專利名稱：變流器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變流器系統(tǒng)，尤其是一種為電驅(qū)動裝置提供直流電流及電壓或者提供具有專用匹配頻率的交流電流及電壓或者對電網(wǎng)動態(tài)補償?shù)淖兞髌飨到y(tǒng)，所述變流器系統(tǒng)具有至少一個變流器，該變流器具有可實施通斷控制的大功率半導(dǎo)體器件。
在中功率(1兆瓦左右)以下的變流器中，控制和調(diào)節(jié)部分及功率部分可在一個單元中。宜以單信號連接方式實現(xiàn)所有的連接。其中設(shè)有空間分隔開的功率部分。
但在較大功率的變流器以及功率為兆瓦級的變流器中，將控制和調(diào)節(jié)部分與大功率部分隔開，部分出于技術(shù)上的考慮是相宜的或所期望的。這時就出現(xiàn)了特別是由控制和調(diào)節(jié)部分對空間分隔開的功率柜的控制問題。在這類應(yīng)用時，迄今均將各個信號在電纜束等上進(jìn)行傳輸。由于在電線中(電線的電感等)的渡越時間為毫微秒級，因此對功率閥開啟的同步不會有任何問題。
但這種方式也伴隨有各種問題。例如，由于單獨敷設(shè)電纜非常昂貴，因而伴隨電纜的大規(guī)模的敷設(shè)，想必增大非一體的控制系統(tǒng)的成本。此外，由于必須對每個連接都進(jìn)行檢驗，因而在單獨敷設(shè)電纜時對電纜連接的檢驗也很費時、費力、費用高昂。由于為電纜敷設(shè)必須付出高昂的代價，因而從經(jīng)濟上考慮，常常不考慮采用備份方式進(jìn)行電纜敷設(shè)，由此又會造成，只要一個連接出現(xiàn)故障，就會使變流器失效。
已有的變流器的點對點的連接為銅導(dǎo)線連接，因而會產(chǎn)生自外界的或變流器本身的電的或電磁干擾散射等其它問題。為防止形成接地回路而必須采取的對單根導(dǎo)線所作的電位隔離又導(dǎo)致這種變流器系統(tǒng)的附加費用。
本發(fā)明的目的在于提供一種能避免上述問題的、具有功率為兆瓦級的變流器的變流器系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是通過一種具有至少一個變流器的變流器系統(tǒng)實現(xiàn)的，所述變流器具有可實施通斷控制的大功率半導(dǎo)體器件，-其中通過調(diào)整各個大功率半導(dǎo)體器件的通或斷時間點對流經(jīng)大功率半導(dǎo)體器件的電流施加影響，-其中通過對變流器各大功率半導(dǎo)體器件的通或斷時間點的適當(dāng)控制對變流器輸出端上所期望的總電壓或所期望的總電流施加影響，-并且其中對至少一個變流器分配有至少一個與之空間分隔開的自動化設(shè)備，該設(shè)備通過至少一總線系統(tǒng)與大功率半導(dǎo)體器件邏輯連接，通過此自動化設(shè)備可對各大功率半導(dǎo)體器件所期望的通或斷時間點進(jìn)行調(diào)整。
其中將該自動化設(shè)備通過至少一個，尤其是串行的總線系統(tǒng)與變流器物理連接則尤為有益。采用這種方式可省去從自動化設(shè)備至大功率半導(dǎo)體器件的各點對點的連接。根據(jù)本發(fā)明所采取的解決方案，另外還可以以備份方式實現(xiàn)自動化設(shè)備和半導(dǎo)體器件間的連接，這是因為采用物理總線系統(tǒng)時可以合理的代價實現(xiàn)此點。
在一有益的設(shè)計中，根據(jù)ISO-Norm(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織-標(biāo)準(zhǔn))7496層1為光纜，因而可避免對自動化設(shè)備和變流器之間的連接的電磁干擾。
下面將對照附圖并結(jié)合從屬權(quán)利要求對本發(fā)明的進(jìn)一步的優(yōu)點和細(xì)節(jié)加以說明。附圖中

