CN110474344A - 功率单元的循环旁路触发和循环状态报告方法及拓扑结构 - Google Patents

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Abstract

功率单元的循环旁路触发和循环状态报告方法及拓扑结构，每个功率单元的旁路触发电路中设置：来自本功率单元的旁路触发输入信号端口、报告给本功率单元的旁路接触器状态信号输出端口，来自相邻功率单元的旁路触发输入信号端口、报告给相邻功率单元的旁路接触器状态信号输出端口；每个功率单元的单元控制电路中设置：控制本功率单元的旁路触发输出信号端口、本功率单元旁路接触器状态信号输入端口，相邻功率单元旁路接触器状态信号光纤输入端口、控制相邻功率单元旁路接触器的旁路触发输出信号端口；当功率单元的单元控制电路失效时，控制系统通过相邻功率单元控制该功率单元旁路并通过相邻功率单元判断该功率单元的旁路接触器的状态。

Description

功率单元的循环旁路触发和循环状态报告方法及拓扑结构
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种功率单元的循环旁路触发和循环状态报告方法及拓扑结构。
背景技术
MMC柔性直流输电换流阀的桥臂以及级联型无功补偿装置、级联型有源滤波装置、级联型高压变频装置的逆变单元以及级联型直流电源装置的斩波单元的主回路结构均是由很多个功率单元串联构成，其中包括一定数量的冗余功率单元。为保障设备的可靠运行，要求某个功率单元在发生故障后，应能触发旁路接触器闭合，旁路故障的功率单元，不影响设备的正常运行。当功率单元的单元控制电路失效时，主控制系统无法控制该功率单元旁路，且无法判断该功率单元的旁路接触器状态，有可能会引起设备的跳闸停运。
发明内容
为了解决背景技术中所述问题，本发明提供一种功率单元的循环旁路触发和循环状态报告方法及拓扑结构。具有触发信号冗余、上报重要信息可靠性高、应用灵活等特点。该功率单元循环旁路触发和循环状态报告方法，可以实现两个或两个以上数量的功率单元通过光纤循环互联，能够通过光纤实现相邻功率单元冗余触发旁路接触器，并实现旁路接触器状态的信息交互，将旁路接触器断开或闭合的状态，通过光纤报告给相邻功率单元。当功率单元的单元控制电路失效时，控制系统可以通过相邻功率单元控制该功率单元旁路，并通过相邻功率单元判断该功率单元的旁路接触器的状态。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种功率单元的循环旁路触发和循环状态报告方法，适用于两个或两个以上的功率单元的拓扑结构，所述的功率单元的旁路装置包括旁路接触器、旁路触发电路和单元控制电路；所述的方法包括如下步骤：
步骤一、在每个功率单元的旁路触发电路中均设置如下端口：来自本功率单元的旁路触发输入信号端口、报告给本功率单元的旁路接触器状态信号输出端口，还有：来自相邻功率单元的旁路触发输入信号端口、报告给相邻功率单元的旁路接触器状态信号输出端口；
步骤二、在每个功率单元的单元控制电路中均设置如下端口：单元控制电路至主控制器的上行光纤端口、主控制器至单元控制电路的下行光纤端口、用于控制本功率单元的旁路触发输出信号端口、本功率单元旁路接触器状态信号输入端口，还有：相邻功率单元旁路接触器状态信号光纤输入端口、用于控制相邻功率单元旁路接触器的旁路触发输出信号端口；
步骤三、将每个功率单元的旁路触发电路的来自本功率单元的旁路触发输入信号端口、报告给本功率单元的旁路接触器状态信号输出端口分别与单元控制电路的用于控制本功率单元的旁路触发输出信号端口、本功率单元旁路接触器状态信号输入端口相连接；
步骤四、将每个功率单元的旁路触发电路的来自相邻功率单元的旁路触发输入信号端口、报告给相邻功率单元的旁路接触器状态信号输出端口分别与相邻功率单元的单元控制电路的用于控制相邻功率单元旁路接触器的旁路触发输出信号端口、相邻功率单元旁路接触器状态信号光纤输入端口相连接；
