[发明专利]适用于柔直模块化多电平换流阀的通讯网络拓扑及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统柔性直流输电、配电技术领域，特别涉及一种适用于柔直模块化多电平换流阀的通讯网络拓扑及方法。

背景技术

基于模块化多电平换流器(MMC:Modular Multilevel Converter)拓扑的高压直流输电(HVDC:High Voltage Direct Current)是直流输电中的新兴技术，作为输配电网的一种能量传递型式，其具有开关损耗小、模块化生产方便、容量灵活可配置、相对输出电压谐波含量低等优势，被越来越广泛的应用于新能源并网、非同步电网互联、孤岛供电、配网增容和多端直流输电中。

模块化多电平的换流阀是换流器的核心组件，主要任务是接收换流器下发的调制比、相角差参数，通过适当的调制方式，结合电容电压平衡控制策略等，产生带有触发阀组导通关断命令的控制指令，下发给每个功率单元，由功率单元的开通关断组合完成能量的交换及电能的传输。

模块化多电平换流阀拓扑如图1所示，一个换流阀有A、B、C三相共6个桥臂，每个桥臂由n个规格相同的子模块SM和一个电抗L串联组成。换流阀在运行时，阀控控制每个SM的定时开通及关断，可拟合所需交流正弦电压等输出。要实现对每个功率单元的控制，需要将阀控开关命令等发送到每一个功率单元，功率单元要反馈自身的工作状态、电容电压等给阀控，目前的工程都采用光纤通讯的形式。如图2所示，是阀控通过光纤和功率单元连接的通讯网络拓扑图。其中功率单元的数量根据实际工程配置，每个单元通过一组光纤fn和阀控的脉冲板一对收发光口相连，通讯数据通过光纤和光口进行传输。功率单元的数量决定了脉冲板的数量，从而决定了阀控脉冲屏的规模。

在电网电压较低时，一般对应的功率单元数量较少，这样一对一的通讯链接适用；但随着高压大容量的柔直需求逐渐增多，功率模块的数量也迅速增加，传统换流阀内部一对一连接的通讯故障率相应会有增加、需要的光纤数量、工程成本也对应上升……这样的问题传统的通讯网络拓扑无法避免，本新型通讯网络拓扑可以很好的解决以上问题。

发明内容

为了解决背景技术中所述问题，本发明提供一种适用于柔直模块化多电平换流阀的通讯网络拓扑及方法，网络拓扑中增加了功率单元之间的通讯连接，使单元间可通过光纤进行信息交互。在此基础上使功率单元间的通讯网络互联可分为若干种，能够满足高压大容量的柔直模块化多电平换流阀系统的具有高可靠性要求并且换流阀包含功率单元级数较多的场合要求，节省通讯设备，减少故障率。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种适用于柔直模块化多电平换流阀的通讯网络拓扑，包括多个脉冲板、多个收发光纤和多个功率单元，每个脉冲板中均含有多个脉冲板光口，多个功率单元分成若干功率单元组，每个功率单元组中至少包括两个功率单元，至少有一个功率单元通过收发光纤经由脉冲板光口与脉冲板相连接，功率单元组中的功率单元之间还进行光纤互联。

在每个所述的功率单元组中，多个功率单元之间可以为依次相连，还可以为两两互联。

在每个所述的功率单元组中，可以将每个功率单元均通过收发光纤经由脉冲板光口与脉冲板相连接。

在每个所述的功率单元组中，还可以仅将其中任意一个功率单元通过收发光纤经由脉冲板光口与脉冲板相连接。

在每个所述的功率单元组中，还可以将任意两个功率单元通过收发光纤经由脉冲板光口与脉冲板相连接，其中一个功率单元通过接收光纤由脉冲板光口与脉冲板相连接，另一个功率单元通过发射光纤经由脉冲板光口与脉冲板相连接。在这种网络连接结构中的通讯方法为：在每个所述的功率单元组中，控制功率单元间的信息传递方向，即阀控下发的控制数据，先传给功率单元组内的功率单元1，再由1传给2……最后传给组内第n个功率单元；而功率单元的状态信息由功率单元1传给2,2将1+2的信息传给3……最后功率单元n收到组内所有功率单元的状态等信息，通过光纤接口上传给阀控。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的一种适用于柔直模块化多电平换流阀的通讯网络拓扑，网络拓扑中增加了功率单元之间的通讯连接，使单元间可通过光纤进行信息交互。在此基础上使功率单元间的通讯网络互联可分为若干种，能够满足高压大容量的柔直模块化多电平换流阀系统的具有高可靠性要求并且换流阀包含功率单元级数较多的场合要求，节省通讯设备，减少故障率。

2、本发明的一种适用于柔直模块化多电平换流阀的通讯网络拓扑，多个功率单元之间可以为依次相连，还可以为两两互联，两两互联时可靠性高，依次相连时节省网络设备资源。