CN104914746A - 基于柔性直流输电的mmc换流阀控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于柔性直流输电的MMC换流阀控制装置及控制方法，MMC换流阀控制装置包括三级控制系统，分别为：第一级控制系统、第二级控制系统和第三级控制系统；其中，所述第一级控制系统包括主控箱A、接口箱A、主控箱B和接口箱B；所述第二级控制系统包括运算箱A、运算箱B和录播箱；所述第三级控制系统包括若干个脉冲箱；具有以下优点：换流阀控制装置具有优异的通讯及运算能力，能够非常迅速的对数量众多的子模块SM的工作状态进行控制；此外，还具有配置灵活的优点，可根据不同工程需要灵活组箱；还具有扩展性好、可靠性高的优点。

Description

基于柔性直流输电的MMC换流阀控制装置及控制方法

技术领域

本发明属于柔性直流输电技术领域，具体涉及一种基于柔性直流输电的MMC换流阀控制装置及控制方法。

背景技术

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)柔性直流输电作为近年来兴起的高压直流输电技术，因其具有无需无功补偿和电网支撑换相、开关损耗小、容量升级方便，并且输出电压谐波含量低等优势，得到越来越广泛的应用。

模块化多电平换流器的原理拓扑简图如图1所示，三个相单元并联形成直流母线，每个相单元包括两个桥臂，分别为上桥臂和下桥臂，因此，每个换流器包括有6个桥臂；桥臂也称为直流输电系统中的换流阀(converter valve)；每个桥臂由n个规格相同的子模块SM(submodule)和一个电抗L₀串联组成，具有受控单向导通特性。其工作原理为：控制装置通过适当的调制方式，产生触发脉冲，进而控制每个子模块SM的导通和关断，实现三相多电平交流电压的输出和直流电压的维持。

在柔性直流工程中，换流器作为系统的核心部件，是影响整个换流系统性能、运行方式、设备成本及运行损耗等的关键因素。换流器控制装置是换流器的核心硬件平台，与算法软件配合，担负协调控制整个换流器可靠工作的重要任务。

随着新能源并网及孤岛输电等需要增加，柔性直流工程容量越来越大，电压等级越来越高，需要的桥臂耐压值提高，由于每个桥臂由n个规格相同的子模块SM组成，导致控制装置需要控制的子模块数量上升，需要控制的子模块SM数量非常多，甚至多达两千个左右。因此，控制装置需要在一个控制周期内，同时控制两千个左右的子模块SM，根据系统需要，控制周期往往只有几十到几百毫秒，所以对控制装置的通讯及运算等能力提出了较高的要求，而传统控制器难以满足上述要求。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于柔性直流输电的MMC换流阀控制装置及控制方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种基于柔性直流输电的MMC换流阀控制装置，所述MMC换流阀控制装置包括三级控制系统，分别为：第一级控制系统、第二级控制系统和第三级控制系统；

其中，所述第一级控制系统包括主控箱A、接口箱A、主控箱B和接口箱B；所述第二级控制系统包括运算箱A、运算箱B和录播箱；所述第三级控制系统包括若干个脉冲箱；

所述主控箱A、所述接口箱A和所述运算箱A组成第1换流阀控制系统；所述主控箱A的第1接口与所述接口箱A双向通信；所述主控箱A的第2接口与所述运算箱A的第1接口双向通信；所述运算箱A的第2接口与所述录播箱双向通信；所述运算箱A的第3接口与各个所述脉冲箱双向通信；

所述主控箱B、所述接口箱B和所述运算箱B组成第2换流阀控制系统；所述主控箱B的第1接口与所述接口箱B双向通信；所述主控箱B的第2接口与所述运算箱B的第1接口双向通信；所述运算箱B的第2接口与所述录播箱双向通信；所述运算箱B的第3接口与各个所述脉冲箱双向通信；

