本公開內(nèi)容涉及用于控制被提供在諸如高壓直流(hvdc)、逆變器或能量存儲(chǔ)系統(tǒng)(ess)的系統(tǒng)中的功率設(shè)備的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

諸如高壓直流(hvdc)、逆變器或能量存儲(chǔ)系統(tǒng)(ess)的系統(tǒng)包括用于對(duì)電功率進(jìn)行轉(zhuǎn)換或控制的功率設(shè)備。

這樣的功率設(shè)備的容量逐漸增高到幾千安培(a)。因此，當(dāng)在供應(yīng)幾千安培(a)的電流的功率設(shè)備中發(fā)生異常時(shí)，有必要迅速感測(cè)異常并快速地對(duì)其進(jìn)行處置。根據(jù)相關(guān)技術(shù)的功率設(shè)備控制系統(tǒng)發(fā)送和接收信號(hào)以便以光學(xué)信號(hào)傳輸方式監(jiān)視或控制功率設(shè)備。

結(jié)果，存在的問題在于存在改善信號(hào)的傳輸速度的缺陷。為了解決這樣的問題，光纜等等可以被額外地安裝，但是存在的問題在于存在由光纜的物理特性的空間約束并且招致用于安裝光纜的額外成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本公開內(nèi)容的目標(biāo)是要提供一種能夠通過執(zhí)行對(duì)在諸如高壓直流(hvdc)、逆變器或能量存儲(chǔ)系統(tǒng)(ess)的系統(tǒng)中提供的功率設(shè)備的雙重控制來改善總體系統(tǒng)的可靠性的功率設(shè)備控制系統(tǒng)。

本公開內(nèi)容的目標(biāo)不限于上述目標(biāo)，并且以上未提到的其他目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將在技術(shù)上根據(jù)下面的描述來理解并且還通過本公開內(nèi)容的實(shí)施例來明顯地理解。此外，將容易理解，本文中描述的本公開內(nèi)容的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)可以借助于由隨附權(quán)利要求限定的單元及其組合來實(shí)施。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本公開內(nèi)容的功率設(shè)備控制系統(tǒng)可以被配置為包括：一個(gè)或多個(gè)功率元件；一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊，其被配置為通過信號(hào)線路提供關(guān)于一個(gè)或多個(gè)功率元件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)并且被提供有第一無線模塊；以及上層控制器，其被配置為通過信號(hào)線路發(fā)送關(guān)于一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊的控制信號(hào)并且被提供有與第一無線模塊相對(duì)應(yīng)的第二無線模塊，其中，一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊中的每個(gè)通過第一無線模塊將一個(gè)或多個(gè)功率元件和一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊的狀態(tài)信息發(fā)送到第二無線模塊，并且上層控制器通過第二無線模塊將與狀態(tài)信息相對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)發(fā)送到第一無線模塊。

這里，上層控制器可以由被配置有兩個(gè)或更多個(gè)控制模塊的分層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，并且與第一無線模塊相對(duì)應(yīng)的第二無線模塊可以被提供在兩個(gè)或更多個(gè)控制模塊中的每個(gè)處，并且兩個(gè)或更多個(gè)控制模塊中的每個(gè)可以被配置為通過第二無線模塊將與狀態(tài)信息相對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)發(fā)送到第一無線模塊。

在這一點(diǎn)上，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)功率元件和被連接到其的一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊分別存在兩個(gè)或更多個(gè)時(shí)，本公開內(nèi)容可以被配置為使得兩個(gè)或更多個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊中的每個(gè)被提供有第一無線模塊。

此外，當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)功率元件和被連接到其的所述一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊分別存在兩個(gè)或更多個(gè)時(shí)，所述兩個(gè)或更多個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊可以被配置為共享單個(gè)第一無線模塊。

在這種情況下，當(dāng)其中的每個(gè)被配置具有其中被連接到所述兩個(gè)或更多個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊的所述兩個(gè)或更多個(gè)功率元件被并聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)的兩個(gè)或更多個(gè)功率模塊被串聯(lián)連接時(shí)，本公開內(nèi)容的功率設(shè)備控制系統(tǒng)可以被配置為使得單個(gè)第一無線模塊被提供在兩個(gè)或更多個(gè)功率模塊中的每個(gè)處，并且被連接到兩個(gè)或更多個(gè)功率元件的對(duì)兩個(gè)或更多個(gè)功率元件進(jìn)行配置的兩個(gè)或更多個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊可以被配置為共享單個(gè)第一無線模塊。

如以上所描述的，根據(jù)本公開內(nèi)容，存在的優(yōu)點(diǎn)在于通過執(zhí)行對(duì)在諸如hvdc、逆變器或ess的系統(tǒng)中提供的功率設(shè)備的雙重控制來改善總體系統(tǒng)的可靠性。

