[发明专利]MMC子模块控制器与上层控制器的通信方法及通信系统

说明书

本发明公开了一种MMC子模块控制器与上层控制器的通信方法及通信架构，该通信方法包括上层控制器对子模块控制器的下行通信方法以及子模块控制器对上层控制器的上行通信方法，该通信架构包括上层控制器、i个第一合波器、i个第一分波器以及i个桥臂，每个桥臂包括N个子模块控制器。本发明利用波分复用技术，不但能够大幅度降低光纤使用量，降低生产成本，而且后期如对换流站进行扩展、增加子模块，无需远距离铺设光纤。

技术领域

本发明涉及MMC控制系统通信领域，具体涉及一种适用于MMC子模块控制器与上层控制器的通信方法及通信系统。

背景技术

模块化多电平换流站(Modular Multilevel Converter,MMC)是近年来新兴发展的一种电压变换装置。MMC为三相六桥臂结构形式，由A、B、C三相构成，每相由上、下桥臂组成，每个桥臂由若干个级联子模块和一个桥臂电感组成。每个子模块都是一个二端口单元但不必局限于半桥或全桥两种结构。传统的半桥子模块，即包括两个串联的带有反向并联二极管的绝缘栅双极型晶体管(IGBT1、IGBT2)构成的半桥结构，及一个与半桥并联的电容。

模块化多电平换流站不仅继承了传统的多电平换流站拓扑模块化的特点，并且具有公共母线，可以四象限运行，所以特别适用于高压直流输电场合，因而在电力系统中具有广泛的应用前景。值得注意的是，级联子模块的结构特点对其控制系统的信号采集、脉冲发生和数据处理能力提出了较高的要求，同时随着级联子模块的数目增加，模块化多电平换流站的控制和通信也将变得更加复杂。

目前，在高压直流输电场合下，MMC主流的控制系统包括上层控制器和子模块控制器，上层控制器与子模块控制器之间通常相距达到几公里甚至十几公里以上，为了满足通信要求一般使用光纤作为传输介质。对于上层控制器和子模块控制器之间的通信，现有技术在每个子模块控制器和上层控制器之间使用三根光纤连接传输，其中第一根光纤用于上层控制器向子模块控制器下传子模块驱动信号，第二根光纤用于子模块控制器向上层控制器上传子模块电压信息，第三根光纤用于子模块控制器向主控器上传子模块故障信号。但是，由于上层控制器和子模块控制器之间相距甚远(几公里甚至十几公里以上)，且当有大于等于1的N个子模块时，至少需要3×N根光纤。若子模块数量较多时，光纤使用量较为庞大。

目前，中国专利公开号CN103684014A公开了适用于模块化多电平换流站的子模块控制器与上层控制器间的通信方法。该方法通过两根光纤完成上层控制器与子控制器间的通信，其中一根完成上层控制器到子控制器的信息传输，另一根则完成子控制器到上层控制器的信息传输。这种通信结构相比前者，虽然每个子模块控制器减少了一根光纤的使用量，但对于N个子模块，仍需要2×N根光纤。若子模块数量较多时，光纤使用量依然较为庞大。尤其对于远距离的高压直流输电控制系统是很不经济的，且在后期对换流站扩展，增加子模块的数量时，需要重新铺设光纤，并对上层控制器端进行大量的技术升级。

综合而言，现有技术如用于上层控制器与子控制器之间的通信，存在上层控制器与子控制器之间线路光纤使用量大，且不利于后期换流站扩展的不足。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的问题作出改进，即本发明要解决的技术问题是提供一种MMC子模块控制器与上层控制器间的通信方法与通信系统，尤其适用于高压直流输电场合,减少了上层控制器与子模块控制器之间线路的光纤使用量，且易于对换流站进行扩展。

为解决上述问题，本发明的实现方案如下：

一种MMC子模块控制器与上层控制器的通信方法，包括上层控制器对子模块控制器的下行通信方法以及子模块控制器对上层控制器的上行通信方法：

所述下行通信方法包括如下步骤：

a)上层控制器将生成的子模块驱动信号按照下行数据传输协议编码成不同波长的光信号，其光信号波长与子模块控制器相对应；

b)对不同波长的光信号进行合波处理；