此外，所述主控箱A和所述主控箱B双向通信，由此使所述第1换流阀控制系统和所述第2换流阀控制系统构成双冗余热备份体系。

优选的，所述主控箱A和所述接口箱A之间采用多芯屏蔽线连接；所述主控箱A和所述运算箱A之间、所述运算箱A和各个所述脉冲箱之间均采用光纤通信方式，通信协议为SRIO；所述主控箱B和所述接口箱B之间、所述主控箱B和所述运算箱B之间、所述运算箱B和各个所述脉冲箱之间均采用光纤通信方式，通信协议为SRIO。

优选的，所述主控箱A、所述运算箱A和所述脉冲箱均包括双冗余供电电源以及若干个功能板卡组成。

优选的，所述主控箱A所包括的功能板卡包括五类，分别为：主控板卡、第1扩展板卡、输入输出板卡、录播板卡以及通讯板卡；所述主控板卡分别与所述第1扩展板卡、所述输入输出板卡、所述通讯板卡以及所述录播板卡通信连接；其中，所述第1扩展板卡用于与运算箱A通讯连接；所述通讯板卡用于与上级系统通信连接；所述输入输出板卡用于与若干个I/O接口连接；所述录播板卡用于存储和显示所述主控板卡传输的信息；

所述运算箱A所包括的功能板卡包括四类，分别为：运算板卡、通讯板卡和第2扩展板卡；所述运算板卡通过所述第2扩展板卡与所述主控箱A的第1扩展板卡进行数据传输通信；所述运算板卡的设置数量为6组，每组所述运算板卡对应模块化多电平换流器中的一个桥臂，用于与所述脉冲箱中用于采集或控制一个桥臂的所有脉冲板通信，具体为：用于唯一对所述桥臂的状态信息进行解算，或者，用于唯一对所述主控箱A向该桥臂下发的控制指令进行解算；所述通讯板卡用于将所述运算板卡解算到的相关信息存储到所述录播箱；

所述脉冲箱所包括的功能板卡包括两类，分别为：扩展板卡及6-12块脉冲板；1块所述脉冲板对应所述桥臂中的1-8个子模块SM，实现对各个所述子模块SM投入、切除的控制，或者，实现对所述子模块SM运行状态信息的采集；所述扩展板卡用于将一个脉冲箱所包含的所有脉冲板进行汇总，并连接到所述运算箱A的对应运算板卡上，实现与所述运算箱A进行数据传输通信。

优选的，每个所述功能板卡均包括：主处理器、辅助处理器、时钟网络、电源系统、背板电源、背板通讯接口和至少一个功能接口电路；

所述背板电源通过所述电源系统分别向所述时钟网络、所述辅助处理器和所述主处理器供电；

所述时钟网络分别与所述主处理器和所述辅助处理器连接，用于提供所述主处理器和所述辅助处理器的工作时钟；

所述主处理器和所述辅助处理器之间通过双向通讯；所述辅助处理器还与所述背板通讯接口双向通信；所述功能接口电路分别与所述主处理器和所述辅助处理器双向通信；其工作原理为：所述功能接口电路同时向所述主处理器和所述辅助处理器上传待处理数据；所述主处理器和所述辅助处理器协同工作，所述主处理器用于进行高速浮点运算；所述辅助处理器用于进行通信处理以及进行辅助运算处理。

优选的，所述主处理器为DSP；所述辅助处理器为FPGA；所述功能接口电路为网口、485/CAN通讯接口、光电输出驱动电路和/或IO接口。

本发明还提供一种基于柔性直流输电的MMC换流阀控制方法，包括子模块SM工作状态采集流程和子模块SM工作状态控制流程：

所述子模块SM工作状态采集流程包括以下步骤：

S1，同一脉冲箱由若干个脉冲板和扩展板卡组成；每个脉冲板与1-8个子模块SM连接，所述脉冲板采集各个所述子模块SM的工作状态信息，并将各个所述子模块SM的工作状态信息上传给所述扩展板卡；

所述扩展板卡汇总同一脉冲箱所对应的所有子模块SM的工作状态信息，并将所述同一脉冲箱所对应的所有子模块SM的工作状态信息分别上传给运算箱A的一块运算板卡和运算箱B的一块运算板卡；

