[實用新型]基于分布式分級排序的超高電平數全控型換流閥控制系統

有效

• 申請號: 201720296626.0
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN206865154U
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 羅海云;程曉絢;熊家祚;劉爭艷;張樹楠;李佩泫;馮武彤;魏建新
• 申請（專利權）人: 中國西電電氣股份有限公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 強宏超

技術領域

本實用新型屬于高壓柔性直流輸電技術領域，涉及模塊化超高電平全控型換流閥的控制技術，尤其涉及一種基于分布式分級排序的超高電平數全控型換流閥控制系統。

背景技術

柔性直流輸電技術是以可關斷器件、脈寬調制技術和電壓源換流器為基礎的新型直流輸電技術。并且由德國學者Marquardt R提出的模塊化多電平電壓源換流器(MMC)是柔性直流輸電技術領域中最常采用的換流器拓撲結構。相較于傳統直流輸電系統中所采用的晶閘管換流器，模塊化多電平換流器具有諧波含量小、損耗低等多項優點。

對于MMC拓撲結構的柔性直流換流閥，其控制原理通常采用最近電平逼近法，這就需要對換流閥各橋臂中每個功率模塊上儲能元件的電壓進行監測，但在大容量MMC柔性直流輸電工程中，功率模塊的數量是巨大的，目前單個橋臂上的模塊數多達五百個左右，未來隨著電壓等級的提高，單個橋臂的功率模塊數還會提高，因此需要監測的數據量也是巨大的。并且根據控制原理，系統還需要對收集到的電壓進行快速排序處理，以便根據控制策略對各個功率模塊下達控制命令，這將會對MMC換流閥控制系統的處理能力提出巨大的挑戰。

目前的控制系統在速度和控制精度方面均已經達不到要求。因此，需要有新的實用新型來滿足日益增長的對高性能大容量柔性直流換流閥控制系統的需求。

實用新型內容

為解決現有技術的不足，本實用新型目的在于提供一種基于分布式分級排序的超高電平數全控型換流閥控制系統，以解決在大容量超高電平數情況下傳統MMC換流閥控制系統無法滿足高速精確控制要求的問題。

為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：

一種基于分布式分級排序的超高電平數全控型換流閥控制系統，包括各相橋臂總控機箱和各相橋臂分控機箱；

每個橋臂總控機箱內包含一塊通訊背板、一塊電源板和最多四塊主控板，每塊主控板上都配備有Aurora接口，還連接有測量橋臂上功率單元參數的測量裝置；

每個橋臂分控機箱均配備一塊通訊背板，一塊電源板和兩塊主控板，兩塊主控板分別作為分控機箱的主系統與備用系統的總控單元，根據橋臂上功率單元的具體數量在分控機箱所允許的范圍內配置控制信號板和光纖通訊板；

各相橋臂總控機箱和各相橋臂分控機箱內部使用基于LVDS差分對的串行通訊，實現主控板與各功能板卡之間的高速點對點串行通訊；各相橋臂總控機箱和各相橋臂分控機箱之間采用Aurora光纖多走廊復合串行通訊技術，實現上下級裝置之間的高速點對點串行通訊；

上層閥組控制器VGC通過光纖向各相橋臂總控機箱下達針對該橋臂的參考調制波指令，該相橋臂總控機箱通過Aurora高速光纖接口完成與該相橋臂分控機箱的信息交互，該相橋臂分控機箱通過光纖通道與全控型換流閥高電位電子電路連接。

進一步，各相橋臂總控機箱通過以太網與SCADA系統連接。

進一步，各相橋臂總控機箱通過光纖與測量裝置連接。

進一步，每個橋臂總控機箱內每塊主控板上都配備有6組Aurora接口。

進一步，各橋臂分控機箱內每塊控制信號板都配備有八組光發射口和光接收口。

本實用新型基于分布式分級排序的超高電平數全控型換流閥控制系統，包括各相橋臂總控機箱和各相橋臂分控機箱；采用分布式設計，利用串行通訊構成超高速信息交互的多裝置互聯系統，單裝置滿載情況下可以實現最多對4×6 ×64＝1536個功率模塊的控制；在裝置內部，使用基于LVDS(Low Voltage Differential Signaling)差分信號的串行通訊，實現主控板與各功能板卡之間的高速點對點串行通訊；采用Aurora光纖多走廊復合串行通訊技術，實現上下級裝置之間的高速點對點串行通訊。

控制系統采用分布式設計，使得模塊電壓排序的工作得以較為平均地分配到各級裝置中，一方面大大提高了系統可以處理的模塊數目，單個滿載控制器最大可以控制到1536個功率模塊，另一方面提高了各級控制器的利用率，有效縮短了整個系統的控制周期，經估算最小控制周期小于50微秒，實現快速、精準控制。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構原理圖一。

圖2是本實用新型的結構原理圖二。

圖3是本實用新型的結構原理圖三。

具體實施方式

下面結合實施例對實用新型作進一步的詳細說明。交直流兩種情況。

基于分布式分級排序的超高電平數全控型換流閥控制系統，主要包括各相橋臂總控機箱和各相橋臂分控機箱。