摘要：本文主要针对电力电子标准模块通讯接口进行分析，明确了电力电子标准模块通讯接口的应用情况，针对PEBB通讯接口进行深入探讨，提出了设计和应用的措施，供参考和借鉴。
关键词：电力电子标准模块，通讯接口，设计
前言
随着我国电力电子技术的发展，我们要更好的进行深入分析，进而为PEBB通讯接口的应用带来更好的参考，为今后的电力电子标准模块通讯接口设计工作奠定基础。
1 电力电子标准模块通讯接口的应用概述
随着电力和电子产业的蓬勃发展，及用户和电力公司对电能表的要求愈来愈高，电能表作为用户和电力公司交易平台，其作用至关重要。电能表作为衡量电能的计量仪器，其技术性要求很高，既要求精确、更要求稳定，并保证长期可靠运行，并且随着我国电力市场的逐步建立和完善，电力系统越来越复杂，作为电力系统重要组成部分的电能表受到了越来越多的关注。为了满足各方面的需求，电能表设计也朝着复费率、精确计量、智能化和网络化的方向发展，在工业用户的电力系统中，电能表从性能上还要满足恶劣的工作环境，电压高、电流大、负荷重等条件。但我国早先普遍使用的感应式电表存在精度差、功耗大、受谐波影响大等问题，在用电计费上给国家带来了很大的损失。随着电子技术发展和现代电力应用，电能表专用计量芯片如ATT7022B、ATT7022C也随即而出，从某种程度上提高了电能计量精度，简化了电度表设计结构，功能上也得到了更多的扩展。但是为了提高电力管理部门工作效率，实现远程控制、自动抄表等，那么高精度智能电能表才是今后市场的迫切所需。
2 PEBB通讯接口的设计理念
全世界每小时要消耗120亿kW的电能，其中大部分是通过后处理变为所需要的能量形式。电力电子正是用于电能转换过程的工程学科。电力电子及相关的功率处理技术已经成为一种对经济有巨大潜在影响的技术。为使电力电子系统在质量、可靠性、成本方面有显著改进，必须发展一种综合方法使得电力电子元件和组装技术标准化。由美国海军研究机构（ONR）提出的一种基于PEBB（PowerElectronicBuildingBlock：电力电子组块）的电力系统结构，正式引出了PEBB的概念。PEBB的使用可使器件的集成化达到一个很高的水平，一个电力电子系统中的器件、电路、控制、传感器和激励都集成到标准的器件和模块中。以往由于高成本而无法应用的新技术，将变得可行并将开拓出巨大的新市场。一个基于PEBB的直流母线分布式电源系统由三相发电机、EMI滤波器和PWM整流器提供直流母线电压。各种负载如逆变器供电的电动机、电阻负载和各种直、交电源由直流母线经滤波后馈电。
在这个系统中，对于基本的PEBB模块，使用不同的方法可以得到具有相当轻巧和灵活的PEBB，可以很容易地用它们来组成不同形式的功率变换器。但是，各个滤波器和整流及逆变电源之间存在干扰和匹配问题，各个负载之间也存在动态均流问题，严重时会导致系统不稳定。此外，在系统某一部分发生故障时，如何保障整个系统仍能运行，也是人们非常关心的问题。本文将对这些问题进行讨论，并对PEBB的基本构成和运行特性进行总结。
研制PEBB器件和电力电子应用的标准化过程的任务比低功率的VLSI电路更加复杂。电力电子所特有的问题包括：大电流器件的使用；高压功率器件和用于控制及传感的低功率器件组合到同一个芯片后，高压器件和控制器件的互连，热处理问题；三维封装中的寄生电容和电感，大功率无源器件的集成问题。成功的解决这些广泛的，涉及很多学科的问题，是实现电力电子巨大的潜在影响的前提条件。
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3 PEBB通讯接口的实现