S2，所述运算箱A共配置有6组运算板卡，每组所述运算板卡对应一个桥臂，每组所述运算板卡和属于同一桥臂的多个脉冲箱连接，用于接收来自各个所述脉冲箱的所有子模块SM的工作状态信息，并对所述同一桥臂所对应的所有子模块SM的工作状态信息进行预处理，滤除干扰，通过算法统计得到对应桥臂的工作状态信息；由此，所述运算箱A通过6组运算板卡，获得6个桥臂的工作状态信息，一方面，将所述6个桥臂的工作状态信息存储到录播箱；另一方面，将所述6个桥臂的工作状态信息通过第2扩展板卡上传到主控箱A；

运算箱B采用与运算箱A相同的方式，获得6个桥臂的工作状态信息，并将所述6个桥臂的工作状态信息上传到主控箱B；

S3，所述主控箱A采集得到6个桥臂的工作状态信息；所述主控箱B采集得到6个桥臂的工作状态信息；

所述子模块SM工作状态控制流程包括以下步骤：

S10，初始时，将主控箱A配置为主控端，将主控箱B配置为备份控制端；所述主控箱B实时探测所述主控箱A的工作状态，并判断所述主控箱A是否出现故障，如果未出现故障，则主控箱A执行S11-S13；如果出现故障，则主控箱B承担下述主控箱A所执行的S11-S13的工作；

S11，主控箱A通过接口箱A和通讯板卡接收柔性直流输电站控级设备向换流器下发的供电需求，还接收所述运算箱A上传的6个桥臂的当前工作状态信息，通过对所述供电需求和所述6个桥臂的当前工作状态信息进行综合处理后，解算得到对每个桥臂的期望工作状态信息，并将对每个桥臂的期望工作状态信息下发到所述运算箱A；

S12，所述运算箱A设置有6组运算板卡，每组所述运算板卡负责对一个桥臂的期望工作状态信息进行运算处理，得到对该桥臂所包含的各个子模块SM的控制指令，并将对每个子模块SM的控制指令下发到对应脉冲箱的对应脉冲板；

S13，所述脉冲箱的每个脉冲板接收到对多个子模块SM的控制指令，产生PWM脉冲信号，进而控制其所连接的各个子模块SM的工作状态。

优选的，所述子模块SM的工作状态包括：投入状态、切除状态、电压值、电流值和/或水冷状态。

本发明提供的基于柔性直流输电的MMC换流阀控制装置及控制方法具有以下优点：

换流阀控制装置具有优异的通讯及运算能力，能够非常迅速的对数量众多的子模块SM的工作状态进行控制；此外，还具有配置灵活的优点，可根据不同工程需要灵活组箱；还具有扩展性好、可靠性高的优点。

附图说明

图1为现有技术提供的模块化多电平换流器的原理拓扑简图；

图2为本发明提供的MMC换流阀控制装置的结构示意图；

图3为本发明提供的主控箱的结构示意图；

图4为本发明提供的功能板卡的电路原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明：

本发明提供一种基于柔性直流输电的MMC换流阀控制装置，通过创新的架构搭建、高速硬件平台的设计，能够充分满足高速运算要求，并具有高速传输能力及一定的配置灵活性。本发明提供的换流阀控制装置在硬件设计上保证了控制器的稳定及可靠性，提供了良好的软件运行、实现环境。解决了模块化多电平柔性直流输电换流阀的高速稳定控制要求，在生产制作成本上也具有优势。