步骤五、当单个功率单元的单元控制电路出现故障，主控制器无法直接控制此故障功率单元执行旁路动作，此故障功率单元也无法直接向主控制器报告旁路接触器状态；此时进行如下处理：
1)主控制器通过控制此故障功率单元的相邻功率单元的单元控制电路，经用于控制相邻功率单元旁路接触器的旁路触发信号输出端口向故障功率单元的旁路触发电路的旁路接触器旁路触发信号输入端口，发出旁路触发信号，触发故障功率单元的旁路接触器闭合；
2)故障功率单元的旁路接触器的辅助触点状态翻转后，由故障功率单元的旁路触发电路的报告给相邻功率单元的旁路接触器状态信号输出端口报告给相邻的功率单元的单元控制电路；
3)相邻功率单元的单元控制电路经单元控制电路上行光纤端口、主控制器上行光纤端口，将故障功率单元的旁路接触器状态报告给主控制器；
4)主控制器接收到故障功率单元的旁路接触器闭合的状态信息后，则控制其他功率单元继续运行。
一种功率单元的循环旁路触发和循环状态报告方法的功率单元旁路拓扑结构，所述的功率单元包括多个，所述的功率单元的旁路装置包括旁路接触器、旁路触发电路和单元控制电路。
每个功率单元的旁路触发电路中均设置如下端口：来自本功率单元的旁路触发输入信号端口、报告给本功率单元的旁路接触器状态信号输出端口，还有：来自相邻功率单元的旁路触发输入信号端口、报告给相邻功率单元的旁路接触器状态信号输出端口；
每个功率单元的单元控制电路中均设置如下端口：单元控制电路至主控制器的上行光纤端口、主控制器至单元控制电路的下行光纤端口、用于控制本功率单元的旁路触发输出信号端口、本功率单元旁路接触器状态信号输入端口，还有：相邻功率单元旁路接触器状态信号光纤输入端口、用于控制相邻功率单元旁路接触器的旁路触发输出信号端口。
每个功率单元的旁路触发电路的来自本功率单元的旁路触发输入信号端口、报告给本功率单元的旁路接触器状态信号输出端口分别与单元控制电路的用于控制本功率单元的旁路触发输出信号端口、本功率单元旁路接触器状态信号输入端口相连接；
同时，每个功率单元的旁路触发电路的来自相邻功率单元的旁路触发输入信号端口、报告给相邻功率单元的旁路接触器状态信号输出端口分别与相邻功率单元的单元控制电路的用于控制相邻功率单元旁路接触器的旁路触发输出信号端口、相邻功率单元旁路接触器状态信号光纤输入端口相连接。
最后一个功率单元的旁路触发电路的来自相邻功率单元的旁路触发输入信号端口、报告给相邻功率单元的旁路接触器状态信号输出端口与第一个功率单元的单元控制电路的用于控制相邻功率单元旁路接触器的旁路触发输出信号端口、相邻功率单元旁路接触器状态信号光纤输入端口相连接。
每个功率单元的单元控制电路至主控制器的上行光纤端口和主控制器至单元控制电路的下行光纤端口均与主控制器相连接。
每个功率单元的旁路触发电路均对本单元的旁路接触器进行触发，同时检测旁路接触器辅助触点的状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明提出的功率单元循环旁路触发和循环状态报告方法，可以实现本功率单元与相邻功率单元，冗余触发本功率单元的旁路接触器闭合，提高了换流阀运行的可靠性。
2)本发明提出的功率单元循环旁路触发和循环状态报告方法，可以将旁路接触器的状态信息分别报告给本功率单元和相邻功率单元，提高了重要的旁路接触器状态信息上报的可靠性。
3)本发明提出的功率单元循环旁路触发和循环状态报告方法，可以应用于两个或两个以上的功率单元，数量没有上限，应用方式灵活。
附图说明
图1是本发明提出的功率单元循环旁路触发和循环状态报告方法的基于两个功率单元的实现图；
图2是本发明提出的功率单元循环旁路触发和循环状态报告方法中功率单元的单元控制电路的对外接口示意图；
图3是本发明提出的功率单元循环旁路触发和循环状态报告方法中，功率单元的旁路触发电路的对外接口示意图；
