[發明專利]一種模塊化多電平換流器子模塊的程序在線升級方法

在審

• 申請號: 201410134501.9
• 申請日: 2014-05-06
• 公開（公告）號: CN105094855A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 李漢杰;馮亞東;陳勇;汪濤;陳永奎;張茂強
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術有限公司
• 主分類號: G06F9/445
• 分類號: G06F9/445
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種模塊化多電平換流器子模塊的程序在線升級方法。

背景技術

隨著環境污染和能源短缺日益嚴峻，發展可再生清潔能源，提升能源結構得到了大力推廣。與此同時，直流輸電技術也得到了大力發展，目前較為先進的是柔性直流輸電技術。

模塊化多電平換流器是柔性直流輸電系統中非常重要的組成部分。通過子模塊串聯構成換流閥，模塊化程度高，諧波畸變小，開關損耗低。各相各橋臂上的多個子模塊都是相同的，主要由子模塊控制器、電容器、功率半導體器件（常用絕緣柵雙極型晶體管，簡稱IGBT）等組成。各個子模塊均可以單獨控制，他們合成的階梯波形可以較好地模擬正弦波形。

一個較大柔性直流工程的多電平換流器可以有上千甚至幾千個子模塊，這些子模塊的維護升級要消耗大量的人力物力。尤其是升級子模塊程序的時候，需要操作人員使用調試線纜逐個升級，這往往要消耗幾天的時間。

基于以上分析，需要設計一種模塊化多電平換流器子模塊的程序在線升級方法，以降低子模塊升級消耗的時間成本和人力成本，本案由此產生。

發明內容

本發明的目的，在于提供一種模塊化多電平換流器子模塊的程序在線升級方法。現場操作人員可以通過光纖網絡，在線批量升級多個換流器子模塊，大大節約了裝置維護所需的時間成本和人力成本。

為了達成上述目的，本發明的解決方案是：

一種模塊化多電平換流器子模塊的程序在線升級方法。換流器子模塊（SMC）通過光纖連接至遠端的VBC裝置。在VBC裝置中存有待升級的程序，SMC通過光纖從VBC裝置接收該程序。SMC的通信和接收程序的功能集成在FPGA中，FPGA接收完新程序后，將其發送至MCU，由MCU將新程序存入FLASH。然后MCU使用新程序重新加載FPGA，實現程序的在線升級。在升級的過程中，MCU將自動保存升級前的程序，并在升級失敗的情況下使用升級前的程序加載FPGA，具有較高的安全性。

SMC子模塊在上述新程序接收過程中，首先由FPGA通過光纖接收到新的程序，再使用CAN協議封裝數據后通過CAN總線發送給MCU。然后MCU通過SPI接口將程序寫入FLASH。

FLASH劃分為FPGA1和FPGA2兩個存儲區，其中FPGA1是優先啟動區。程序升級過程中，MCU首先檢測當前工作的程序數據是否存儲在FPGA1區域，如果是的話，將當前程序保存至FPGA2區域，然后將新程序寫入FPGA1區域；如果不是的話，可以將新程序直接寫入FPGA1區域。這樣可以保證在FPGA2區域中存有升級前的程序，在升級失敗的情況下可以從FPGA2區域恢復升級前的程序，具有較高的安全性。

接收并存儲完成后，MCU通過PS模式用新程序重新加載FPGA，實現FPGA的在線升級。加載過程中，MCU閉鎖IGBT的控制信號，防止在升級過程中IGBT出現誤動作。當FPGA重新開始正常工作后，MCU解除對IGBT控制信號的閉鎖。

采用上述方案，可以在不需要人工逐個現場操作的情況下，在線批量升級多個換流器子模塊，特別適合在柔性直流工程中使用。柔直工程中子模塊的數量較多且程序相同，一臺VBC裝置可以同時與數百個子模塊進行通信。采用本發明后，操作人員可以通過VBC裝置對這些子模塊同時進行在線升級，大大節約了裝置維護所需的時間成本和人力成本。

附圖說明

圖1是柔性直流工程換流器的拓撲結構示意圖；

圖2是本發明的原理示意圖；

圖3是本發明中FLASH存儲空間的示意圖；

圖4是本發明中子模塊在線升級的過程示意圖；

圖5是本發明中子模塊程序升級的軟件流程圖。

具體實施方式

以下將結合附圖，對本發明的技術方案進行詳細說明。

如圖1所示，在柔性直流工程中，各個橋臂上的換流器子模塊（SM）是很多的。每個子模塊中都有一個控制器（SMC），來實現通信和控制的功能。每個SMC通過光纖連接到一臺VBC裝置上。VBC裝置再通過以太網絡連接到后臺上。這種拓撲結構是本發明能夠得以實現的基礎。操作人員可以在后臺或者VBC裝置上，通過光纖對多個子模塊同時進行程序在線升級。下面將以一個子模塊的升級過程為例，進行詳細說明。