[实用新型]基于分布式分级排序的超高电平数全控型换流阀控制系统

说明书

技术领域

本实用新型属于高压柔性直流输电技术领域，涉及模块化超高电平全控型换流阀的控制技术，尤其涉及一种基于分布式分级排序的超高电平数全控型换流阀控制系统。

背景技术

柔性直流输电技术是以可关断器件、脉宽调制技术和电压源换流器为基础的新型直流输电技术。并且由德国学者Marquardt R提出的模块化多电平电压源换流器(MMC)是柔性直流输电技术领域中最常采用的换流器拓扑结构。相较于传统直流输电系统中所采用的晶闸管换流器，模块化多电平换流器具有谐波含量小、损耗低等多项优点。

对于MMC拓扑结构的柔性直流换流阀，其控制原理通常采用最近电平逼近法，这就需要对换流阀各桥臂中每个功率模块上储能元件的电压进行监测，但在大容量MMC柔性直流输电工程中，功率模块的数量是巨大的，目前单个桥臂上的模块数多达五百个左右，未来随着电压等级的提高，单个桥臂的功率模块数还会提高，因此需要监测的数据量也是巨大的。并且根据控制原理，系统还需要对收集到的电压进行快速排序处理，以便根据控制策略对各个功率模块下达控制命令，这将会对MMC换流阀控制系统的处理能力提出巨大的挑战。

目前的控制系统在速度和控制精度方面均已经达不到要求。因此，需要有新的实用新型来满足日益增长的对高性能大容量柔性直流换流阀控制系统的需求。

实用新型内容

为解决现有技术的不足，本实用新型目的在于提供一种基于分布式分级排序的超高电平数全控型换流阀控制系统，以解决在大容量超高电平数情况下传统MMC换流阀控制系统无法满足高速精确控制要求的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于分布式分级排序的超高电平数全控型换流阀控制系统，包括各相桥臂总控机箱和各相桥臂分控机箱；

每个桥臂总控机箱内包含一块通讯背板、一块电源板和最多四块主控板，每块主控板上都配备有Aurora接口，还连接有测量桥臂上功率单元参数的测量装置；

每个桥臂分控机箱均配备一块通讯背板，一块电源板和两块主控板，两块主控板分别作为分控机箱的主系统与备用系统的总控单元，根据桥臂上功率单元的具体数量在分控机箱所允许的范围内配置控制信号板和光纤通讯板；

各相桥臂总控机箱和各相桥臂分控机箱内部使用基于LVDS差分对的串行通讯，实现主控板与各功能板卡之间的高速点对点串行通讯；各相桥臂总控机箱和各相桥臂分控机箱之间采用Aurora光纤多走廊复合串行通讯技术，实现上下级装置之间的高速点对点串行通讯；

上层阀组控制器VGC通过光纤向各相桥臂总控机箱下达针对该桥臂的参考调制波指令，该相桥臂总控机箱通过Aurora高速光纤接口完成与该相桥臂分控机箱的信息交互，该相桥臂分控机箱通过光纤通道与全控型换流阀高电位电子电路连接。

进一步，各相桥臂总控机箱通过以太网与SCADA系统连接。

进一步，各相桥臂总控机箱通过光纤与测量装置连接。

进一步，每个桥臂总控机箱内每块主控板上都配备有6组Aurora接口。

进一步，各桥臂分控机箱内每块控制信号板都配备有八组光发射口和光接收口。

本实用新型基于分布式分级排序的超高电平数全控型换流阀控制系统，包括各相桥臂总控机箱和各相桥臂分控机箱；采用分布式设计，利用串行通讯构成超高速信息交互的多装置互联系统，单装置满载情况下可以实现最多对4×6 ×64＝1536个功率模块的控制；在装置内部，使用基于LVDS(Low Voltage Differential Signaling)差分信号的串行通讯，实现主控板与各功能板卡之间的高速点对点串行通讯；采用Aurora光纤多走廊复合串行通讯技术，实现上下级装置之间的高速点对点串行通讯。

控制系统采用分布式设计，使得模块电压排序的工作得以较为平均地分配到各级装置中，一方面大大提高了系统可以处理的模块数目，单个满载控制器最大可以控制到1536个功率模块，另一方面提高了各级控制器的利用率，有效缩短了整个系统的控制周期，经估算最小控制周期小于50微秒，实现快速、精准控制。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理图一。

图2是本实用新型的结构原理图二。

图3是本实用新型的结构原理图三。

具体实施方式

下面结合实施例对实用新型作进一步的详细说明。交直流两种情况。

基于分布式分级排序的超高电平数全控型换流阀控制系统，主要包括各相桥臂总控机箱和各相桥臂分控机箱。