具体的，参考图2，所述MMC换流阀控制装置包括三级控制系统，分别为：第一级控制系统、第二级控制系统和第三级控制系统；

其中，所述第一级控制系统包括主控箱A、接口箱A、主控箱B和接口箱B；所述第二级控制系统包括运算箱A、运算箱B和录播箱；所述第三级控制系统包括若干个脉冲箱。

其中，每个箱体可均采用标准6U箱体，每个箱体具有自己的功能定义，并完成一定的工作。

第一层是主控部分，包括主控箱和接口箱：(1)主控箱：主控箱主要用于接收柔性直流输电中站控级设备下发的供电需求，例如，电能的调制比及相角等，还用于接收换流阀工作状态，如：水冷状态、投入或切除状态、电压值和电流值等；还用于接收通过接口箱传递的其他IO信息，然后，主控箱通过软件算法对接收到的信息综合处理后，得到六个桥臂的期限工作状态，并将六个桥臂的期限工作状态通过高速光纤传输到下一层。(2)接口箱：接口箱用于接收外界的数字量输入电平及模拟量，转换成主控箱接收电平后，传输给主控箱；或者，将主控箱输出的数字电平隔离输出。接口箱单独接收电量信号并隔离后输入给主控箱，提高了装置的电磁兼容性及工作的稳定可靠性。

第二层是负责高速运算及通讯的运算箱。本层接收第三层脉冲箱上传的各子模块SM的工作状态信息，通过高速运算综合排序后，高速通讯传输给主控箱高；此外，运算箱对主控箱下发的六个桥臂的期限工作状态进行运算处理，得到对每个子模块SM的控制指令，并将子模块SM的控制指令下发到第三层的脉冲箱。在进行控制的同时。将需要记录的状态变量传输给录播箱进行记录。

第三层是负责下发对各子模块SM的PWM脉冲的脉冲箱。脉冲箱从各自连接的若干子模块SM中采集电压、电流等工作状态信息，将其打包后，通过高速光纤传输给运算箱；脉冲箱接收运算箱下发的控制状态，产生PWM脉冲信号，进而控制连接的每个子模块SM的工作状态。

本发明提供的换流阀控制装置，采用三层设计架构，并对主控箱、运算箱和脉冲箱的功能进行划分定义，不但使控制装置的运算性能通过扩级得到了提高，也减少了一二层级间通讯的数据量。其中，二三层级的硬件规模完全由柔性直流输电系统中子模块SM的数量决定，每个子模块SM可对应脉冲板上的一对收发光口，使控制装置组成具有一定的灵活性，对应不同的柔直工程需要，可进行快速配置。在单个桥臂700级的情形下，控制装置的控制周期可控制在50ms以内。

基于上述原理，所述主控箱A、所述接口箱A和所述运算箱A组成第1换流阀控制系统；所述主控箱A的第1接口与所述接口箱A双向通信；所述主控箱A的第2接口与所述运算箱A的第1接口双向通信；所述运算箱A的第2接口与所述录播箱双向通信；所述运算箱A的第3接口与各个所述脉冲箱双向通信；

所述主控箱B、所述接口箱B和所述运算箱B组成第2换流阀控制系统；所述主控箱B的第1接口与所述接口箱B双向通信；所述主控箱B的第2接口与所述运算箱B的第1接口双向通信；所述运算箱B的第2接口与所述录播箱双向通信；所述运算箱B的第3接口与各个所述脉冲箱双向通信；

此外，所述主控箱A和所述主控箱B双向通信，由此使所述第1换流阀控制系统和所述第2换流阀控制系统构成双冗余热备份体系，从而提高控制装置的工作可靠性。

作为一种具体实现方式，为提高各箱体间通讯速度，所述主控箱A和所述接口箱A之间采用多芯屏蔽线连接；所述主控箱A和所述运算箱A之间、所述运算箱A和各个所述脉冲箱之间均采用光纤通信方式，通信协议可以采用SRIO等；所述主控箱B和所述接口箱B之间采用多芯屏蔽线连接；所述主控箱B和所述运算箱B之间、所述运算箱B和各个所述脉冲箱之间均采用光纤通信方式，通信协议可以采用SRIO等。也就是说，本发明中，控制装置层级通讯均采用光纤连接，这样，每个箱体在通讯上没有电气连接，可采用冗余电源单独隔离供电，提高了装置的可靠性、可配置性。高速光纤传输速度最高能达到3.125G，采用SRIO通讯协议更是提高了通讯的有效信息，稳定的满足了短周期内大数据量传输需要，是几十ms级控制周期的可靠保证。

