[实用新型]一种换流器级联模块的测控信号光纤隔离复用电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术和测控技术领域，尤其涉及一种换流器级联模块的测控信号光纤隔离复用电路。 

背景技术

随着全控型电力电子器件（如IGBT、IGCT、MOSFET和GTO等）的飞速发展，级联型电压源换流器目前已经广泛应用于大功率电力电子设备制造技术、电力传动技术、柔性交流输电技术以及高压直流输电技术等领域。例如，级联型STATCOM采用全H桥模块级联，形成星形或三角形连接，用于补偿负荷功率因数或向电力系统提供无功；模块化多电平换流器采用半H桥模块级联，形成三相全桥连接，用于构成新型高压直流输电、柔性交流输电等装置的核心部件，或构成大功率逆变器、变频器。 

为了适应高压、大功率的应用，级联型电压源换流器往往采用增加级联模块个数的方法来提高装置工作电压和电平数，具有：电压适应范围宽，可省略换流变压器，冗余模块提高可靠性，输出谐波含量低等优点。例如，典型的模块化多电平换流器具有多至数百个半H桥级联模块。但是，增加级联模块个数带来的问题之一是会导致级联模块的隔离驱动和测量困难。一方面，大量级联模块导致高压侧开关管数量急剧增多，级联模块间电位差大，加大了低压（弱电侧）测控制系统与级联模块电气隔离难度，光纤具有良好的电气隔离效果；另一方面，每个级联模块至少需要控制触发信号（全H桥两路触发、半H桥一路触发）、旁路信号和闭锁信号，并测量电压信号和故障信号，而整个级联型电压源换流器需要数百乃至上千条光纤传输这些信号。这一问题制约了多模块级联型换流器的实用化，需要尽量减少光纤通道数，加大信号的复用程度来解决。所以，级联模块测控信号的光纤隔离复用成为级联型电压源换流器的关键技术之一。 

发明内容

本实用新型旨在提供一种换流器级联模块的测控信号光纤隔离复用电路，特别适用于大功率电力电子设备制造技术、电力传动技术、柔性交流输电技术以及高压直流输电技术等领域。 

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种换流器级联模块的 测控信号光纤隔离复用电路，它包括四个光纤发射器、四个光纤接收器、两个与门、三个单稳态触发器、两个非门、一个电容和一个压频变换器；其中，第一光纤发射器的光输出端通过光纤与第一光纤接收器的光输入端相连，第二光纤发射器的光输出端通过光纤与第二光纤接收器的光输入端相连，第三光纤发射器的光输出端通过光纤与第三光纤接收器的光输入端相连，第四光纤发射器的光输出端通过光纤与第四光纤接收器的光输入端相连。第三光纤接收器的输出端分别与第一单稳态触发器和第二单稳态触发器的输入端相连，第一单稳态触发器的输出端和第一非门输入端相连，第二单稳态触发器的输出端分别与第三单稳态触发器的输入端和第一与门的一个输入端相连，第三单稳态触发器的输出端通过第二非门与第一与门的另一个输入端相连，第一与门的输出端通过电容接地，第四光纤发射器的输入端与第二与门的输出端相连，压频变换器的输出端与第二与门的一个输入端相连。 

本实用新型的有益效果在于：本实用新型换流器级联模块的测控信号光纤隔离复用电路用于隔离并传输换流器级联模块的测量、控制信号，可实现4根光纤测量控制全H桥模块，或实现最少3根光纤测量控制半H桥模块，适用于级联型电压源换流器具有多个级联模块需要测量控制的应用场合，可以大幅降低测控所需光纤及收发器数量，具有成本低、可靠性高的特点。 

附图说明

图1是本实用新型换流器级联模块的测控信号光纤隔离复用电路的结构示意图； 

图中，第一光纤发射器1、第二光纤发射器2、第三光纤发射器3、第四光纤发射器4、第一光纤接收器5、第二光纤接收器6、第三光纤接收器7、第四光纤接收器8、第一单稳态触发器9、第二单稳态触发器10、第一单稳态触发器11、第一与门12、第二与门13、第一非门14、第二非门15、压频变换器16、电容17。 

具体实施方式

下面根据附图详细描述本实用新型，本实用新型的目的和效果将变得更加明显。 

图1是本实用新型换流器级联模块的测控信号光纤隔离复用电路的结构示意图。图中，虚线箭头框表示的4个信号代表电路的输入信号，实线箭头框表示的6个信号代表电路的输出信号。 

如图1所示，本实用新型换流器级联模块的测控信号光纤隔离复用电路包括四个光纤发射器1-4、四个光纤接收器5-8、两个与门12-13、三个单稳态触发 器9-10、两个非门14-15、一个电容17和一个压频变换器16。