[实用新型]一种柔性直流输电系统功率模块的在线监测装置

说明书

本实用新型公开了一种柔性直流输电系统功率模块的在线监测装置，属于柔性直流输电技术领域。包括：主控模块、上位机和功率模块控制板卡；上位机与通信板电连接，光纤板通过光纤与功率模块控制板连接，主控板分别与通信板和光纤板电连接；其中，光纤板接收功率模块控制板卡的状态信号数据，主控板将功率模块控制板卡的状态信号和操作信号输出至上位机，上位机显示功率模块控制板卡中功率模块的状态信号和操作信号。本实用新型通过监测并显示当前的运行条件和状态数据等信息，能够实现对存在异常的功率器件的在线监测，进而能够及时反馈并对其进行检修维护，避免因功率器件损坏造成更大范围的换流阀设备损坏，提高系统的运行可靠性。

技术领域

本实用新型属于柔性直流输电技术领域，具体涉及一种柔性直流输电系统功率模块的在线监测装置。

背景技术

柔性直流输电技术是新一代的高压直流输电技术，具有有功功率和无功功率的独立控制，控制方式更加可靠灵活，潮流反转迅速，易于构建多端直流系统或直流电网等优点。它一般采用模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter,MMC)拓扑，一般由6个桥臂构成。基于MMC的一个柔性直流输电换流站使用的功率模块数量少则几百，多则几千，IGBT数量更是要在功率模块的数量上要翻倍或更多。目前换流阀运行和检修是被动式，模块故障被动更换、设备故障被动停运，欠缺智能化、主动式的换流阀深度管理和维护系统。

通常检修时只是针对故障模块进行更换，对其他存在隐患的模块并不能及时预防处理。因此，功率模块的在线监测系统至关重要，它可以实时计算功率模块的运行数据，预测器件的寿命、故障等重要信息，达到提前预防故障发生的效果。目前，国内外对IGBT、电容的老化与状态监测有了一定的研究成果，但是对柔直换流阀功率模块的在线监测技术的报道还较少。不同于传统的换流器，柔直换流阀的功率模块具有数目多、散热器与水路分布复杂、开关频率低等特点，其老化机理和状态监测较为复杂。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种柔性直流输电系统功率模块的在线监测装置，使得运行人员能够提前发现存在潜在故障的功率模块，对其进行检修维护。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

本实用新型公开了一种柔性直流输电系统功率模块的在线监测装置，包括：主控模块、上位机和功率模块控制板卡；其中，主控模块包含主控板、光纤板和通信板；上位机与通信板电连接，光纤板通过光纤与功率模块控制板连接，主控板分别与通信板和光纤板电连接；其中，光纤板接收功率模块控制板卡的状态信号，主控板将功率模块控制板卡的状态信号和操作信号输出至上位机，上位机显示功率模块控制板卡中功率模块的状态信号和操作信号。

优选地，通讯板由ARM芯片和FPGA芯片组成，ARM芯片嵌入设置于FPGA芯片。

进一步优选地，FPGA芯片与主控板通过LVDS背板通信总线连接。

优选地，主控板包括FPGA芯片，FPGA芯片与DSP芯片连接。

进一步优选地，DSP芯片与FPGA芯片通过PCIE总线连接。

进一步优选地，DSP芯片上并行连接有FLASH存储器和DDR3存储器。

优选地，上位机与通信板通过以太网通信网线连接。

优选地，主控板通过LVDS背板通信总线与通信板连接；主控板通过LVDS背板通信总线与光纤板连接。

优选地，光纤板通过光纤端子接收功率模块控制板卡中功率模块的状态信号。

优选地，功率模块控制板卡用于对功率模块控制板卡中的功率器件进行开关控制。

优选地，功率模块控制板卡用于上传功率器件的状态信号到光纤板。