圖1為一本發(fā)明的變流器系統(tǒng)，圖2為一本發(fā)明的變流器系統(tǒng)，該變流器系統(tǒng)用于控制一具有空間分隔開的并聯(lián)的功率部分的電動機，圖3為一本發(fā)明的變流器系統(tǒng)，它具有一安裝在一起的自動化設(shè)備和兩個空間分隔開的功率部分，圖4為一本發(fā)明的變流器系統(tǒng)，該變流器系統(tǒng)用于控制一串聯(lián)的電動機，圖5為一本發(fā)明的變流器系統(tǒng)，該變流器系統(tǒng)用于控制一變型串聯(lián)的電動機。
圖1示出一本發(fā)明的變流器系統(tǒng)，它具有三個變流器3、4和5，在它們的輸出端9、10和11上加有一交流電壓。在圖1中示出的實施例設(shè)計中，變流器3、4和5振動子換流器。但它們也可以是變流器。在后者的情況時，在變流器3、4和5的輸出端9、10和11上加有直流電壓。由一電源網(wǎng)1對變流器3、4和5供電。為產(chǎn)生直流電壓及直流電流或產(chǎn)生具有相應(yīng)頻率的交流電壓及交流電流，變流器3、4和5具有可實施通和/或斷控制的大功率半導(dǎo)體器件。由一自動化設(shè)備2對變流器3、4和5的大功率半導(dǎo)體器件進(jìn)行控制和協(xié)調(diào)，該設(shè)備通過光纜12與變流器3、4和5的智能接口6、7和8連接。自動化設(shè)備2的控制指令通過智能接口6、7和8傳遞給相應(yīng)的變流器3、4和5的大功率半導(dǎo)體器件。
智能接口6、7和8被同步。如果僅有一個變流器或變流器可以相互不受影響地切換時，則功率部分的同步不起作用。因此本發(fā)明的解決方案，主要涉及的是對一種快速串行總線系統(tǒng)的應(yīng)用，而不是為實現(xiàn)控制和調(diào)節(jié)部分與功率部分的耦合而采用的多個單獨連接，其中變流器的規(guī)格大多為例如2米×1米×2米。
對于串行傳輸來說，沒有使用如Ethernet(以太網(wǎng))、Profibus等標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議，這是因為在這些協(xié)議情況下，尤其是在處理信息時，不能保證至最后1微秒的調(diào)取。替代上述協(xié)議確定了一種獨特的協(xié)議，該協(xié)議可與自身的情況相適應(yīng)。
作為與時鐘脈沖恢復(fù)相結(jié)合的用于串-并行轉(zhuǎn)換的硬件基礎(chǔ)，使用AMD公司的一種開關(guān)電路對TAXIchip(R)AM7968和AM7969。這些開關(guān)電路決定信息的串行編碼。也可以使用另一種具有類似特性的串-并行轉(zhuǎn)換取代上述開關(guān)電路對。
TAXIchip開關(guān)電路的并-串行和串-并行轉(zhuǎn)換的特征是-對一并行字節(jié)(8位)的編碼是在10個串行位信息中從兩個所謂的4位-5位編碼來進(jìn)行的。-串行信息為此是這樣得到的，應(yīng)使不多于三個相同的位信息順序排列。在最遲3個串行位之后，在串行側(cè)出現(xiàn)一信號變換。因此通過鎖相環(huán)電路可從串行信息中實現(xiàn)移位時鐘脈沖的時鐘脈沖恢復(fù)。
-某種基于4位-5位編碼作為數(shù)據(jù)碼從未出現(xiàn)過的信號變化被判定為同步符號。由此可實現(xiàn)串-并行轉(zhuǎn)換的字節(jié)同步。在串-并行轉(zhuǎn)換的每一字節(jié)中，也包括在同步符號接收的情況下，將在集成電路中產(chǎn)生兩個選通脈沖信號的一個，要么是指令選通信號要么是已識別的數(shù)據(jù)編碼中的數(shù)據(jù)選通信號。-串行信號的非數(shù)據(jù)編碼的特定的編碼被看作命令編碼。在所應(yīng)用的帶有4位-5位編碼的8位數(shù)據(jù)寬度中有10個有效指令編碼。這些編碼在根據(jù)本發(fā)明的解決方案中作為數(shù)據(jù)幀(數(shù)據(jù)電報的開始和結(jié)束標(biāo)志)。-在串行信號中出現(xiàn)的既不屬于同步符號，也不屬于命令編碼和數(shù)據(jù)編碼的某些編碼將被判定為數(shù)據(jù)傳輸干擾(擾亂)且在集成電路的一個針上用選通脈沖同步顯示出。-也可以采用一相應(yīng)的5位/6位編碼傳輸每個數(shù)據(jù)字9或10位。這種方式在本發(fā)明的解決方案中未采用。