图4是本发明提出的功率单元循环旁路触发和循环状态报告方法的基于三个功率单元的实现图；
图5是本发明提出的功率单元循环旁路触发和循环状态报告方法，基于四个功率单元的实现图。
图中，1-旁路接触器触发线圈 2-旁路接触器辅助触点 3-旁路接触器旁路触发信号输入端口(来自本功率单元) 4-旁路接触器状态信号输出端口(报告至本功率单元) 5-旁路接触器旁路触发信号输入端口(来自相邻功率单元) 6-旁路接触器状态信号输出端口(报告至相邻功率单元) 7-旁路触发信号输出端口(触发相邻功率单元) 8-旁路接触器状态信号输入端口(来自相邻功率单元) 9-旁路触发信号输出端口(触发本功率单元) 10-旁路接触器状态信号输入端口(来自本功率单元) 11-单元控制电路上行光纤端口 12-单元控制电路下行光纤端口 13-换流阀控制器上行光纤端口 14-换流阀控制器下行光纤端口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
如图1-5所示，一种功率单元的循环旁路触发和循环状态报告方法，适用于两个或两个以上的功率单元的拓扑结构，所述的功率单元的旁路装置包括旁路接触器、旁路触发电路和单元控制电路。
图1、4、5分别是以2个功率单元、3个功率单元和4个功率单元为实施例的方案图。图1-5是以MMC柔性直流输电的换流阀功率单元为实施例，则以下内容中描述的主控制器为图中的换流阀控制器，若是级联型无功补偿装置、级联型有源滤波装置、级联型高压变频装置或级联型直流电源装置，则主控制器为级联型无功补偿装置、级联型有源滤波装置、级联型高压变频装置或级联型直流电源装置的主控制器。除此之外，上述装置的功率单元内均有相同的旁路结构。
所述的方法包括如下步骤：
步骤一、在每个功率单元的旁路触发电路中均设置如下端口：来自本功率单元的旁路触发输入信号端口3、报告给本功率单元的旁路接触器状态信号输出端口4，还有：来自相邻功率单元的旁路触发输入信号端口5、报告给相邻功率单元的旁路接触器状态信号输出端口6；
步骤二、在每个功率单元的单元控制电路中均设置如下端口：单元控制电路至主控制器的上行光纤端口11、主控制器至单元控制电路的下行光纤端口12、用于控制本功率单元的旁路触发输出信号端口9、本功率单元旁路接触器状态信号输入端口10，还有：相邻功率单元旁路接触器状态信号光纤输入端口8、用于控制相邻功率单元旁路接触器的旁路触发输出信号端口7；
步骤三、将每个功率单元的旁路触发电路的来自本功率单元的旁路触发输入信号端口3、报告给本功率单元的旁路接触器状态信号输出端口4分别与单元控制电路的用于控制本功率单元的旁路触发输出信号端口9、本功率单元旁路接触器状态信号输入端口10相连接；
步骤四、将每个功率单元的旁路触发电路的来自相邻功率单元的旁路触发输入信号端口5、报告给相邻功率单元的旁路接触器状态信号输出端口6分别与相邻功率单元的单元控制电路的用于控制相邻功率单元旁路接触器的旁路触发输出信号端口7、相邻功率单元旁路接触器状态信号光纤输入端口8相连接；
步骤五、
1、在所有功率单元以及换流阀控制器在正常工作时，所有功率单元的旁路接触器均处于断开状态；
2、当单个功率单元的单元控制电路因供电问题、单元控制电路自身问题出现故障，主控制器无法直接控制此故障功率单元执行旁路动作，此故障功率单元也无法直接向主控制器报告旁路接触器状态；以图1中的#1功率单元为故障功率单元，此时进行如下处理：
1)主控制器通过控制此故障功率单元的相邻功率单元的单元控制电路，经用于控制相邻功率单元旁路接触器的旁路触发信号输出端口7向故障功率单元的旁路触发电路的旁路接触器旁路触发信号输入端口5发出旁路触发信号，触发故障功率单元的旁路接触器闭合；
2)故障功率单元的旁路接触器的辅助触点状态翻转后，由故障功率单元的旁路触发电路的报告给相邻功率单元的旁路接触器状态信号输出端口6报告给相邻的功率单元的单元控制电路；