此外，本发明中，参考图3，换流阀控制装置的每个箱体，均由不同的功能板卡电路组成。每个机箱的背板都采用BUSLVDS高速通讯连接各块功能板卡，板卡支持到16块，从而可最大程度利用通讯资源提升板卡间通讯速度。

所述主控箱A、所述运算箱A和所述脉冲箱均包括双冗余供电电源以及若干个功能板卡组成。

具体的，所述主控箱A所包括的功能板卡包括五类，分别为：主控板卡、第1扩展板卡、输入输出板卡、录播板卡以及通讯板卡；所述主控板卡分别与所述第1扩展板卡、所述输入输出板卡、所述通讯板卡以及所述录播板卡通信连接；其中，所述第1扩展板卡用于与运算箱A通讯连接；所述通讯板卡用于与上级系统通信连接；所述输入输出板卡用于与若干个I/O接口连接；，输入输出板卡可采用数字量输入输出板卡，根据IO节点数及冗余量计算，每个板卡可分别接入12路IO；所述录播板卡用于存储和显示所述主控板卡传输的信息；

所述运算箱A所包括的功能板卡包括四类，分别为：运算板卡、通讯板卡和第2扩展板卡；所述运算板卡通过所述第2扩展板卡与所述主控箱A的第1扩展板卡进行数据传输通信；所述运算板卡的设置数量为6组，每组包含的运算板卡数量灵活设置，可以为1个、2个或多于2个均可。每组所述运算板卡对应模块化多电平换流器中的一个桥臂，用于与所述脉冲箱中用于采集或控制一个桥臂的所有脉冲板通信，具体为：用于唯一对所述桥臂的状态信息进行解算，或者，用于唯一对所述主控箱A向该桥臂下发的控制指令进行解算；所述通讯板卡用于将所述运算板卡解算到的相关信息存储到所述录播箱；

所述脉冲箱所包括的功能板卡包括两类，分别为：扩展板卡及6-12块脉冲板；1块所述脉冲板对应所述桥臂中的1-8个子模块SM，实现对各个所述子模块SM投入、切除的控制，或者，实现对所述子模块SM运行状态信息的采集；所述扩展板卡用于将一个脉冲箱所包含的所有脉冲板进行汇总，并连接到所述运算箱A的对应运算板卡上，实现与所述运算箱A进行数据传输通信。

另外，本发明中，换流阀控制装置这个硬件控制平台的电路板卡均采用工业级设计，具有良好的电磁兼容性。其中核心主控板、扩展板、运算板、脉冲板等的电路框图可抽象成如4所示。每个所述功能板卡均包括：主处理器、辅助处理器、时钟网络、电源系统、背板电源、背板通讯接口和至少一个功能接口电路；

所述背板电源通过所述电源系统分别向所述时钟网络、所述辅助处理器和所述主处理器供电；

所述时钟网络分别与所述主处理器和所述辅助处理器连接，用于提供所述主处理器和所述辅助处理器的工作时钟；

所述主处理器和所述辅助处理器之间通过SRIO等协议双向通讯；所述辅助处理器还与所述背板通讯接口双向通信；所述功能接口电路分别与所述主处理器和所述辅助处理器双向通信；其工作原理为：所述功能接口电路同时向所述主处理器和所述辅助处理器上传待处理数据；所述主处理器和所述辅助处理器协同工作，所述主处理器用于进行高速浮点运算；所述辅助处理器用于进行通信处理以及进行辅助运算处理，其中，辅助运算处理通常指简单运算处理。实际应用中，所述主处理器为DSP，最高主频可达1GHz；所述辅助处理器为FPGA；所述功能接口电路为网口、485/CAN通讯接口、光电输出驱动电路和/或IO接口。