選用的串行信號的波特率為40兆波特。該波特率相當(dāng)于2個16位字/微秒的數(shù)據(jù)率。
所有要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被安置在電報中。電報以一命令字節(jié)開始和結(jié)束，該字節(jié)由TAXI芯片進(jìn)行識別。
在電報開始的命令字節(jié)之后的最初的5個數(shù)據(jù)字節(jié)對電報通信的硬件控制具有特殊的意義-一個字節(jié)發(fā)送器碼(4位)和優(yōu)先級(最多4位，使用3位)-兩個字節(jié)的信息目標(biāo)地址，16位中的每一位分配給一個站，由此可對一個、多個或全部站進(jìn)行編址。-一個字節(jié)的占6位的信息緩沖器編號及一位有關(guān)在接收時是否應(yīng)啟動中斷的信息。
根據(jù)信息緩沖器編號，數(shù)據(jù)被寫入接收站的正確的隨機存取存儲器(RAM)區(qū)中(中央處理器(CPU)-隨機存取存儲器(RAM)的一部分)，通過直接存儲器存取(DMA)存取。因此為將數(shù)據(jù)交連在正確的工作范圍內(nèi)不必付出軟件代價。-一個字節(jié)作為保護(hù)用于重復(fù)具有異或掩碼和浮動位的緩沖器編號。只有當(dāng)該字節(jié)與上一個字節(jié)相吻合時，電報才有效。對此的檢驗通過硬件來進(jìn)行。
在電報頭上的其它字節(jié)為進(jìn)行軟件處理具有標(biāo)準(zhǔn)有效位控制、識別數(shù)、過程數(shù)、長度。這里還要考慮，如何來識別軟件方面未充分傳送的電報。問題是在硬件接收時要馬上將數(shù)據(jù)信息寫入目標(biāo)RAM中。一旦在傳輸過程中出現(xiàn)干擾，則將不繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入。在與前面的RAM內(nèi)容交疊時，則會產(chǎn)生不一致的信息。不一定非得啟動顯示干擾和用軟件計算該干擾的中斷。為用一處理程序?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)一致性的識別，選用了下述的報頭信息設(shè)置-兩個字節(jié)電報長度，字長16位。在信息處理之后可在此處置0。如果傳送新的數(shù)據(jù)，則此處不是0。由此可以識別具有新的數(shù)據(jù)。這是用于數(shù)據(jù)處理的一種號志功能。-兩個字節(jié)電報識別數(shù)。相繼排列的電報不應(yīng)有相同的識別數(shù)，出于簡便起見，這些數(shù)應(yīng)是不斷遞增的。由此一方面可識別是否有電報丟失，另一方面則可識別是否接收到一個新電報。-在有干擾時例如僅長度被傳送，則基于該未被改變的識別數(shù)可識別出沒有傳送新的數(shù)據(jù)。-在數(shù)據(jù)開始+電報長度的位置上，識別數(shù)如前重復(fù)出現(xiàn)。這是用于識別數(shù)據(jù)一致性的關(guān)鍵的機理。若識別數(shù)前后不一樣，則該電報要么仍處于傳送中，要么因誤碼而中斷。
每一個站可在任何時刻發(fā)送，不存在主站或者主傳送。
當(dāng)一電報在環(huán)形回路中運行時，則在每個站對該電報的開始-控制字節(jié)之后的第一個數(shù)據(jù)字節(jié)中的優(yōu)先級加以記錄。該電報被接收且在滯后兩個字節(jié)后重又發(fā)送給環(huán)形回路中的下一站(回波)。此點與該電報是否對每個站尋址的問題無關(guān)。
在一個站上有一發(fā)送要求在等候時，如果識別出接收電報或回波電報具有相同的或更寬的優(yōu)先級，則這一發(fā)送要求被硬件推遲。只有當(dāng)該回波電報發(fā)送完畢之后，該待發(fā)送的電報才被送出。這些都是通過硬件處理實現(xiàn)的。
