[发明专利]控制系统、阀基控制设备和子模块一体化方法

说明书

技术领域：

本发明涉及电力系统的电力电子直流输电领域，具体涉及阀基控制设备、控制系统和子模块一体化方法。

背景技术：

模块化多电平换流器由多个子模块串联组成，需要根据电容电压及子模块工作状态对单独的子模块进行不同的实时投切控制，电平数越多，实时控制周期越短，电容电压平衡控制越难实现。由于子模块包括子模块控制器、IGBT、保护晶闸管和旁路开关组件，而传统直流输电阀基电子设备仅为执行机构，除了阀监视及保护功能，不具备对不同子模块的实时控制能力，已经不能满足模块化柔性直流输电阀的控制保护要求，所以需要一种具有实时控制保护功能的设备满足模块化多电平柔性直流输电的要求。

发明内容：

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是设计一种控制系统、阀基控制设备和子模块一体化的方法，可以完成模块化多电平柔性直流阀的实时控制及保护功能。

本发明提供的控制系统、阀基控制设备和子模块一体化方法，所述控制系统包括控制单元，所述子模块(SM)包括子模块控制器(SMC)、IGBT、晶闸管和旁路开关，其改进之处在于：

所述阀基控制设备包括屏柜，所述屏柜设有供电单元、电流控制单元和桥臂控制单元；

用光纤依次将所述控制系统的所述控制单元、所述阀基控制设备的所述电流控制单元、所述阀基控制设备的所述桥臂控制单元和所述子模块的所述子模块控制器的接口连接。

本发明提供的第一优选方案的一体化的方法，其改进之处在于：分别在所述阀基控制设备与所述子模块控制器之间、所述控制系统与所述阀基控制设备之间设置信号反馈通道。

本发明提供的第二优选方案的一体化的方法，其改进之处在于：将所述光纤的通信方式设为基于CRC校验的反曼彻斯特编码形式。

本发明提供的第三优选方案的一体化的方法，其改进之处在于：对所述电流控制单元采用电流平衡控制所述桥臂控制单元，所述桥臂控制单元采用电压平衡控制所述子模块。

本发明提供的第四优选方案的一体化的方法，其改进之处在于：所述阀基控制设备和所述控制系统之间设置4根光纤。

本发明提供的第五优选方案的一体化的方法，其改进之处在于：所述阀基控制设备和所述子模块之间设置2根光纤。

本发明提供的较优选方案的一体化的方法，其改进之处在于：所述阀基控制设备和所述控制系统之间设置4根光纤。

本发明提供的另一优选方案的一体化的方法，其改进之处在于：所述阀基控制设备和所述子模块之间设置2根光纤。

与现有技术比，本发明的有益效果为：

本发明中的阀基控制设备作为模块化多电平柔性直流输电控制保护系统和子模块控制器之间的接口设备，可以完成模块化多电平柔性直流阀的实时控制及保护功能。

本发明采取电流控制单元和桥臂控制单元架构，电流控制单元实现了换流器极电流平衡控制、桥臂过流保护、实时数据汇总功能，桥臂控制单元实现阀子模块实时控制保护功能，所有功能单元采取相同的硬件架构，可灵活组合，适用性强；还可使得系统级的电流平衡控制和阀级的电容电压平衡控制分工明确，同时使得阀级大量的有效数据经过桥臂控制单元处理后送至电流控制单元，电流控制单元再根据上层控制系统需要反馈的信息进行有效地筛选，这种并行预处理加数据汇总的方式可以大大提高运算速度，从而满足模块化多电平实时控制的需要。

本发明增加了控制系统和阀基控制设备之间，阀基控制设备与子模块控制器之间单根光纤的信息量，从而大大降低了光纤数量。

本发明采用基于CRC校验的反曼彻斯特编码方式的同步串行通信，克服了传统脉冲编码易受干扰、数据信息少、信道利用率低的缺点，降低了系统控制延时，提高了数据吞吐量和数据传输实时性及可靠性。

附图说明

图1为本发明提供的阀基控制设备硬件配置示意图；

图2为本发明提供的控制系统、阀基控制设备及子模块控制器接口原理示意图；

图3为本发明提供的基于CRC校验的反曼彻斯特编码形式示意图；

图4为本发明提供的阀基控制设备内部硬件架构原理示意图。

具体实施方式

阀基控制设备是模块化多电平柔性直流输电控制保护系统和换流阀的接口设备，主要用于完成阀的控制、监视和保护。每当控制保护系统下发阀的控制命令时，阀基控制设备就根据该命令投切或者旁路换流阀。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。