当然，对于部分不需要复杂运算的功能板卡，可不设置主处理器，控制及简单算法等都通过辅助处理器实现。采用上述模块化的电路设计，有更好的移植性，并使控制装置节省了一定的生产制作成本。

本发明还提供一种基于柔性直流输电的MMC换流阀控制方法，包括子模块SM工作状态采集流程和子模块SM工作状态控制流程：

所述子模块SM工作状态采集流程包括以下步骤：

S1，同一脉冲箱由若干个脉冲板和扩展板卡组成；每个脉冲板与1-8个子模块SM连接，所述脉冲板采集各个所述子模块SM的工作状态信息，并将各个所述子模块SM的工作状态信息上传给所述扩展板卡；

所述扩展板卡汇总同一脉冲箱所对应的所有子模块SM的工作状态信息，并将所述同一脉冲箱所对应的所有子模块SM的工作状态信息分别上传给运算箱A的一块运算板卡和运算箱B的一块运算板卡；

S2，所述运算箱A共配置有6组运算板卡，每组所述运算板卡对应一个桥臂，每组所述运算板卡和属于同一桥臂的多个脉冲箱连接，用于接收来自各个所述脉冲箱的所有子模块SM的工作状态信息，并对所述同一桥臂所对应的所有子模块SM的工作状态信息进行预处理，滤除干扰，通过算法统计得到对应桥臂的工作状态信息；由此，所述运算箱A通过6组运算板卡，获得6个桥臂的工作状态信息，一方面，将所述6个桥臂的工作状态信息存储到录播箱；另一方面，将所述6个桥臂的工作状态信息通过第2扩展板卡上传到主控箱A；

运算箱B采用与运算箱A相同的方式，获得6个桥臂的工作状态信息，并将所述6个桥臂的工作状态信息上传到主控箱B；

S3，所述主控箱A采集得到6个桥臂的工作状态信息；所述主控箱B采集得到6个桥臂的工作状态信息；

所述子模块SM工作状态控制流程包括以下步骤：

S10，初始时，将主控箱A配置为主控端，将主控箱B配置为备份控制端；所述主控箱B实时探测所述主控箱A的工作状态，并判断所述主控箱A是否出现故障，如果未出现故障，则主控箱A执行S11-S13；如果出现故障，则主控箱B承担下述主控箱A所执行的S11-S13的工作；

S11，主控箱A通过接口箱A和通讯板卡接收柔性直流输电站控级设备向换流器下发的供电需求，还接收所述运算箱A上传的6个桥臂的当前工作状态信息，通过对所述供电需求和所述6个桥臂的当前工作状态信息进行综合处理后，解算得到对每个桥臂的期望工作状态信息，并将对每个桥臂的期望工作状态信息下发到所述运算箱A；

S12，所述运算箱A设置有6组运算板卡，每组所述运算板卡负责对一个桥臂的期望工作状态信息进行运算处理，得到对该桥臂所包含的各个子模块SM的控制指令，并将对每个子模块SM的控制指令下发到对应脉冲箱的对应脉冲板；

S13，所述脉冲箱的每个脉冲板接收到对多个子模块SM的控制指令，产生PWM脉冲信号，进而控制其所连接的各个子模块SM的工作状态。其中，子模块SM的工作状态包括：投入状态、切除状态、电压值、电流值和/或水冷状态。

本发明提供的基于柔性直流输电的MMC换流阀控制装置及控制方法具有以下优点：

换流阀控制装置具有优异的通讯及运算能力，能够非常迅速的对数量众多的子模块SM的工作状态进行控制；此外，还具有配置灵活的优点，可根据不同工程需要灵活组箱；还具有扩展性好、可靠性高的优点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于柔性直流输电的MMC换流阀控制装置，其特征在于，所述MMC换流阀控制装置包括三级控制系统，分别为：第一级控制系统、第二级控制系统和第三级控制系统；