當(dāng)待發(fā)送的電報的優(yōu)先級高于一在接收或回波中被識別的電報時，則對該回波電報不予以考慮而馬上開始該待發(fā)送電報。在環(huán)形回路中，低優(yōu)先級電報的發(fā)送站根據(jù)運行的回波識別出，在單身的電報最終被接收之前另一電報已開始發(fā)送。據(jù)此，該站在高優(yōu)先級的電報接收或回波完畢后從頭開始重復(fù)發(fā)送請求。
相同的機理同樣也適用于當(dāng)兩個站同時開始發(fā)送并且基于在環(huán)形回路中的傳送時間的緣故相互不能確定此點時。在電報具有相同優(yōu)先級時，則站號作為優(yōu)先級起決定作用。
控制和調(diào)節(jié)部分根據(jù)軟件算法(例如具有后續(xù)控制數(shù)組的面向字段的調(diào)節(jié))求出各功率閾位置的時間點及時間。其中功率閥的位置被編碼傳遞，例如在三點變流器中用二位實現(xiàn)控制四個閥的有效組合。
在一個電報中，則從控制和調(diào)節(jié)部分向功率部分傳輸多個連續(xù)的在軟件的取樣時間內(nèi)計算出的、具有閥位置和時間點及時間的閥控制指令。與這些信息相聯(lián)系的是用于?？刂菩畔⒑湍M值采集的取樣信息。
在功率部分中，對控制信息進(jìn)行處理，其中在電報接收時經(jīng)軟件被寫入一先進(jìn)先出緩沖器中的時間差或時間點和控制信息在某個時間后被順序讀出。一時間計數(shù)器(硬件)可實現(xiàn)正確的控制時間點，其精度小于1微秒。當(dāng)用于模擬值觸發(fā)的信息從該先進(jìn)先出緩沖器中讀出時，通過硬件來鎖存一積分器。在功率部分中將產(chǎn)生一電報，使控制和調(diào)節(jié)部分中觸發(fā)取樣時間中斷。在另一個出于時間上的原因而在其后產(chǎn)生的電報中發(fā)送模擬值，該模擬值在控制和調(diào)節(jié)部分的取樣時間中斷中被采用。
該時間管理(Zeitregime)因此是由功率部分中控制信息的處理決定的。
在功率部分中，具有大量的硬件電路用于電報接收和電報產(chǎn)生，在一個可自編程的邏輯開關(guān)電路中(Xilinx型LCA)加以實現(xiàn)。開關(guān)信息的產(chǎn)生同樣可通過另外一個LCA來實現(xiàn)，對模擬值的采集和數(shù)字積分也是如此。采用LCA在技術(shù)上是相宜的并且由于基于要適應(yīng)不同的設(shè)計(閥的數(shù)量)有時是絕對必要的，但根據(jù)本發(fā)明的解決方案卻并不是絕對必要的。
在功率部分中有一CPU(中央處理單元，微處理器)即SABC165，具有芯片功能的16位控制器，用于對電報數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件處理、檢驗、轉(zhuǎn)接至邏輯電路中以及部分用于控制和調(diào)節(jié)部分的算法。該CPU配備有外部RAM256k字節(jié)以及外部快速EPROM(可擦可編程只讀存儲器)。
在子站中也采集諸如門開關(guān)等(兩級監(jiān)控)及用于在預(yù)充電時對繼電器的控制等控制和調(diào)節(jié)的輔助信號。另外，從這些硬件部件輸出信息和傳輸信息到這些硬件部件是通過并利用軟件計算電報實現(xiàn)的。
在自動化系統(tǒng)中具有用于電報產(chǎn)生和處理(LCA)的相同電路。也具有相同的CPUC165用于電報的軟件計算。對用于控制和調(diào)節(jié)的中央CPU的耦合，在本情況時，中央CPU為由SIMADYN-D組成的CPU組件PM4，則采用直接存儲器存取(總線耦合)。其中用于電報處理的LCA由兩條CPU總線相互獨立地起動。還備有在同時或沖突存取時用于避免沖突的電路。通過另一與電報控制時相同的在LCA中實現(xiàn)的專用電路，可通過PM4-總線(LE總線)直接地將外部RAM內(nèi)容寫讀到C165中。因此由軟件數(shù)據(jù)交換實現(xiàn)對控制和調(diào)節(jié)部分的電報通聯(lián)。
