CN110716467B - 一种通信方法和控制系统 - Google Patents

一种通信方法和控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110716467B
CN110716467B CN201910983750.8A CN201910983750A CN110716467B CN 110716467 B CN110716467 B CN 110716467B CN 201910983750 A CN201910983750 A CN 201910983750A CN 110716467 B CN110716467 B CN 110716467B
Authority
CN
China
Prior art keywords
data
smc
vbc
ith
coding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910983750.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110716467A (zh
Inventor
李彦
蔡菠
虞晓阳
李响
汪涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NR Electric Co Ltd
NR Engineering Co Ltd
Original Assignee
NR Electric Co Ltd
NR Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NR Electric Co Ltd, NR Engineering Co Ltd filed Critical NR Electric Co Ltd
Priority to CN201910983750.8A priority Critical patent/CN110716467B/zh
Publication of CN110716467A publication Critical patent/CN110716467A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110716467B publication Critical patent/CN110716467B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423—Input/output
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25257—Microcontroller

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)
  • Communication Control (AREA)

Abstract

本发明公开一种通信方法和控制系统，包括阀基控制器VBC以及N个子模块控制器SMC，N个SMC依次连接形成串联支路，两端SMC与VBC相连形成环形网络，VBC沿第一方向向SMC发送对应的控制数据，SMC沿第一方向向VBC发送状态数据；第一方向为顺时针方向或逆时针方向；其中，在i依次取1至N，且确定第i个SMC需要采用同一个端口发送状态数据和第一数据时，第i个SMC依次发送第一数据和第二数据，第一数据包括至少一个SMC对应的控制数据，第二数据包括状态数据的至少部分数据。如此，本发明可以在端口冲突的情况下，保证重要数据的实时性传输，进而适用于模块化多电平换流器这类要求高度实时性的系统中。

Description

一种通信方法和控制系统
技术领域
本发明涉及高压柔性直流输电技术，尤其涉及一种通信方法和控制系统。
背景技术
