[发明专利]一种高压级联储能变流器控制保护系统及一键顺控流程

权利要求书

1.一种高压级联储能变流器控制保护系统，其特征在于，包括：主控层、相控层、子模块控制层；主控层包括主控制器，相控层包括A、B、C三个相控制器，子模块控制层包括用于控制n个功率模块的n个子模块控制器；

主控制器用于接收上级监控系统下发的一键顺控、有功功率、无功功率、离网电压/频率指令，实现电流闭环控制，生成所需调制波，并通过基于IEC60044-8协议的光纤通讯下发至相控制器；

相控制器用于调制波的均压计算，并通过基于IEC60044-8协议的光纤通讯将脉冲下发至子模块控制器；

子模块控制器用于将光信号转换为电信号以驱动IGBT，并且子模块控制器将采集到的功率模块直压、温度、故障信息上送至相控制器。

2.根据权利要求1所述的一种高压级联储能变流器控制保护系统，其特征在于，主控制器包括：状态判别模块、指令输出模块、报文上送模块、数据采集模块与相间控制算法模块；

状态判别模块用于电气量、开关量状态判别；

指令输出模块用于输出分闸、合闸、触发控制指令；

报文上送模块用于控制指令、报文上送；

数据采集模块用于模拟量、开关量数据采集；

相间控制算法模块用于算法生成。

3.根据权利要求1所述的一种高压级联储能变流器控制保护系统，其特征在于，主控制器的相间控制算法模块包括标幺值计算模块、锁相模块、DQ分解与功率计算模块、有功外环控制模块、无功外环控制模块、电流限幅模块、电流内环控制模块与调制波生成模块。

4.根据权利要求1所述的一种高压级联储能变流器控制保护系统，其特征在于，相控制器包括：状态判别模块、指令输出模块、报文上送模块、数据采集模块与相间控制算法模块；

状态判别模块用于模拟量、开关量状态判别；

指令输出模块用于输出调制、导通控制指令；

报文上送模块用于控制指令、报文上送；

相间控制算法模块用于算法生成。

5.根据权利要求1所述的一种高压级联储能变流器控制保护系统，其特征在于，相控制器的相间控制算法模块具体包括载波移相调制模块、模块旁路与离网VF控制模块。

6.根据权利要求1所述的一种高压级联储能变流器控制保护系统，其特征在于，子模块控制器包括：开关控制模块、解闭锁模块、触发脉冲生成模块、硬件保护模块。

7.根据权利要求1所述的一种高压级联储能变流器控制保护系统，其特征在于，储能变流器为三相星形联结，每一相由多个功率模块级联而成。

8.一种高压级联储能变流器一键顺控流程，运用在权利要求1-7所述的方法上，包括如下方法：

步骤S1，系统初始化，启动一键顺控；

步骤S2，主控制器、相控制器与子模块控制器相互通信，以确定是否出现异常，若出现异常，报出异常。

9.根据权利要求8所述的一种高压级联储能变流器一键顺控流程，其特征在于，步骤S1具体包括：

步骤S11：主控制器上电，主控制器的数据采集模块实时采集系统电压、电流、相位等电气量；主控制器的相间控制算法模块实施执行标幺值计算、锁相、DQ分解与功率计算、有功外环控制、无功外环控制、电流限幅、电流内环控制、调制波生成等相间控制算法；

步骤S12：相控制器上电，相控制器的相间控制算法模块实时执行载波移相调制、模块旁路、离网VF控制等相内控制算法；

步骤S13：子模块控制器上电，硬件保护模块实时执行硬件保护功能；

步骤S14：0s时，主控制器接收到上级监控系统下发的启动指令，一键顺控流程启动。

10.根据权利要求8所述的一种高压级联储能变流器一键顺控流程，其特征在于，步骤S2具体包括：

步骤S21：主控制器的数据采集模块在执行数据采集的同时，主控制器的状态判别模块在1s时判断交流侧旁路开关3是否分位或出线开关2是否分位，是，执行步骤S22；否，主控制器的指令输出模块跳开所有开关，主控制器的报文上送模块报出“出线开关异常”或“旁路开关异常”，方法结束；

步骤S22：相控制器的状态判别模块在1s时判断解闭锁模块上送的功率单元是否处于“直流侧分断状态”信息，是，执行步骤S23；否，主控制器的指令输出模块跳开所有开关，主控制器的报文上送模块报出“直流侧分断状态异常”、相控制器的报文上送模块报出“直流侧分断状态异常(故障编号)”，方法结束；