當(dāng)多個具有控制和調(diào)整部分的功率部分與根據(jù)本發(fā)明的環(huán)形總線連接時，則它們在迄今為止所介紹的解決方案中尚未被同步。亦即每一功率部分都有其自己的時間管理(Zeitregime)。當(dāng)不需要對功率部分進(jìn)行同步控制時，例如在控制不同的電動機時，此點是可能的。但這也隨之帶來諸如浮動取樣時間的問題。
當(dāng)多個空間分隔的功率部分(功率柜)被接至同一用電器(電動機)或從同一電網(wǎng)接出時，在這些功率部分中的時間的同步是絕對必需的。
甚至在對不同的用電器或電網(wǎng)相位進(jìn)行控制時，也希望在多個功率部分中實現(xiàn)時間同步，因為由此可避開浮動采樣時間的問題。
根據(jù)迄今介紹的本發(fā)明的解決方案，是基于對閥控制信息的處理進(jìn)行功率部分的時間管理的?？刂坪驼{(diào)整從屬于時間管理。
出于對功率閥控制的考慮，功率部分中的時間同步的精度應(yīng)至少好于10微秒，可采用補償電感線圈克服這一數(shù)量級的不精確度。由于有時在閥控制頻率較高時，例如用IGBT晶體管即可實現(xiàn)此頻率，希望最大限度地減小此補償扼流及敏感的電流差調(diào)節(jié)，故實現(xiàn)的時間差應(yīng)大大好于1微秒。本發(fā)明的解決方案在不使用附加技術(shù)的條件下可實現(xiàn)在最壞情況極限時的鄰近站的精度為±50毫微秒，而在環(huán)形回路中的遠(yuǎn)端站的精度為±站數(shù)×50毫微秒。所采用的20MHz的系統(tǒng)時鐘脈沖對CPU系統(tǒng)是標(biāo)準(zhǔn)的并且適于由LCA處理。
而且當(dāng)控制和調(diào)節(jié)部分位于多個功率部分中的一個中且在那里不使用串行總線而直接與功率部分連接，但第二個功率部分(功率柜)必須與第一個功率部分連接時，則采用本發(fā)明的時間同步方案也是必要的。
在環(huán)形回路中的一個站為主定時器且包括一計時器，該計時器至少越過兩個最大的采樣時間來復(fù)制時間。此外，計時器還能循環(huán)。計時的分辨率例如為250毫微秒。具有16毫秒循環(huán)時間的計時器具有16位的位數(shù)。從主定時器開始，所有的站被同步。
每隔例如128微秒形成一個時間脈沖。該時間脈沖是由主定時器的相應(yīng)的下計數(shù)器部分的過零觸發(fā)形成的，在這種情況下是下9位。確切地說，時間脈沖在過零之前1020×50毫微秒時產(chǎn)生，亦即在過零前計數(shù)例如為204時產(chǎn)生。
主定時器以與電報控制相同的時鐘脈沖工作。由此應(yīng)用了一50毫微秒的系統(tǒng)時鐘脈中，用該系統(tǒng)時鐘脈沖時每第五個脈沖前沿起著啟動開關(guān)的作用。這是用同步觸發(fā)器的一中央啟動信號實現(xiàn)的。該啟動信號被簡稱為CLKL(電報通信LX用時鐘)，對20MHz的中央時鐘脈沖用CLKC表示(這里的“C”也用來表示CPU)。
每當(dāng)該時間脈沖周期產(chǎn)生時，與通常運行的電報通信無關(guān)，發(fā)送由兩個字節(jié)組成的短信息，其中-一個字節(jié)是時間脈沖的4個識別-控制字節(jié)中的一個，-一個數(shù)據(jù)字節(jié)，具有(當(dāng)所有位被置位后)內(nèi)容255。
通常運行的電報通信毫無干擾地對該時間信息進(jìn)行處理。對于一個激活的電報產(chǎn)生器來說，將在這一時間中中斷數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，以便作為回波繼續(xù)傳遞時間脈沖。對電報接收來說，時間脈沖起著信息間歇的作用。
時間脈沖根據(jù)其控制字節(jié)被識別出。接收站具有的時鐘脈沖相位與發(fā)送站不同步并且其時鐘脈沖的容限為±1‰。
但在接收器的TAXI芯片中經(jīng)串-并行轉(zhuǎn)換之后的選通脈沖信號卻是用發(fā)送器的時鐘脈沖相位，即串行信號的時鐘脈沖相位產(chǎn)生的。