其中，所述第一级控制系统包括主控箱A、接口箱A、主控箱B和接口箱B；所述第二级控制系统包括运算箱A、运算箱B和录播箱；所述第三级控制系统包括若干个脉冲箱；

所述主控箱A、所述接口箱A和所述运算箱A组成第1换流阀控制系统；所述主控箱A的第1接口与所述接口箱A双向通信；所述主控箱A的第2接口与所述运算箱A的第1接口双向通信；所述运算箱A的第2接口与所述录播箱双向通信；所述运算箱A的第3接口与各个所述脉冲箱双向通信；

所述主控箱B、所述接口箱B和所述运算箱B组成第2换流阀控制系统；所述主控箱B的第1接口与所述接口箱B双向通信；所述主控箱B的第2接口与所述运算箱B的第1接口双向通信；所述运算箱B的第2接口与所述录播箱双向通信；所述运算箱B的第3接口与各个所述脉冲箱双向通信；

此外，所述主控箱A和所述主控箱B双向通信，由此使所述第1换流阀控制系统和所述第2换流阀控制系统构成双冗余热备份体系。

2.根据权利要求1所述的基于柔性直流输电的MMC换流阀控制装置，其特征在于，所述主控箱A和所述接口箱A之间采用多芯屏蔽线连接；所述主控箱A和所述运算箱A之间、所述运算箱A和各个所述脉冲箱之间均采用光纤通信方式，通信协议为SRIO；所述主控箱B和所述接口箱B之间、所述主控箱B和所述运算箱B之间、所述运算箱B和各个所述脉冲箱之间均采用光纤通信方式，通信协议为SRIO。

3.根据权利要求1所述的基于柔性直流输电的MMC换流阀控制装置，其特征在于，所述主控箱A、所述运算箱A和所述脉冲箱均包括双冗余供电电源以及若干个功能板卡组成。

4.根据权利要求3所述的基于柔性直流输电的MMC换流阀控制装置，其特征在于，所述主控箱A所包括的功能板卡包括五类，分别为：主控板卡、第1扩展板卡、输入输出板卡、录播板卡以及通讯板卡；所述主控板卡分别与所述第1扩展板卡、所述输入输出板卡、所述通讯板卡以及所述录播板卡通信连接；其中，所述第1扩展板卡用于与运算箱A通讯连接；所述通讯板卡用于与上级系统通信连接；所述输入输出板卡用于与若干个I/O接口连接；所述录播板卡用于存储和显示所述主控板卡传输的信息；

所述运算箱A所包括的功能板卡包括四类，分别为：运算板卡、通讯板卡和第2扩展板卡；所述运算板卡通过所述第2扩展板卡与所述主控箱A的第1扩展板卡进行数据传输通信；所述运算板卡的设置数量为6组，每组所述运算板卡对应模块化多电平换流器中的一个桥臂，用于与所述脉冲箱中用于采集或控制一个桥臂的所有脉冲板通信，具体为：用于唯一对所述桥臂的状态信息进行解算，或者，用于唯一对所述主控箱A向该桥臂下发的控制指令进行解算；所述通讯板卡用于将所述运算板卡解算到的相关信息存储到所述录播箱；

所述脉冲箱所包括的功能板卡包括两类，分别为：扩展板卡及6-12块脉冲板；1块所述脉冲板对应所述桥臂中的1-8个子模块SM，实现对各个所述子模块SM投入、切除的控制，或者，实现对所述子模块SM运行状态信息的采集；所述扩展板卡用于将一个脉冲箱所包含的所有脉冲板进行汇总，并连接到所述运算箱A的对应运算板卡上，实现与所述运算箱A进行数据传输通信。

5.根据权利要求3所述的基于柔性直流输电的MMC换流阀控制装置，其特征在于，每个所述功能板卡均包括：主处理器、辅助处理器、时钟网络、电源系统、背板电源、背板通讯接口和至少一个功能接口电路；

