种控制方式还存在着一些不足之处，对于系统的可靠运行以及灵活多变性有着比较大的影响，而且过多的点点连接，使得结构上过于复杂。但随着工业生产规模和工艺的不断发展，模块化、扩展性已经成为未来工业制造过程的方向，连贯控制以及分布式控制将是生产制造商应用最为广泛的生产模式。标准通讯协议是这一切实现的基础，必须对由主板控制的不同PEBB模块制定一个标准通讯协议，以实现可靠、灵活系统体系。由于通信线在结构上设置在电磁噪声源附近，所以对于分布系统噪声的控制提出了更高的要求。系统要根据协议所支持的节点数来设置其在应用场合中的分布情况，以保证通讯容量与变化器开关频率成正

7、比例关系。现在实际应用中，对于噪声的控制主要采用的方法就是光纤连接的拓扑。只有根据电力电子的特点，来设计体系中软件、硬件内容，设计系统总线结构，才能够对当前的电力电子结构体系有根本性的改革。2分布式控制设计分布式数字控制系统的结构大致可以用图1来表示。硬件管理器在系统中所起的主要作用就是控制并实时监控通信接口以及功率模块的运行情况，实现信息以及功率两种信号的成功传输。为了能够进一步的提高硬件管理器的适用性及其性能，本文硬件管理器的设计是基于相臂原理进行的。基于相臂的硬件管理器与应用管理器之间实时通信所传递的控制变量信息是：占空比、同步信号