在接收器中有一用于將數(shù)據(jù)字節(jié)與接收器的時鐘脈沖相位同步的電路。時鐘脈沖相位在這里尤其系指在串-并行轉(zhuǎn)換(由發(fā)送器的時鐘脈沖決定)成中央啟動時鐘脈沖CLKL后的選通脈沖及數(shù)據(jù)變換的相位。電報處理與該CLKL同步工作并且與CLKL同步將電報繼續(xù)發(fā)送給環(huán)形回路中的下一站。CLKL的周期為250毫微秒。用于處理CLKL的中央時鐘脈沖為50毫微秒。
該用于同步的電路考慮了一發(fā)送站和自身時鐘脈沖間的最大為±1‰的時鐘脈沖頻率差，該差表明當(dāng)發(fā)送的時鐘脈沖較高時，信息必然就越滯后。直至電報結(jié)束不得有數(shù)據(jù)丟失。
該同步電路提供脈沖，并包括在電報通信運行中必要的1個CLKL-周期的附加滯后，利用該脈沖可使計數(shù)器歸零和起動，該計數(shù)器由將時間脈沖-控制字節(jié)的串-并行轉(zhuǎn)換成CLKL的轉(zhuǎn)換器上的選通脈沖求出時鐘脈沖相位。這一計數(shù)器用系統(tǒng)時鐘脈沖CLKC(50毫微秒)工作并求出在至50毫微秒范圍內(nèi)單位為0至9的滯后。由于以系統(tǒng)時鐘脈沖50毫微秒來計數(shù)，因此得出的不確定度為50毫微秒。
這時由接收的時間信息減去由于接收信號對CLKL信號同步而產(chǎn)生的該滯后值。該時間信息從時間-控制字節(jié)(第9位到第2位)以及控制字節(jié)(第1位和第0位)之后的一字節(jié)中提取出。主定時器此時已發(fā)送出信息1020，變成二進(jìn)制為1111111100，參見上文。
除此之外，還要從時間信息中減去-9位的預(yù)先給定的常數(shù)值，該值包括-因內(nèi)部處理而引起的環(huán)形回路內(nèi)的串行輸入信號到串行輸出信號的滯后常量，-因物理上的滯后而引起的從發(fā)送器到接收器的串行信號的渡越時間，尤其是在光纜中的渡越時間。
利用這一時間信息，在CLKL同步時刻裝入并起動一10位寬的計數(shù)器，該計數(shù)器用系統(tǒng)時鐘脈沖CLKC來計數(shù)。在達(dá)到過零點時該計數(shù)器停止。該過零操作在此處是在50毫微秒CLKC時鐘脈沖范圍內(nèi)與主定時器的過零同步實現(xiàn)的。這便是在該站中的定時器的調(diào)節(jié)脈沖。
作為回波的時間信息被繼續(xù)發(fā)送，而且還包括如上所述的經(jīng)校正的時間信息。下一個站在考慮到下述兩個因素的條件下再次對該時間信息校正用于處理對接收的信息的相位進(jìn)行同步以及信號的渡越時間。因各站的CLKC時鐘脈沖的不能確定的相位造成的50毫微秒的誤差將被累加并決定精度。
(若該精度因CLKC也應(yīng)得到改善的話，則該CLKC必須由一與接收的信息同步的鎖相環(huán)電路形成。但這一點在本實施例中既未實現(xiàn)也未被看作是必要的)。
利用該定時器的調(diào)節(jié)脈沖，以50毫微秒(CLKC)的精度確定出時間點。在該時間點，定時器在250毫微秒分辨率的情況下在下面的例如第9位時應(yīng)過零。在存在時鐘脈沖頻率差的情況下，計數(shù)器可具有一偏離0的位置，而確切地說，在持續(xù)接收時間信息的情況下，此偏差是很微小的。
該計數(shù)器位置和接至定時器的預(yù)除器的偏差被收集在一寄存器中。
這時由于在等間距的時間點，例如每隔4毫微秒出現(xiàn)正的或負(fù)的偏差，定時器的預(yù)除器視正的還是負(fù)的偏差從標(biāo)準(zhǔn)值5(50毫微秒的CLKC相對于250毫微秒的分辨率)變?yōu)橹?或6。同時，對于該時鐘脈沖，該偏差在寄存器中被計數(shù)(該寄存器為一計數(shù)寄存器)。
因此一個時間步距延續(xù)200或300毫微秒，接著仍是標(biāo)準(zhǔn)的250毫微秒。
這一過程反復(fù)進(jìn)行，直至實現(xiàn)偏差為0。在基于時鐘脈沖的容限產(chǎn)生的最大偏差情況下，在下一時間脈沖到達(dá)之前，必須實現(xiàn)0。
