[发明专利]适用于超多节点MMC柔性直流试验平台的小型控制器

说明书

技术领域

本发明属于电力系统领域，具体涉及一种适用于超多节点MMC柔性直流试验平台的小型控制器。

背景技术

为模拟千兆瓦级模块化多电平(Modular Multilevel Converter，MMC)拓扑柔性直流输电系统，设计了超多节点MMC拓扑柔性直流输电动模实验平台。实验平台的子模块数达2000多个，用于完成控制保护功能的小型控制器需要采集的数字量和模拟量数目繁多，进行逻辑运算量巨大，需要设计先进的小型控制器。

柔性直流输电是基于全控型器件IGBT的第二代直流输电技术，可实现对有功功率和无功功率的独立控制，无需配置无功补偿装置。多电平台阶输出电压波形谐波下，波形质量好，因而无需额外配置滤波器。由于IGBT通过门极控制换相，对电网侧电压无要求，因此可以向无源网络供电。柔性直流输电动模实验平台，可在工程投运之前，对柔性直流输电系统的控制保护功能进行测试，对控制保护设备的性能进行测试。柔性直流输电动模实验平台的小型控制器需要完成对工程中全部控制保护设备的模拟。

和常规直流输电系统相比，柔性直流输电系统控制周期短，对控制保护系统的实时性要求高，因此，实验平台小型控制器需要具备更高的处理速度。小型控制器除需完成柔性直流输电系统控制保护算法外，还需要对换流站内的模拟信号进行采样处理，对换流站内的断路器，刀闸进行控制，并接收断路器和刀闸的状态信息。此外，小型控制器需要在故障时对录波点电压电流波形进行录波。各个功能的时效性要求不同，需要设计不同的硬件构架。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明提供了一种适用于超多节点MMC柔性直流试验平台的小型控制器，各机箱电源采用双冗余构架，提高了电源供电的稳定性，降低了故障率。

为实现上述目的，本发明提供一种适用于超多节点MMC柔性直流试验平台的小型控制器，其改进之处在于，所述控制器包括：中央控制机箱、和分别与其进行数据交互的模拟量采集机箱、DIDO机箱和录波机箱；所述中央控制机箱与人机界面进行数据交互；所述人机界面设置有上位机。

本发明提供的优选技术方案中，所述中央控制机箱，包括：电源板1、电源板2、主控板、光纤接口板和以太网接口板；所述电源板1和所述电源板2为所述主控板、所述光纤接口板和所述以太网接口板供电；所述主控板分别与所述光纤接口板和所述以太网接口板进行数据交互；所述光纤接口板分别与所述模拟量采集机箱、所述DIDO机箱和所述录波机箱进行数据交互；所述以太网接口板，与所述上位机进行数据交互。

本发明提供的第二优选技术方案中，主控板包括：通信DSP模块、控制DSP模块和FPGA模块；所述控制DSP模块分别与所述通信DSP模块和所述FPAG模块之间进行数据交互；通信DSP负责与人机交互界面中的上位机通信；控制DSP模块，用于控制保护逻辑运算；所述FPGA模块，所述光纤接口板分别与所述模拟量采集机箱、所述DIDO机箱和所述录波机箱进行数据交互。

本发明提供的第三优选技术方案中，所述通信DSP模块和所述控制DSP模块均采用型号为TMS320F28335芯片；所述FPGA模块采用型号为EP2C20A15F324C6N的芯片。

本发明提供的第四优选技术方案中，所述模拟量采集机箱，包括：电源板1、电源板2、模拟信号调理板和通信板；所述电源板1和所述电源板2为所述模拟信号调理板和所述通信板供电；所述通信板将模拟信号调理板转换后的数字信号通过光纤发送到中央控制机箱。

本发明提供的第五优选技术方案中，所述DIDO机箱，包括：电源板1、电源板2、数字量输入板、数字量输出板和通信板；电源板1和电源板2为所述数字量输入板、所述数字量输出板和所述通信板；所述通信板分别与所述数字量输入板和所述数字量输出板进行数据交互，并通过光纤与所述中央控制机箱进行通信。

本发明提供的第六优选技术方案中，所述数字量输入板，用于检测外部无源空节点的开闭状态，并将该状态信号转换为TTL电平，通过背板传送给通信板。

本发明提供的第七优选技术方案中，所述数字量输出板，将通信板输出的TTL电平信号转换为电气结点信号。

本发明提供的第八优选技术方案中，所述录波机箱，包括：电源板1、电源板2、模拟量接口板和录波板；所述电源板1和所述电源板2为所述模拟量接口板和所述录波板供电；所述录波板接收所述模拟量接口板的数据，并与所述中央控制机箱进行通信。

本发明提供的第九优选技术方案中，所述模拟量接口板，用于将差分电流信号转换为幅值在±5V之间的电压信号，再进行模数转换。