相比于高压交流输电和传统的高压直流输电，高压柔性直流输电系统有其独特的优势，更加适用于长距离输电、风电并网、海底输电等应用场合。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(Sub-module，SM)数量越多，同时，为了获取更好的谐波特性，并为系统提供足够的冗余度，换流器一般由很多子模块级联构成，单个桥臂级联的子模块数量就高达200以上，三相六个桥臂的子模块数量则更加庞大。每个子模块都有一个子模块控制器(Sub-module Controller，SMC)进行控制和监测，阀基控制器(Valve Based Controller，VBC)需要通过通信链路与所有的SMC进行通信。
然而，在相关技术中，主要通过VBC与SMC实现点对点通信，例如在一个VBC控制单桥臂SMC的情况下，VBC必须要有数百对通信接口，通过相同数量的光纤与SMC进行通信。对于更大容量，更多数量SMC的高压柔性直流输电系统，VBC装置通信接口的密度进一步升高，大大增加了硬件设计以及散热设计的复杂度。此外，一些组网方案理论上可以减少通信接口与光纤数量，但该类方案无法解决端口冲突情况下，冲突处理的时间开销增加问题，影响重要数据的实时性传输，进而不适用于模块化多电平换流器这类要求高度实时性的系统中。
发明内容
本发明实施例期望提供一种通信方法和控制系统。
本发明实施例提供了一种通信方法，所述方法包括：
所述方法应用于模块化多电平换流器的控制系统中，所述控制系统包括：VBC以及第1个SMC至第N个SMC，所述第1个SMC至第N个SMC依次串联连接形成串联支路，所述VBC分别与所述第1个SMC和所述第N个SMC连接，两端SMC与VBC相连形成环形网络；
所述方法包括：
所述VBC沿第一方向向每个SMC发送对应的控制数据，所述每个SMC沿第一方向向所述VBC发送状态数据；所述第一方向为顺时针方向或逆时针方向；其中，
在i依次取1至N，且确定所述第i个SMC需要采用同一个端口发送所述状态数据和第一数据时，所述第i个SMC依次发送所述第一数据和第二数据，所述第一数据包括至少一个SMC对应的控制数据，所述第二数据包括所述状态数据的至少部分数据。
可选地，所述依次发送所述第一数据和所述第二数据，包括：
确定所述第一数据和所述状态数据各自对应的编码方式；所述第一数据是由第一编码方式编码得到的，所述状态数据是由第二编码方式编码得到的；所述第一编码方式的优先级高于所述第二编码方式的优先级；
根据所述第一编码方式和所述第二编码方式的优先级从高到低的顺序，依次发送所述第一数据和所述第二数据。
可选地，所述方法还包括：
所述第i个SMC接收到任意一个SMC对应的控制数据时，存储所述任意一个SMC对应的控制数据；
所述第i个SMC确定存储的控制数据的数据量大于或等于预设阈值时，将存储的控制数据作为所述第一数据，并确定所述第i个SMC需要发送所述第一数据。
可选地，所述方法还包括：
所述第二数据包括所述状态数据。
可选地，所述第i个SMC依次发送所述第一数据和第二数据，包括：
所述第i个SMC在发送第三数据完毕后，依次发送所述第一数据和第二数据，所述第三数据为所述第i个SMC当前正在发送的状态数据，所述第二数据为所述状态数据中除去第三数据外的数据。
可选地，所述方法还包括：
确定所述第一数据的发送等待时间，所述发送等待时间是根据所述第三数据的发送时长确定的。
本发明实施例还提出了一种控制系统，所述控制系统应用于模块化多电平换流器中，所述控制系统包括：VBC以及第1个SMC至第N个SMC，所述第1个SMC至第N个SMC依次串联连接形成串联支路，所述VBC分别与所述第1个SMC和所述第N个SMC连接，两端SMC与VBC相连形成环形网络；
所述VBC，用于沿第一方向向每个SMC发送对应的控制数据，所述每个SMC，用于沿第一方向向所述VBC发送状态数据；所述第一方向为顺时针方向或逆时针方向；其中，
在i依次取1至N，且确定所述第i个SMC需要采用同一个端口发送所述状态数据和第一数据时，所述第i个SMC，用于依次发送所述第一数据和第二数据，所述第一数据包括至少一个SMC对应的控制数据，所述第二数据包括所述状态数据的至少部分数据。