即，本公開內(nèi)容具有能夠通過不僅應(yīng)用使用傳統(tǒng)光學(xué)信號(hào)傳輸方法的有線控制方法而且應(yīng)用使用無線模塊的無線控制方法來實(shí)施雙重控制的優(yōu)點(diǎn)。因此，在不額外地安裝光纜的情況下，用于控制或監(jiān)視功率設(shè)備的信號(hào)傳輸速度可以被增大。因此，與光纜的額外安裝相比，存在的優(yōu)點(diǎn)在于可以提供空間和成本上的雙重控制的效率。

此外，可以不僅通過被提供有無線模塊的下一上部系統(tǒng)而且也通過上部系統(tǒng)來執(zhí)行功率設(shè)備的控制。即，功率設(shè)備的控制可以被雙重執(zhí)行。結(jié)果，甚至當(dāng)在上部系統(tǒng)中發(fā)生異常時(shí)，功率系統(tǒng)的控制可以由下一上部系統(tǒng)代替上部系統(tǒng)執(zhí)行，使得可以改善總體系統(tǒng)的可靠性。

附圖說明

圖1是圖示了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例的功率設(shè)備控制系統(tǒng)的配置的概念圖。

圖2至圖4分別是應(yīng)用圖1的功率設(shè)備控制系統(tǒng)的各種系統(tǒng)配置的示例性示意圖。

具體實(shí)施方式

稍后將參考附圖詳細(xì)地描述本公開內(nèi)容的以上目標(biāo)和其他目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)，并且因此本公開內(nèi)容的技術(shù)精神能夠容易地由本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)施。在本公開內(nèi)容的下面的描述中，如果已知配置和功能的描述被確定為使本公開內(nèi)容的實(shí)施例的解讀模糊不清，則將省略對(duì)其的詳細(xì)描述。

在下文中，將參考附圖詳細(xì)地描述根據(jù)本公開內(nèi)容的優(yōu)選實(shí)施例。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記在其中指代相同的或相似的元件。

圖1是圖示了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例的功率設(shè)備控制系統(tǒng)的配置的概念圖。

參考圖1，根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例的功率設(shè)備控制系統(tǒng)包括功率元件310、驅(qū)動(dòng)模塊320以及上層控制器330。另外，功率設(shè)備控制系統(tǒng)還可以包括下一上層控制器340。

功率元件310可以由絕緣柵雙極型晶體管(igbt)或功率金屬氧化硅場(chǎng)效應(yīng)晶體管(mosfet)實(shí)施。另外，功率元件310可以為由sic或gan制成的元件。

驅(qū)動(dòng)模塊320基于上層控制器330的控制信號(hào)來將驅(qū)動(dòng)信號(hào)供應(yīng)到功率元件310。

功率元件310基于驅(qū)動(dòng)模塊320的被應(yīng)用到柵極端子g的驅(qū)動(dòng)信號(hào)而被驅(qū)動(dòng)為被打開和關(guān)閉。

另外，通過將功率元件310的集電極端子c連接到驅(qū)動(dòng)模塊320的信號(hào)線路，關(guān)于功率元件310的集電極端子c的狀態(tài)的信息被反饋到驅(qū)動(dòng)模塊320。在這一點(diǎn)上，保護(hù)性二極管或其他電路配置可以被額外地提供在功率元件310的集電極端子c與驅(qū)動(dòng)模塊320之間的信號(hào)線路處。

驅(qū)動(dòng)模塊320將關(guān)于功率元件310的狀態(tài)和驅(qū)動(dòng)模塊320的狀態(tài)的信息(在下文中被稱為“誤差反饋信號(hào)”)發(fā)送到上層控制器330。

上層控制器330將控制信號(hào)發(fā)送到驅(qū)動(dòng)模塊320并從其接收誤差反饋信號(hào)。

根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例，驅(qū)動(dòng)模塊320被提供有第一無線模塊325，并且上層控制器330被提供有與第一無線模塊325相對(duì)應(yīng)的第二無線模塊335。另外，下一上層控制器340被提供有與第一無線模塊325和第二無線模塊335中的至少一個(gè)相對(duì)應(yīng)的第三無線模塊345。

這里，第一無線模塊325和第二無線模塊335中的每個(gè)被提供用于實(shí)施諸如無線保真度(wi-fi)、藍(lán)牙等的傳統(tǒng)無線通信方法。

在下文中，下面將描述根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例的功率設(shè)備控制系統(tǒng)的操作過程。