3)相邻功率单元的单元控制电路经单元控制电路上行光纤端口11、主控制器上行光纤端口13，将故障功率单元的旁路接触器状态报告给主控制器；
4)主控制器接收到故障功率单元的旁路接触器闭合的状态信息后，则控制其他功率单元继续运行。
如图1-5所示，为依据上述一种功率单元的循环旁路触发和循环状态报告方法所设计的功率单元旁路拓扑结构，所述的功率单元包括多个，所述的功率单元的旁路装置包括旁路接触器、旁路触发电路和单元控制电路。
1)每个功率单元的旁路装置的旁路触发电路均连接本单元的旁路接触器的触发线圈1，进行路接触器的触发，同时检测旁路接触器辅助触点2的状态；
2)每个功率单元的旁路触发电路中均设置如下端口：来自本功率单元的旁路触发输入信号端口3、报告给本功率单元的旁路接触器状态信号输出端口4，还有：来自相邻功率单元的旁路触发输入信号端口5、报告给相邻功率单元的旁路接触器状态信号输出端口6；
3)在每个功率单元的单元控制电路中均设置如下端口：单元控制电路至主控制器的上行光纤端口11、主控制器至单元控制电路的下行光纤端口12、用于控制本功率单元的旁路触发输出信号端口9、本功率单元旁路接触器状态信号输入端口10，还有：相邻功率单元旁路接触器状态信号光纤输入端口8、用于控制相邻功率单元旁路接触器的旁路触发输出信号端口7；
4)将每个功率单元的旁路触发电路的来自本功率单元的旁路触发输入信号端口3、报告给本功率单元的旁路接触器状态信号输出端口4分别与单元控制电路的用于控制本功率单元的旁路触发输出信号端口9、本功率单元旁路接触器状态信号输入端口10相连接；
5)将每个功率单元的旁路触发电路的来自相邻功率单元的旁路触发输入信号端口5、报告给相邻功率单元的旁路接触器状态信号输出端口6分别与相邻功率单元的单元控制电路的用于控制相邻功率单元旁路接触器的旁路触发输出信号端口7、相邻功率单元旁路接触器状态信号光纤输入端口8相连接；
6)最后一个功率单元的旁路触发电路的来自相邻功率单元的旁路触发输入信号端口、5报告给相邻功率单元的旁路接触器状态信号输出端口6与第一个功率单元的单元控制电路的用于控制相邻功率单元旁路接触器的旁路触发输出信号端口7、相邻功率单元旁路接触器状态信号光纤输入端口8相连接；
7)每个功率单元的旁路装置的单元控制电路的单元控制电路至主控制器的上行光纤端口11与主控制器上行光纤端口相连接13，主控制器至单元控制电路的下行光纤接口12与主控制器下行光纤端口14相连接。
本领域技术人员应当明了，以上所示仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出如附图4基于三个功率单元的功率单元旁路状态循环报告方法，或附图5基于四个功率单元的功率单元旁路状态循环报告方法，或更多功率单元数量，或调整循环方向，等些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。
以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

Claims (5)

1.一种功率单元的循环旁路触发和循环状态报告方法，其特征在于，适用于两个或两个以上的功率单元的拓扑结构，所述的功率单元的旁路装置包括旁路接触器、旁路触发电路和单元控制电路；所述的方法包括如下步骤：
步骤一、在每个功率单元的旁路触发电路中均设置如下端口：来自本功率单元的旁路触发输入信号端口、报告给本功率单元的旁路接触器状态信号输出端口，还有：来自相邻功率单元的旁路触发输入信号端口、报告给相邻功率单元的旁路接触器状态信号输出端口；
步骤二、在每个功率单元的单元控制电路中均设置如下端口：单元控制电路至主控制器的上行光纤端口、主控制器至单元控制电路的下行光纤端口、用于控制本功率单元的旁路触发输出信号端口、本功率单元旁路接触器状态信号输入端口，还有：相邻功率单元旁路接触器状态信号光纤输入端口、用于控制相邻功率单元旁路接触器的旁路触发输出信号端口；