通讯接口和其对应的总线可分为串行总线和并行总线。从带宽的角度来考虑，似乎并行总线更加可取，因为更多的导线将提供更大的带宽。事实上，并行端口非常复杂，相对于串行总线来说需要更多的软
件控制，而且系统的开销很大。同时，更多的控制软件和连接导线都会增加技术实现的难度和成本。而且并行导线容易产生信号干扰。串行总线除了克服并行总线的上述缺点外，还具有节省空间、串联线体积更小，使用更加方便的特点。因此。对PEBB通讯接口的选择主要从串行通讯接口和总线中进行。PEBB通讯接口的选择应该具有以下特性：1）稳定，具备自动查错与除错的功能，使错误的发生率几乎为零；2）有弹性，有多种传输类型和传输速度可供选择}3）快速，具有足够的带宽；4）容易使用，具有即插即用（plugandplay，PnP）功能，易于设置与使用；5）操作系统的支持，可以在操作系统中设计和开发。
符合以上特性的接口有通用串行总线（univer—satserialbus，USB）和IEEE-1394两种，两者在很多方面具有相似之处，例如，都可以提供PnP及热插拔的功能，安装十分简单；都提供统一的通用接口，提供总线供电方式；都采用串接方式，可以连接多台设备。虽然，IEEE-1394比USB快速而且更有弹性，但是成本更高。USB采用主从方式进行通讯，通讯中的复杂性都由主机来控制，从机电路则相对筒单而且便宜。IEEE-t394采用点对点的模式，外露设备可以彼此沟通，单一的传输可以同时传给多个接收设备。所以IEEE-1394比USB有弹性，不过外围设备的电路则相对较复杂且昂贵。因此，在满足系统需要的情况下，采用USB接口作为PEBB通讯接口。
4 PEBB通讯接口存在的问题和将来的工作
对基于PEBB的分布式电源系统，还存在以下问题：
4.1开关动作的问题。脉动负载电流需要大容量的储能元件和大的滤波器，其中，与PWM相关的谐波将导致交流损耗，高电压和电流变化率将导致开关动作失误和电磁干扰，而高频噪声会沿直流母线渗入到接口的控制和其他设备。
4.2对于PEBB封装，则在以下方面可能存在问题，诸如：发热处理，材料兼容性，金属层厚度，空穴构成，可实现性和耐用性以及电流输送容量等等。作为一个典型的应用实例，由美国ONR提出的一种基于PEBB的船舰电力系统结构，充分体现了其优越性，可组成非常复杂和可组合的大系统，降低系统成本，实现运行自动化，有效的提高了船舰电力推进的技术水平。
随着分布式电源系统应用范围不断扩大和电力电子技术的日趋成熟，标准化分布式电源系统的开发和集成设计方法更成为必要。PEBB概念的提出，充分实现了模块化、可靠性、冗余性和容错性的优势，使得基于PEBB的分布式电力电子电源系统具有相当的可实现性和优越性。
在把PEBB概念引入到实际应用的过程中，新的电力电子设备实例不断开发出来，同时在无源器件、包装材料、互联结构和热控制等领域也提出了创造性的解决方案。应用于分布式电力电子电源系统的集成结构，具有可组合成非常复杂大系统的能力，并有效的降低系统成本，实现运行自动化。
结束语
综上所述，针对电力电子标准模块通讯接口的研究情况，我们要进一步总结当前电力电子标准模块通讯接口的设计和应用要求，保证电力电子标准模块通讯接口能够更好的得到应用。
参考文献
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[2]胡全斌，熊启红，张云峰.浅谈UPS电源系统的应急处置[J].湖州师范学院学报.2016（S1）：13.
论文作者:赵飞剑
论文发表刊物:《基层建设》2017年第30期
论文发表时间:2018/1/18
标签：接口论文; 通讯论文; 电力电子论文; 系统论文; 总线论文; 器件论文; 模块论文; 《基层建设》2017年第30期论文;