下一上層控制器340通過信號(hào)線路提供關(guān)于驅(qū)動(dòng)模塊320或上層控制器330的控制信號(hào)。

上層控制器330將用于控制驅(qū)動(dòng)模塊320的控制信號(hào)發(fā)送到驅(qū)動(dòng)模塊320。在這一點(diǎn)上，控制信號(hào)可以以諸如光學(xué)信號(hào)等的有線方式被發(fā)送，。

驅(qū)動(dòng)模塊320接收上層控制器330的控制信號(hào)并且基于控制信號(hào)而輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

功率元件310基于驅(qū)動(dòng)信號(hào)而被驅(qū)動(dòng)為打開和關(guān)閉。

功率元件310將關(guān)于其的信息發(fā)送到驅(qū)動(dòng)模塊320。作為說明，關(guān)于功率元件310的集電極端子c的狀態(tài)的信息可以被發(fā)送到驅(qū)動(dòng)模塊320。

驅(qū)動(dòng)模塊320基于關(guān)于功率元件310的狀態(tài)和驅(qū)動(dòng)模塊320的狀態(tài)的信息而生成誤差反饋信號(hào)，其是監(jiān)視功率元件310和驅(qū)動(dòng)模塊320中的每個(gè)的狀態(tài)的結(jié)果，并且將所生成的誤差反饋信號(hào)發(fā)送到上層控制器330。

作為說明，功率元件310通過柵極端子g的輸入電壓和輸入電流來執(zhí)行on/off操作，并且功率元件310的輸入on/off狀態(tài)由在柵極g與發(fā)射極e之間的電壓差確定。這樣的on/off控制在on狀態(tài)中以在大約12到20伏特(v)之間的傳統(tǒng)電壓差并且在off狀態(tài)中以0v或更低來驅(qū)動(dòng)。

在on狀態(tài)中，在集電極c與發(fā)射極e之間的電壓差可以被降低在2到3v內(nèi)，并且在on狀態(tài)中，在集電極c與發(fā)射極e之間的電壓差的變化可以根據(jù)驅(qū)動(dòng)電流來發(fā)生。

然而，當(dāng)在集電極c與發(fā)射極e之間的電壓差在on狀態(tài)中被增大時(shí)，其可以脫離功率元件310的安全操作區(qū)(soa)。因此，驅(qū)動(dòng)模塊320可以基于與集電極端子c的狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的反饋信號(hào)而驗(yàn)證功率元件310的狀態(tài)，并且可以將關(guān)于功率元件310的狀態(tài)的信息作為誤差反饋信號(hào)發(fā)送到上層控制器330。

作為說明，當(dāng)保護(hù)性二極管存在于電路單元中的集電極端子c處時(shí)，保護(hù)性二極管當(dāng)集電極端子c的電壓高于反饋級(jí)的電壓時(shí)被關(guān)閉，并且當(dāng)集電極端子c的電壓低于反饋級(jí)的電壓時(shí)被打開。結(jié)果，功率元件310的集電極端子c的電壓值可以被發(fā)送到驅(qū)動(dòng)模塊320。

如以上所描述的，根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)模塊320被提供有第一無線模塊325，并且上層控制器330和下一上層控制器340分別被提供有與第一無線模塊325相對(duì)應(yīng)的第二無線模塊335和第三無線模塊345。

因此，驅(qū)動(dòng)模塊320可以通過第一無線模塊325將功率元件310和驅(qū)動(dòng)模塊320的狀態(tài)信息不僅發(fā)送到第二無線模塊335而且發(fā)送到第三無線模塊345。在這種情況下，下一上層控制器340可以通過第三無線模塊345基于狀態(tài)信息而將關(guān)于驅(qū)動(dòng)模塊320或上層控制器330的控制信號(hào)發(fā)送到第一無線模塊325或第二無線模塊335。

為供參考，根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例的功率設(shè)備控制系統(tǒng)可以根據(jù)系統(tǒng)的配置信息選擇性地包括下一上層控制器340。另外，盡管未示出在圖1中，根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例的功率設(shè)備控制系統(tǒng)還可以包括比下一上層控制器340更上層的控制器以包括被配置有超過三層的多層結(jié)構(gòu)的控制模塊。

另外，類似于上層控制器330和下一上層控制器340，比下一上層控制器340更上層的控制器可以使用與第一無線模塊325相對(duì)應(yīng)的無線模塊發(fā)送關(guān)于下層控制器或驅(qū)動(dòng)模塊320的控制信號(hào)。

結(jié)果，驅(qū)動(dòng)模塊320可以通過驅(qū)動(dòng)模塊320的第一無線模塊325由上層控制器330和比上層控制器330更上層的至少一個(gè)控制器340中的至少一個(gè)直接監(jiān)測(cè)。