步骤S23：相控制器的状态判别模块在1s时判断开关控制模块上送的功率单元电池电压是否正常信息，是，执行步骤S24；否，主控制器的指令输出模块跳开所有开关，主控制器的报文上送模块报出“顺控启动失败1”、相控制器的报文上送模块报出“电池电压异常”，方法结束；

步骤S24：相控制器的指令输出模块向解闭锁模块下发直流侧预充开关5合闸指令；

步骤S25：相控制器的状态判别模块在3s内判断解闭锁模块上送的功率模块是否处于“直流侧预充状态”信息，是，执行步骤S26；否，主控制器的指令输出模块跳开所有开关，主控制器的报文上送模块报出“顺控启动失败2”、相控制器的报文上送模块报出“直流侧预充状态异常(故障编号)”，方法结束；

步骤S26：相控制器的状态判别模块在10s内判断开关控制模块上送的功率单元处于就绪状态且持续3s，是，执行步骤S27；否，主控制器的指令输出模块跳开所有开关，主控制器的报文上送模块报出“顺控启动失败3”、相控制器的报文上送模块报出“功率单元电压异常(故障编号)”，方法结束；

步骤S27：相控制器的指令输出模块向解闭锁模块下发直流侧连接开关8合闸指令；

步骤S28：相控制器的状态判别模块在3s内判断解闭锁模块上送的功率单元处于“直流侧连接状态”，是，执行步骤S29；否，主控制器的指令输出模块跳开所有开关，主控制器的报文上送模块报出“顺控启动失败4”、相控制器的报文上送模块报出“直流侧连接状态异常(故障编号)”，方法结束；

步骤S29：相控制器的状态判别模块在10s内判断开关控制模块上送的功率单元处于就绪状态且持续3s，是，执行步骤S30；否，主控制器的指令输出模块跳开所有开关，主控制器的报文上送模块报出“顺控启动失败5”、相控制器的报文上送模块报出“功率单元电压异常(故障编号)”，方法结束；

步骤S30：相控制器的指令输出模块向解闭锁模块下发直流侧预充开关5分闸指令；

步骤S31：相控制器的状态判别模块在3s内判断解闭锁模块上送的功率模块处于直流侧运行状态，是，执行步骤S32；否，主控制器的指令输出模块跳开所有开关，主控制器的报文上送模块报出“顺控启动失败6”、相控制器的报文上送模块报出“直流侧运行状态异常(故障编号)”，方法结束；

步骤S32:相控制器的状态判别模块在10s内判断开关控制模块上送的功率单元处于就绪状态且持续3s，是，执行步骤S33；否，主控制器的指令输出模块跳开所有开关，主控制器的报文上送模块报出“顺控启动失败7”、相控制器的报文上送模块报出“功率单元电压异常(故障编号)”，方法结束；

步骤S33：主控制器的状态判别模块判断交流侧旁路开关3为分位，是，执行步骤S34；否，主控制器的指令输出模块跳开所有开关，主控制器的报文上送模块报出“顺控启动失败8”、相控制器的报文上送模块报出“交流旁路开关异常”，方法结束；

步骤S34：主控制器的指令输出模块合闸交流侧出线开关2；

步骤S35：主控制器的状态判别模块判断交流侧出线开关2处于合位，是，执行步骤S36；否，主控制器的指令输出模块跳开所有开关，主控制器的报文上送模块报出“顺控启动失败9”、相控制器的报文上送模块报出“直流侧运行状态异常(故障编号)”，方法结束；

步骤S36：相控制器的状态判别模块在10s内判断判断开关控制模块上送的功率单元处于就绪状态且持续3s，是，执行步骤S37；否，主控制器的指令输出模块跳开所有开关，主控制器的报文上送模块报出“顺控启动失败10”、相控制器的报文上送模块报出“功率单元电压异常(故障编号)”，方法结束；

步骤S37：主控制器的指令输出模块合闸交流侧旁路开关3；

步骤S38:主控制器的状态判别模块在3s内判断交流侧旁路开关3处于合位，是，执行步骤S39；否，主控制器的指令输出模块跳开所有开关，主控制器的报文上送模块报出“顺控启动失败11”、相控制器的报文上送模块报出“直流侧运行状态异常(故障编号)”，方法结束；

步骤S39：相控制器的状态判别模块在10s内判断判断开关控制模块上送的功率单元处于就绪状态且持续3s，是，执行步骤S40；否，主控制器的指令输出模块跳开所有开关，主控制器的报文上送模块报出“顺控启动失败12”、相控制器的报文上送模块报出“功率单元电压异常(故障编号)”，方法结束；

步骤S40：主控制器的状态判别模块、相控制器的状态判别模块、发脉冲生成模块均判断设备解锁，一键顺控流程结束。