從用于計數(shù)器的預(yù)除器中推導(dǎo)出用于所有時間同步電路(這些電路不用于電報通信)的中央啟動時鐘脈沖CLKE。該CLKE因此在所有的站中根據(jù)上述精度同步運行。
通過一標(biāo)準(zhǔn)電報采用軟件賦予初值，一次性地實現(xiàn)計數(shù)器在總時間上的置位。在第一個時間脈沖時，計數(shù)器被啟動。每個超出時鐘脈沖容限的偏差被判定為嚴(yán)重的系統(tǒng)故障。
本發(fā)明的變流器系統(tǒng)優(yōu)選用于為電驅(qū)動裝置供電和用于電網(wǎng)補償。另外，該系統(tǒng)還優(yōu)選適用于兆瓦級的功率調(diào)節(jié)和調(diào)整的應(yīng)用場合。
圖2示出一本發(fā)明的變流器系統(tǒng)，具有兩個用于控制及調(diào)節(jié)電動機17的變流器，其中變流器13和14的輸出被電感18和19分隔開。通過電網(wǎng)1實現(xiàn)供電。與圖1中所示的對變流器系統(tǒng)的調(diào)整相似，通過自動化設(shè)備2、光纜12和智能接口15和16實現(xiàn)對變流器13和14的大功率半導(dǎo)體器件的控制。
圖3示出一具有兩個變流器20和21的變流器系統(tǒng)，其中通過自動化設(shè)備24實現(xiàn)對變流器20和21的輸出端上的電壓或電流的控制。該自動化設(shè)備24與變流器20安裝在一起并且直接控制變流器20的大功率半導(dǎo)體器件。變流器21具有一智能接口25，該接口經(jīng)光纜12與自動化設(shè)備24連接。在自動化設(shè)備24中所產(chǎn)生的用于變流器21的大功率半導(dǎo)體器件的控制指令經(jīng)光纜12被傳遞給智能接口25，該接口根據(jù)來自自動化設(shè)備24的控制指令控制變流器21的大功率半導(dǎo)體器件。通過電網(wǎng)1實現(xiàn)對變流器20和21的供電。
圖4示出本發(fā)明的一變流器系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于控制與兩個變流器31和32串聯(lián)的電動機30，所述變流器通過-電網(wǎng)1供電。由自動化設(shè)備34實現(xiàn)對變流器31的控制，該自動化設(shè)備34同樣也對變流器32實施控制，所述變流器32通過光纜33和智能接口35與自動化設(shè)備34連接。由智能接口35將自動化設(shè)備34的控制指令繼續(xù)傳遞給變流器32的大功率半導(dǎo)體器件。
圖5同樣示出一與兩個變流器31和32串聯(lián)的電動機30。其中通過電網(wǎng)1實現(xiàn)供電。由自動化設(shè)備41對變流器31和32的大功率半導(dǎo)體器件進(jìn)行控制，該設(shè)備通過光纜40與智能接口42和43相連接。與變流器31和32安裝在一起的智能接口42和43將自動化設(shè)備41的控制指令繼續(xù)傳遞給變流器31和32的大功率半導(dǎo)體器件。
權(quán)利要求
1．一種變流器系統(tǒng)，尤其是一種為電驅(qū)動裝置提供直流電流及電壓或者提供具有專門匹配的頻率的交流電流及電壓或者對電網(wǎng)動態(tài)補償?shù)淖兞髌飨到y(tǒng)，所述變流器系統(tǒng)具有至少一個變流器，該變流器具有可實施通斷控制的大功率半導(dǎo)體器件，-其中通過對各個大功率半導(dǎo)體器件的通、斷時間點的調(diào)整對流經(jīng)大功率半導(dǎo)體器件的電流施加影響，-其中通過對變流器各大功率半導(dǎo)體器件的通斷時間點的相應(yīng)調(diào)整可對變流器輸出端上的所期望的總電壓或總電流施加影響，-并且其中對至少一個變流器分配有至少一個與之空間分隔開的自動化設(shè)備，該設(shè)備通過至少一個總線系統(tǒng)與大功率半導(dǎo)體器件邏輯連接，通過此自動化設(shè)備可對各個大功率半導(dǎo)體器件的所期望的通或斷時間點進(jìn)行調(diào)整。