因此，關(guān)于包括功率元件310的連接狀態(tài)的系統(tǒng)狀態(tài)信息的快速驗(yàn)證和根據(jù)快速驗(yàn)證的保護(hù)協(xié)同可以是可能的，使得可以改善總體功率設(shè)備控制系統(tǒng)的可靠性。

因此，根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)在大規(guī)模系統(tǒng)等等中發(fā)生問題時(shí)，在其處發(fā)生異常的部件被快速地且準(zhǔn)確地確定，使得系統(tǒng)的有效維護(hù)可以是可能的。此外，與僅僅使用光學(xué)信號(hào)的雙重控制系統(tǒng)的配置相比較，存在的優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)施配置可以以低成本進(jìn)行而沒有空間限制。

在下文中，將參考圖2至圖4描述根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例的各種系統(tǒng)配置的示例。

圖2至圖4分別是應(yīng)用圖1的功率設(shè)備控制系統(tǒng)的各種系統(tǒng)配置的示例性示意圖。

首先，參考圖2，根據(jù)本公開內(nèi)容的單個(gè)上層控制器330可以被連接到多個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊320。

驅(qū)動(dòng)模塊320中的每個(gè)生成關(guān)于被直接連接到其的功率元件310的驅(qū)動(dòng)信號(hào)等等，并且被提供有單獨(dú)的無線模塊325。

上層控制器330被提供有單個(gè)無線模塊335并且可以通過單個(gè)無線模塊335將無線數(shù)據(jù)發(fā)送到被提供在驅(qū)動(dòng)模塊320中的每個(gè)處的無線模塊325并且從無線模塊325接收無線數(shù)據(jù)。

參考圖3，能夠看到，其中兩個(gè)或更多個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊320共同地使用單個(gè)無線模塊325的配置。

即，針對(duì)高輸出系統(tǒng)等等的配置，可以提供其中兩個(gè)或更多個(gè)功率元件310與彼此被串聯(lián)和并聯(lián)連接的系統(tǒng)。在這種情況下，多個(gè)功率元件可以根據(jù)每個(gè)位置和連接關(guān)系來模塊化，并且被連接到功率元件310的對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行配置的驅(qū)動(dòng)模塊320可以被配置為共享單個(gè)無線模塊325。

在這種情況下，提供如下效果：根據(jù)關(guān)于功率設(shè)備的雙重控制方案制定改善操作效率，并且還提供如下額外的效果：減小了用于系統(tǒng)配置的成本。

在圖4中，為參考功率元件310的串并聯(lián)混合配置的示例性示意圖。

參考圖4，能夠看出，四個(gè)功率元件310通過并聯(lián)連接對(duì)功率模塊進(jìn)行配置并且四個(gè)功率模塊被串聯(lián)連接以形成系統(tǒng)的功率級(jí)。

即，16個(gè)無線模塊325可以被提供在功率設(shè)備中，功率設(shè)備被配置有16個(gè)功率元件310和被連接到其16個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊320，但是為了方便系統(tǒng)配置和成本降低，能夠看到，單個(gè)無線模塊325被提供在每個(gè)功率模塊處，并且每個(gè)功率模塊中的4個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊320共享單個(gè)無線模塊325。

然而，圖2至圖4的配置分別是可由本公開內(nèi)容的實(shí)施例實(shí)施的系統(tǒng)的示例性配置圖，但是本公開內(nèi)容不限于此。

為供參考，根據(jù)未來無線技術(shù)的發(fā)展，可以顯而易見的是，功率系統(tǒng)的控制能夠被實(shí)施以僅僅通過無線的方式來配置和執(zhí)行，并且另外其可以可能的是，雙重?zé)o線控制配置的方法可以可通過提供有兩個(gè)或更多個(gè)無線模塊來應(yīng)用。

根據(jù)如以上所描述的本公開內(nèi)容，通過添加無線模塊來實(shí)施雙重控制系統(tǒng)，使得提供如下各種效果：與采用光學(xué)模塊的添加的雙重控制方法相比較，空間和成本上的效率可以被大大提高，并且系統(tǒng)的可靠性可以通過關(guān)于功率元件的多重控制而大大改善。

盡管已經(jīng)參考實(shí)施例描述了本公開內(nèi)容，但是應(yīng)當(dāng)理解，能夠在不脫離本公開內(nèi)容的技術(shù)精神的情況下由本領(lǐng)域技術(shù)人員設(shè)想許多其他替代、修改和更改，并且因此應(yīng)當(dāng)理解，本公開內(nèi)容不受以上描述的實(shí)施例和附圖限制。