可选地，所述第i个SMC，用于确定所述第一数据和所述状态数据各自对应的编码方式；所述第一数据是由第一编码方式编码得到的，所述状态数据是由第二编码方式编码得到的；所述第一编码方式的优先级高于所述第二编码方式的优先级；
根据所述第一编码方式和所述第二编码方式的优先级从高到低的顺序，依次发送所述第一数据和所述第二数据。
可选地，所述第i个SMC，用于接收到任意一个SMC对应的控制数据时，存储所述任意一个SMC对应的控制数据；确定存储的控制数据的数据量大于或等于预设阈值时，将存储的控制数据作为所述第一数据，并确定所述第i个SMC需要发送所述第一数据。
可选地，所述第i个SMC，用于在发送第三数据完毕后，依次发送所述第一数据和第二数据，所述第三数据为所述第i个SMC当前正在发送的状态数据，所述第二数据为所述状态数据中除去第三数据外的数据。
可选地，所述第i个SMC，还用于确定所述第一数据的发送等待时间，所述发送等待时间是根据所述第三数据的发送时长确定的。
本发明实施例提供一种通信方法和控制系统，包括VBC以及第1个SMC至第N个SMC，所述第1个SMC至第N个SMC依次串联连接形成串联支路，所述VBC分别与所述第1个SMC和所述第N个SMC连接，两端SMC与VBC相连形成环形网络，所述VBC沿第一方向向每个SMC发送对应的控制数据，所述每个SMC沿第一方向向所述VBC发送状态数据；所述第一方向为顺时针方向或逆时针方向；其中，在i依次取1至N，且确定所述第i个SMC需要采用同一个端口发送所述状态数据和第一数据时，所述第i个SMC依次发送所述第一数据和第二数据，所述第一数据包括至少一个SMC对应的控制数据，所述第二数据包括所述状态数据的至少部分数据。如此，在SMC需要采用同一个端口发送不同数据时，先转发VBC发送给SMC的控制数据，再发送SMC的状态数据，能够显著减少冲突处理的时间开销，即，保证了重要数据的实时性传输。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于说明本发明的技术方案。
图1为本发明实施例中提供的一种通信方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中VBC与SMC对应不同优先级的编码方式的示意图；
图3a为本发明实施例中SMC的发送冲突仲裁示意图一；
图3b为本发明实施例中SMC的发送冲突仲裁示意图二；
图3c为本发明实施例中SMC的发送冲突仲裁示意图三；
图4为本发明实施例中提供的一种模块化多电平换流器控制系统的示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所提供的实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。另外，以下所提供的实施例是用于实施本发明的部分实施例，而非提供实施本发明的全部实施例，在不冲突的情况下，本发明实施例记载的技术方案可以任意组合的方式实施。
需要说明的是，在本发明实施例中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的方法或者控制系统不仅包括所明确记载的要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为实施方法或者控制系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括该要素的方法或者控制系统中还存在另外的相关要素。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。
本发明实施例中VBC与SMC之间的组网方式不局限于以太网，可以是任何支持全双工通信接口的组网方式。