2．按照權(quán)利要求1所述的變流器系統(tǒng)，其特征在于所述自動化設(shè)備通過至少一個，尤其是串行總線系統(tǒng)與變流器物理連接。
3．按照權(quán)利要求2所述的變流器系統(tǒng)，其特征在于所述總線系統(tǒng)由光纜構(gòu)成。
4．按照權(quán)利要求2或3所述的變流器系統(tǒng)，其特征在于所述總線系統(tǒng)系連接至少一個自動化設(shè)備和至少一個變流器的閉合回路。
5．按照權(quán)利要求2、3或4所述的變流器系統(tǒng)，其特征在于在一具有多個變流器的變流器系統(tǒng)中，為每一變流器分配一個智能總線接口，該接口接收變流器大功率半導(dǎo)體器件的所期望的通或斷時間點并且大功率半導(dǎo)體器件在所期望的時間點被接通或斷開。
6．按照權(quán)利要求5所述的變流器系統(tǒng)，其特征在于所述自動化設(shè)備或變流器發(fā)送時間基準(zhǔn)，該時間基準(zhǔn)使各個智能接口在時間上同步，其精度達(dá)10微秒或好于10微秒，優(yōu)選50毫微秒或好于50毫微秒。
7．按照權(quán)利要求1至6中任一項所述的變流器系統(tǒng)，其特征在于一具有多個變流器的變流器系統(tǒng)具有唯一一個自動化設(shè)備。
8．按照權(quán)利要求7所述的變流器系統(tǒng)，其特征在于該自動化設(shè)備在空間位置上與一變流器相對應(yīng)。
9．按照權(quán)利要求5至8中任一項或多項所述的變流器系統(tǒng)，其特征在于智能接口將有關(guān)整流器中的電流或電壓的測量值經(jīng)總線系統(tǒng)傳遞給自動化設(shè)備。
10．按照權(quán)利要求1至9中任一項或多項所述的變流器系統(tǒng)，其特征在于所述總線系統(tǒng)以至少5兆波特速率、優(yōu)選以至少20兆的波特率傳遞諸如通和/或斷時間點、測量值或時間基準(zhǔn)等信息。
11．按照權(quán)利要求10所述的變流器系統(tǒng)，其特征在于所述總線系統(tǒng)以40兆波特率傳遞諸如通和/或斷時間點、測量值或時間基準(zhǔn)等信息。
12．按照權(quán)利要求1至11中任一項所述的變流器系統(tǒng)，其特征在于就持續(xù)負(fù)荷而言，所述變流器的設(shè)計功率范圍在1～20兆瓦，最好在2～10兆瓦范圍內(nèi)。
13．按照權(quán)利要求1至12中任一項所述的變流器系統(tǒng)，其特征在于就沖擊負(fù)荷而言，所述變流器的設(shè)計功率范圍在2～30兆瓦，最好在4～20兆瓦范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變流器系統(tǒng),尤其是一種為電驅(qū)動裝置提供直流電流及電壓或者提供具有專門匹配的頻率的交流電流及電壓或者用于對電網(wǎng)動態(tài)補償?shù)淖兞髌飨到y(tǒng),所述變流器系統(tǒng)具有至少一個變流器,該變流器具有可實施通斷控制的大功率半導(dǎo)體器件,－其中通過對各個大功率半導(dǎo)體器件的通、斷時間點的調(diào)整對流經(jīng)大功率半導(dǎo)體器件的電流施加影響,－其中通過對變流器各大功率半導(dǎo)體器件的通、斷時間點的相應(yīng)調(diào)整可對變流器輸出端上的所期望的總電壓或總電流施加影響,－并且其中對至少一個變流器分配有至少一個與之空間分隔開的自動化設(shè)備,該自動化設(shè)備通過至少一個總線系統(tǒng)與大功率半導(dǎo)體器件邏輯連接,通過此自動化設(shè)備可對各個大功率半導(dǎo)體器件的所期望的通或斷時間點進(jìn)行調(diào)整。
文檔編號H02M7/00GK1225758SQ97196623
公開日1999年8月11日 申請日期1997年5月9日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月21日
發(fā)明者威廉·林登, 哈特馬特·肖里格 申請人:西門子公司