所述背板电源通过所述电源系统分别向所述时钟网络、所述辅助处理器和所述主处理器供电；

所述时钟网络分别与所述主处理器和所述辅助处理器连接，用于提供所述主处理器和所述辅助处理器的工作时钟；

所述主处理器和所述辅助处理器之间通过双向通讯；所述辅助处理器还与所述背板通讯接口双向通信；所述功能接口电路分别与所述主处理器和所述辅助处理器双向通信；其工作原理为：所述功能接口电路同时向所述主处理器和所述辅助处理器上传待处理数据；所述主处理器和所述辅助处理器协同工作，所述主处理器用于进行高速浮点运算；所述辅助处理器用于进行通信处理以及进行辅助运算处理。

6.根据权利要求5所述的基于柔性直流输电的MMC换流阀控制装置，其特征在于，所述主处理器为DSP；所述辅助处理器为FPGA；所述功能接口电路为网口、485/CAN通讯接口、光电输出驱动电路和/或IO接口。

7.一种基于柔性直流输电的MMC换流阀控制方法，其特征在于，包括子模块SM工作状态采集流程和子模块SM工作状态控制流程：

所述子模块SM工作状态采集流程包括以下步骤：

S1，同一脉冲箱由若干个脉冲板和扩展板卡组成；每个脉冲板与1-8个子模块SM连接，所述脉冲板采集各个所述子模块SM的工作状态信息，并将各个所述子模块SM的工作状态信息上传给所述扩展板卡；

所述扩展板卡汇总同一脉冲箱所对应的所有子模块SM的工作状态信息，并将所述同一脉冲箱所对应的所有子模块SM的工作状态信息分别上传给运算箱A的一块运算板卡和运算箱B的一块运算板卡；

S2，所述运算箱A共配置有6组运算板卡，每组所述运算板卡对应一个桥臂，每组所述运算板卡和属于同一桥臂的多个脉冲箱连接，用于接收来自各个所述脉冲箱的所有子模块SM的工作状态信息，并对所述同一桥臂所对应的所有子模块SM的工作状态信息进行预处理，滤除干扰，通过算法统计得到对应桥臂的工作状态信息；由此，所述运算箱A通过6组运算板卡，获得6个桥臂的工作状态信息，一方面，将所述6个桥臂的工作状态信息存储到录播箱；另一方面，将所述6个桥臂的工作状态信息通过第2扩展板卡上传到主控箱A；

运算箱B采用与运算箱A相同的方式，获得6个桥臂的工作状态信息，并将所述6个桥臂的工作状态信息上传到主控箱B；

S3，所述主控箱A采集得到6个桥臂的工作状态信息；所述主控箱B采集得到6个桥臂的工作状态信息；

所述子模块SM工作状态控制流程包括以下步骤：

S10，初始时，将主控箱A配置为主控端，将主控箱B配置为备份控制端；所述主控箱B实时探测所述主控箱A的工作状态，并判断所述主控箱A是否出现故障，如果未出现故障，则主控箱A执行S11-S13；如果出现故障，则主控箱B承担下述主控箱A所执行的S11-S13的工作；

S11，主控箱A通过接口箱A和通讯板卡接收柔性直流输电站控级设备向换流器下发的供电需求，还接收所述运算箱A上传的6个桥臂的当前工作状态信息，通过对所述供电需求和所述6个桥臂的当前工作状态信息进行综合处理后，解算得到对每个桥臂的期望工作状态信息，并将对每个桥臂的期望工作状态信息下发到所述运算箱A；

S12，所述运算箱A设置有6组运算板卡，每组所述运算板卡负责对一个桥臂的期望工作状态信息进行运算处理，得到对该桥臂所包含的各个子模块SM的控制指令，并将对每个子模块SM的控制指令下发到对应脉冲箱的对应脉冲板；

S13，所述脉冲箱的每个脉冲板接收到对多个子模块SM的控制指令，产生PWM脉冲信号，进而控制其所连接的各个子模块SM的工作状态。

8.根据权利要求7所述的基于柔性直流输电的MMC换流阀控制装置，其特征在于，所述子模块SM的工作状态包括：投入状态、切除状态、电压值、电流值和/或水冷状态。