在本发明的一些实施例中，模块化多电平换流器控制系统中VBC向SMC发送数据的实时性要求高，进而需要确定VBC数据的传输延时。在一个示例中，一个VBC以及若干个SMC串联成环形网络，各个SMC之间通过通信端口相串联，两端SMC与VBC相连形成环形网络，VBC仅在环形网络收发数据，并不转发从环形网络接收到的数据，而SMC不仅向环形网络内收发数据，也会向下游的SMC转发从环形网络内接收到的数据，因此，如果SMC需要采用同一个通信端口发送数据并向下游转发从环形网络内接收到的数据时，即发生端口冲突的情况时，只有等待SMC将数据发送完毕后，才开始向下游的SMC转发从环形网络内接收到的数据，这样造成处理端口冲突的时间开销增加，导致VBC数据传输延时的不确定性问题，进而降低了VBC数据传输的实时性。
针对上述技术问题，提出以下各实施例。
实施例一
本发明实施例中提出了一种通信方法，该方法应用于模块化多电平换流器的控制系统中，控制系统包括：VBC以及第1个SMC至第N个SMC，第1个SMC至第N个SMC依次串联连接形成串联支路，VBC分别与第1个SMC和第N个SMC连接，两端SMC与VBC相连形成环形网络；这里的N取大于1的任意整数值，本发明实施例不对SMC的数量进行限定，示例性地，对于三相环形网络来说，N可以是三相环形网络中某一相环形网络所包含的SMC的数量，也可以是三相环形网络中所包含的SMC的总数，例如将N取36，平均分给三相环形网络，每一相环形网络所包含SMC的数目为SMC总数N的1/3，即每一相环形网络有12个SMC，此时，N的取值范围根据实际情况进行设置。
第1个SMC至第N个SMC依次串联连接形成串联支路，VBC分别与第1个SMC和第N个SMC连接，具体指的是N个SMC之间相互连接，其中，第1个SMC与第N个SMC分别连接到VBC的两对通信端口，形成环状通信结构，也称环形网络，简称环网。
图1为本发明实施例的通信方法的流程示意图，如图1所示，该流程可以包括：
步骤101：VBC沿第一方向向每个SMC发送对应的控制数据，每个SMC沿第一方向向VBC发送状态数据；第一方向为顺时针方向或逆时针方向；其中，在i依次取1至N，且确定第i个SMC需要采用同一个端口发送状态数据和第一数据时，第i个SMC依次发送第一数据和第二数据，第一数据包括至少一个SMC对应的控制数据，第二数据包括状态数据的至少部分数据。
对于VBC来说，第一方向可以是VBC依次向第1个，第2个……第N-1个，第N个SMC发送控制数据的方向，也可以是VBC依次向第N个，第N-1个……第2个，第1个SMC发送控制数据的方向；同样地，对于SMC来说，第一方向可以是环形网络中第1个，第2个……第N-1个，第N个SMC依次向VBC发送状态数据的方向；也可以是环形网络中第N个，第N-1个……第2个，第1个SMC依次向VBC发送状态数据的方向。
进一步地，VBC可以沿第一方向和第二方向同时向SMC发送控制数据，SMC也可以通过第一方向和第二方向向VBC同时发送状态数据；这里，第二方向为顺时针方向或逆时针方向，其中第一方向和第二方向为不同方向。
可以看出，由于VBC与SMC均可以通过两个方向到达目的地，因而，环形网络中通信链路上的单点故障，不会影响VBC与SMC之间的通信效果。具体地，当VBC与第一个SMC之间的连接出现故障时，造成VBC不能直接从第一方向向第一个SMC进行数据传输，此时，VBC可以从第二方向向第N个SMC发送数据，进而对每个SMC进行控制。
这里，第一数据可以是第i个SMC下游的SMC对应的控制数据，也可以是所有SMC对应的控制数据；第二数据是SMC向VBC未发送完毕的状态数据。
本发明实施例中，第i个SMC需要采用同一个端口发送状态数据和第一数据时，即，当SMC发生端口冲突时，先发送VBC向SMC发送的控制数据，发送完成后，再发送SMC向VBC未发送完毕的状态数据。
这里，在环形网络中，SMC不仅在环形网络内接收控制数据，也会向下游的SMC转发接收到的控制数据，而VBC并不转发从环形网络内接收到的控制数据；可以看出，VBC是环形网络的边界，当数据从VBC的一个通信端口经环形网络到达VBC的另一个通信端口后，不再向下游的SMC转发，从而避免了环网风暴的产生。
对于依次发送第一数据和第二数据的实现方式，示例性地，可以确定第一数据和状态数据各自对应的编码方式；第一数据是由第一编码方式编码得到的，状态数据是由第二编码方式编码得到的；第一编码方式的优先级高于第二编码方式的优先级。
