[发明专利]模块化多电平换流器的通信系统及通信方法

说明书

本申请提供模块化多电平换流器的通信系统及通信方法。所述通信系统包括阀基控制设备和至少一个子模块组，所述阀基控制设备作为所述模块化多电平换流器的主控设备，包括至少四对通信端口；每个所述子模块组包括两组子模块单元，所述子模块单元控制和监测所述模块化多电平换流器的子模块，所述子模块组两端的四个所述子模块单元分别与所述阀基控制设备的四对通信端口连接，每组所述子模块单元依次串联连接，所述两组子模块单元数量相等，两组的对应所述子模块单元直接连接。

技术领域

本申请涉及换流器控制系统的通信技术领域，具体涉及模块化多电平换流器的通信系统及通信方法。

背景技术

高压柔性直流输电系统尤其适用于长距离输电、风电并网、海底输电等应用场合，相比交流输电和传统的直流输电，有其独特的优势。

基于模块化多电平换流器的高压柔性直流输电系统中，电压等级越高，子模块数量越多。为了获取更好的谐波特性以及为系统提供足够的冗余度，换流阀一般由很多个子模块级联构成。一个桥臂级联的子模块数量就可达200个以上，三相六个桥臂的子模块数量更加庞大，每一个子模块都有一个换流器控制子模块单元(SMC)进行控制和监测。

阀基控制设备(VBC)阀控装置为系统中的主控设备，需要与所有的SMC进行通信，所有的SMC均需要反馈状态信息至VBC。此外，换流器控制系统的通信系统密实时性要求强，可靠性要求高。如果能设计一种兼顾系统复杂程度与通信可靠性的通信体系，有助于提高整个系统的鲁棒性。

目前的通信架构应用形式主要是VBC与SMC模块以星型组拓扑实现点对点光通信，如在一个VBC控制单桥臂SMC的情况下，VBC单装置必须要有数百对光通信接口，并通过相同数量的通信光纤与SMC进行通信。对于更大容量，更多SMC的柔直系统，VBC装置通信接口的密度进一步升高，硬件设计以及散热设计面临挑战。

此外，VBC与SMC的通信功能依赖于整个通信链路的各环节，包括通信接口以及光纤在内的任意环节发生故障，都会导致VBC与SMC之间的通信功能无法正常运行。传统组网方式下，通信接口和光纤数据如此之多，导致系统的故障风险进一步增大。

发明内容

本申请实施例提供一种模块化多电平换流器的通信系统，包括：阀基控制设备和至少一个子模块组，所述阀基控制设备作为所述模块化多电平换流器的主控设备，包括至少四对通信端口；每个所述子模块组包括两队子模块单元，所述子模块单元控制和监测所述模块化多电平换流器的子模块，所述子模块组两端的四个所述子模块单元分别与所述阀基控制设备的四对通信端口连接，每队所述子模块单元依次串联连接，所述两队子模块单元数量相等，两队的对应所述子模块单元直接连接。

根据一些实施例，所述子模块单元包括至少三对通信接口。

根据一些实施例，所述子模块单元还包括发送缓存区，所述发送缓存区对应每个所述通信接口，从每个所述通信接口接收到的数据会填入其他两个通信接口的发送缓存区中；反馈到所述阀基控制设备的反馈状态信息数据帧中的状态信息，填入所有通信接口的发送缓存区中。

根据一些实施例，所述子模块单元还包括固定深度的队列，对应每个通信接口，所述固定深度的队列保存最新时间的唯一性识别信息，所述唯一性识别信息是来自所述阀基控制设备的控制命令数据帧或来自所述子模块单元的反馈状态信息数据帧中的源设备标识，与序号的组合，每发送一次所述序号递增，所述序号到达最大值后归零。

根据一些实施例，所述子模块单元发送一个所述反馈状态信息数据帧时，将所述通信接口的所述唯一性识别信息加入队列，同时将队列中最早的识别信息移除。

根据一些实施例，所述子模块单元还包括发送控制器，对应每个通信接口独立设置，所述发送控制器从对应的发送缓存区中获取待发送帧，并检查所述待发送帧的唯一性识别信息在对应通信接口的识别信息队列中有无重复，如存在重复的识别信息，所述待发送帧不发送，直接从缓存中丢弃，如不存在重复识别信息，所述待发送帧通过对应的所述通信端口发送。