步骤三、将每个功率单元的旁路触发电路的来自本功率单元的旁路触发输入信号端口、报告给本功率单元的旁路接触器状态信号输出端口分别与单元控制电路的用于控制本功率单元的旁路触发输出信号端口、本功率单元旁路接触器状态信号输入端口相连接；
步骤四、将每个功率单元的旁路触发电路的来自相邻功率单元的旁路触发输入信号端口、报告给相邻功率单元的旁路接触器状态信号输出端口分别与相邻功率单元的单元控制电路的用于控制相邻功率单元旁路接触器的旁路触发输出信号端口、相邻功率单元旁路接触器状态信号光纤输入端口相连接；
步骤五、当单个功率单元的单元控制电路出现故障，主控制器无法直接控制此故障功率单元执行旁路动作，此故障功率单元也无法直接向主控制器报告旁路接触器状态；此时进行如下处理：
1)主控制器通过控制此故障功率单元的相邻功率单元的单元控制电路，经用于控制相邻功率单元旁路接触器的旁路触发信号输出端口向故障功率单元的旁路触发电路的旁路接触器旁路触发信号输入端口，发出旁路触发信号，触发故障功率单元的旁路接触器闭合；
2)故障功率单元的旁路接触器的辅助触点状态翻转后，由故障功率单元的旁路触发电路的报告给相邻功率单元的旁路接触器状态信号输出端口报告给相邻的功率单元的单元控制电路；
3)相邻功率单元的单元控制电路经单元控制电路上行光纤端口、主控制器上行光纤端口，将故障功率单元的旁路接触器状态报告给主控制器；
4)主控制器接收到故障功率单元的旁路接触器闭合的状态信息后，则控制其他功率单元继续运行。
2.权利要求1所述的一种功率单元的循环旁路触发和循环状态报告方法的功率单元旁路拓扑结构，其特征在于，所述的功率单元包括多个，所述的功率单元的旁路装置包括旁路接触器、旁路触发电路和单元控制电路；
每个功率单元的旁路触发电路中均设置如下端口：来自本功率单元的旁路触发输入信号端口、报告给本功率单元的旁路接触器状态信号输出端口，还有：来自相邻功率单元的旁路触发输入信号端口、报告给相邻功率单元的旁路接触器状态信号输出端口；
每个功率单元的单元控制电路中均设置如下端口：单元控制电路至主控制器的上行光纤端口、主控制器至单元控制电路的下行光纤端口、用于控制本功率单元的旁路触发输出信号端口、本功率单元旁路接触器状态信号输入端口，还有：相邻功率单元旁路接触器状态信号光纤输入端口、用于控制相邻功率单元旁路接触器的旁路触发输出信号端口；
每个功率单元的旁路触发电路的来自本功率单元的旁路触发输入信号端口、报告给本功率单元的旁路接触器状态信号输出端口分别与单元控制电路的用于控制本功率单元的旁路触发输出信号端口、本功率单元旁路接触器状态信号输入端口相连接；
同时，每个功率单元的旁路触发电路的来自相邻功率单元的旁路触发输入信号端口、报告给相邻功率单元的旁路接触器状态信号输出端口分别与相邻功率单元的单元控制电路的用于控制相邻功率单元旁路接触器的旁路触发输出信号端口、相邻功率单元旁路接触器状态信号光纤输入端口相连接。
3.根据权利要求2所述的功率单元旁路拓扑结构，其特征在于，最后一个功率单元的旁路触发电路的来自相邻功率单元的旁路触发输入信号端口、报告给相邻功率单元的旁路接触器状态信号输出端口与第一个功率单元的单元控制电路的用于控制相邻功率单元旁路接触器的旁路触发输出信号端口、相邻功率单元旁路接触器状态信号光纤输入端口相连接。
4.根据权利要求2所述的功率单元旁路拓扑结构，其特征在于，每个功率单元的单元控制电路至主控制器的上行光纤端口和主控制器至单元控制电路的下行光纤端口均与主控制器相连接。
5.根据权利要求2所述的功率单元旁路拓扑结构，其特征在于，每个功率单元的旁路触发电路均对本单元的旁路接触器进行触发，同时检测旁路接触器辅助触点的状态。
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