在确定第一数据和状态数据各自对应的编码方式后，可以根据第一编码方式和第二编码方式的优先级从高到低的顺序，依次发送第一数据和第二数据。
在实际应用中，VBC可以对原始控制数据基于第一编码方式编码，得到控制数据；每个SMC可以对原始状态数据基于第二编码方式编码，得到状态数据。
需要说明的是，第一编码方式和第二编码方式可以是采用任何编码规则的编码方法，对此不进行具体限定，其中，第一编码方式与第二编码方式的编码规则可以相同也可以不同，但是第一编码方式与第二编码方式的优先级不同，本发明实施例中，可以根据第一编码方式与第二编码方式的优先级设置，优先发送高优先级编码方式对应的数据。
在一个具体的示例中，将原始数据根据固定的字长划分成数据单元，数据单元按照一定的规则编码产生固定长度的编码单元，编码单元的集合为一个编码组，任一编码组内不存在相同的编码单元；原始数据可以是原始控制数据，也可以是原始状态数据。
例如，将原始数据根据固定的字长L划分成数据单元，这里的L取大于1的任意整数值，可以根据实际情况进行设置。根据数据单元的二进制结果，共有2L种可能的编码结果。编码单元的字长M比数据单元要大；具体地，数据单元集{D0,D1…D2 L -1}中的元素，与编码单元集中元素{C0,C1…C2 L -1}有一一对应的关系。
采用第一编码方式得到的编码单元的集合称为编码组A，采用第二编码方式得到的编码单元的集合称为编码组B，其中，编码组A的优先级高于编码组B的优先级；当SMC发生端口冲突时，根据编码组的优先级设置，转发高优先级编码组的编码单元。
在一个具体的示例中，参见图2，为本发明实施例中VBC与SMC对应不同优先级的编码方式的示意图；可以看出，采用“前缀”+“源码”的编码规则实现数据单元向编码单元的映射。对于一个8bit位宽的数据单元，其取值范围从B00000000-B11111111。对于编码组A，设置为“11”+“源码”，对于编码组B，设置为“00”+源码。对于原始数据B00000001，编码后在编码组A内的结果为B1100000001，在编码组B内的结果为B0000000001。这里，编码组A指采用第一编码方式得到的编码单元的集合，编码组B指采用第二编码方式得到的编码单元的集合。
任一编码组中，不存在内容相同的两个编码单元；不同的编码组之间，也没有内容相同的编码单元，这样能够确保每个编码单元都有一个唯一对应的数据单元，因此可以通过识别编码单元的内容，确定该编码单元隶属于哪一个编码组，从而确定其优先级。
可选地，第i个SMC接收到任意一个SMC对应的控制数据时，存储任意一个SMC对应的控制数据；第i个SMC确定存储的控制数据的数据量大于或等于预设阈值时，将存储的控制数据作为第一数据，并确定第i个SMC需要发送第一数据。
示例性地，SMC可以根据编码方式的优先级设置独立的发送缓存区，这里，可以按照第一编码方式的优先级设置控制数据的发送缓存区，按照第二编码方式的优先级设置状态数据的发送缓存区。
SMC通信端口以编码单元为单位，按照编码方式从高到低的优先级顺序发送数据；具体地，当SMC接收到VBC发送的控制数据时，会在相应的发送缓存区存储控制数据，然后判断SMC存储的控制数据的数据量是否大于或等于预设阈值，如果控制数据的数据量大于或等于预设阈值，则将发送缓存区的控制数据作为第一数据进行优先发送；反之，如果小于预设阈值时，此时，SMC继续发送状态数据，直到存储的控制数据的数据量大于或等于预设阈值，SMC将存储的控制数据进行发送，再发送状态数据。这里，预设阈值根据实际应用需求进行预先设置，示例性地，预设阈值可以设置为10比特。
可以看出，SMC为状态数据与控制数据分配两个独立的发送缓存区，从环形网络内接收到的数据，根据其对应的编码方式，存储至相应的发送缓存区中，当SMC发送缓存区控制数据的数据量达到预设阈值，根据优先级顺序，优先发送存放控制数据的发送缓存区的编码单元。
对于第i个SMC依次发送第一数据和第二数据的实现方式，示例性地，第i个SMC可以在发送第三数据完毕后，依次发送第一数据和第二数据，第三数据为第i个SMC当前正在发送的状态数据，第二数据为状态数据中除去第三数据外的数据。
本发明实施例中，当SMC在发送状态数据时，如果控制数据的发送缓存区存储的数据量达到预设阈值，且SMC状态数据的一个编码单元未发送完毕时，需要等一个完整的编码单元发送完成后，发送SMC发送缓存区存储的全部控制数据，等发送缓存区存储的控制数据发送完毕后，继续发送状态数据；当控制数据与状态数据全部发送完毕后，通信端口发送空闲码，这里对空闲码的设置不进行具体限定，只要确保空闲码与编码单元有明确可区分的特征即可，通过空闲码与编码单元的相互转换，可以看出环形网络中VBC与SMC开始发送数据，或者数据已经发送结束。
参照图2，空闲码设置为“1010101010”。由于数据前缀“11”与“00”的存在，使得任何非空闲数据不可能存在超过10bit的1/0连续翻转的情况，因此，只要两个数据帧之间的间隔超过10bit，就能够有效的识别出此空闲码，例如VBC与SMC发送两个数据帧之间的间隔固定为20bit。
在实际应用中，在发送间隔时间内发送空闲码，当VBC与SMC发现从空闲状态转入对应于某优先级的数据状态，即表示一帧的开始，当检测到从该优先级的数据状态转入空闲状态，即表示一帧的结束；也就是说，VBC与SMC通过检测接收数据从空闲码转入编码单元，判断数据接收开始；通过检测接收数据从编码单元转入空闲码，判断数据接收结束。
进一步地，还可以确定第一数据的发送等待时间，发送等待时间是根据第三数据的发送时长确定的。
这里，第三数据可以表示SMC正在发送状态数据的一个编码单元，由于该编码单元的字长与当前发送的完整度是不确定的，因而，第一数据的发送等待时间是不确定的。
在本发明实施例中，可以根据第i个SMC正在发送的编码单元从开始发送到发送结束所需要的时间，确定第一数据的发送等待时间；发送等待时间的不确定度，由发送缓存区中控制数据的数据量达到预设阈值时刻，第i个SMC正在发送的编码单元的完成度确定，最大为一个编码单元的发送时间。
在一个具体的示例中，示例性地，参见图3a，为SMC的发送冲突仲裁示意图一，图3b为SMC的发送冲突仲裁示意图二，图3c为SMC的发送冲突仲裁示意图三。
图3a中可以看出，SMC状态数据的发送缓存区301与SMC发送冲突仲裁电路303连接，VBC控制数据的发送缓存区302与SMC发送冲突仲裁电路303连接，SMC状态数据的发送缓存区301中有四个状态数据的编码单元，VBC控制数据的发送缓存区302中有一个控制数据的编码单元。
参见图3b，可以看出，预设阈值设置为一个编码单元，当SMC在发送状态数据时，如果控制数据的发送缓存区的数据量达到预设阈值，在状态数据的编码单元发送完毕后，不需要等其他状态数据的编码单元发送完毕，直接发送控制数据的编码单元；当控制数据的编码单元发送完毕后，恢复发送状态数据的编码单元，最终的发送结果参见图3c。因此，SMC对控制数据的编码单元的转发延时，取决于控制数据的发送缓存区的预设阈值；转发延时的不确定度，由满足预设阈值时刻SMC正在发送的状态数据的编码单元的完成度确定，最大为一个状态数据的编码单元的发送时间。
这里，状态数据的编码单元可以是状态数据帧，控制数据的编码单元可以是控制数据帧，其中，数据帧的长度取决于编码方式，对此不进行具体限定。
本发明实施例的有益效果是，对于模块化多电平换流器控制系统的通信体系，由于引入了区分优先级的编码方式，当SMC发生端口冲突时，根据编码方式的优先级设置，转发高优先级编码方式的编码单元，显著减少了冲突处理中的时间开销，即，优先转发VBC向SMC发送的控制数据，实现VBC数据的转发延时可控，满足了多电平换流器控制系统控制数据延时确定的功能要求。解决了通信延时的不确定性问题，更加适用于多电平换流器此类要求高度实时性的系统中。
实施例二
在本申请实施例一的基础上进行进一步的举例说明。
在一个具体的示例中，参见图4，为本发明实施例中提供的一种模块化多电平换流器控制系统的示意图，其中：模块化多电平换流器控制系统由三个VBC组成的VBC装置100以及36个SMC110组成。这里将36个SMC平均分为三相，三相包括A相130、B相131和C相132，每相的12个SMC通过多模光纤120将SMC的两对通信端口111连接成串联支路，第一个SMC与最后一个SMC的分别接到VBC装置的两对通信端口形成环形网络，两对通信端口包括第一通信端口101、第二通信端口102。由于三相环形网络按照相同的规则工作，因此本实施例中，仅对其中一相环形网络的实施方式做详细描述。
模块化多电平换流器控制系统的控制周期设置为100us，在此控制周期内，VBC对环形网络内12台SMC分别下发一个控制数据帧，标记为C0-C11；环形网络内的每个SMC向VBC发送一个状态数据帧，标记为S0-S11。C0-C11从VBC装置与环形网络连接的两个通信端口同时发送，经过各SMC转发后到达VBC装置的对侧端口。VBC检测这些数据内容，将C0-C11丢弃，将S0-S11提交应用层处理，VBC不转发任何数据。
采用第一编码方式编码后的控制数据帧C0-C11发送给SMC，采用第二编码方式编码后的状态数据帧S0-S11发送给VBC。
在一个具体的示例中，环形网络内设备的通信速率为40Mbps。VBC发送的控制数据帧长度为8Byte，经编码后长度为80bit，因此C0-C11的帧传输时间均为2us，全部发送完毕总共需要24us。SMC发送的状态数据帧长度为12Byte，经编码后长度为120bit，因此S0-S11的帧传输时间为3us，全部发送完毕需要36us。每个控制周期内，环形网络两个方向上，数据传输的总时间均为60us。本实施例中，原始控制数据的长度规定为8Bit，编码后的长度为10Bit；原始状态数据的长度规定为10Bit，编码后的长度为12Bit。
在另一个具体的示例中，环形网络内设备的通信速率为40Mbps。VBC下发的控制数据帧C0-C11，其序号代表控制命令的目的地SMC的序号，这些数据帧经过环形网络中SMC转发到达目的地，最多需要经过11跳才能到达对应的SMC。C0-C11的发送间隔完全由VBC控制，C0-C11顺序发送，不存在任何的冲突的可能性。
进一步地，每个SMC对应控制数据帧的发送缓存区的预设阈值设置为1个编码单元，即10bit，因此每跳的转发固定延时为0.25us。考虑在极限情况下，控制数据帧经过每跳转发均发生状态数据帧与控制数据帧的冲突情况，转发的控制数据帧必须等待状态数据帧的一个完整编码单元发送完毕才能获得发送设备控制权，因此这个冲突等待时间是1个编码单元的发送时间即0.25us，理论最大的冲突等待时间为2.75us(11次冲突等待)。因此，从控制数据帧自VBC下发时间点起，至控制数据帧到达对应的SMC，传输延时的最大值可以确定，为：
控制数据帧延时＝跳数×(转发固定延时+冲突等待时间)
如上述计算公式，控制数据帧最大延时为2.75us+2.75us＝5.5us。其中，2.75us为转发固定延时时间，随跳数而线性增加。其不确定度仅来源于转发过程中的冲突等待时间，即，状态数据帧的发送时长，由于引入了区分优先级的编码方式，显著减少了冲突处理中的时间开销，每跳的冲突等待时间最大只有1个状态数据的编码单元的时间(0.25us)，对于控制周期100us而言，延时不确定度仅为2.75us，满足了多电平换流器控制系统控制数据延时确定的功能要求。
实施例三
针对本申请实施例一的通信方法，本申请实施例三还提供了一种控制系统。
所述控制系统应用于模块化多电平换流器中，所述控制系统包括：VBC以及第1个SMC至第N个SMC，所述第1个SMC至第N个SMC依次串联连接形成串联支路，所述VBC分别与所述第1个SMC和所述第N个SMC连接，两端SMC与VBC相连形成环形网络；
所述VBC，用于沿第一方向向每个SMC发送对应的控制数据，所述每个SMC，用于沿第一方向向所述VBC发送状态数据；所述第一方向为顺时针方向或逆时针方向；其中，
在i依次取1至N，且确定所述第i个SMC需要采用同一个端口发送所述状态数据和第一数据时，所述第i个SMC，用于依次发送所述第一数据和第二数据，所述第一数据包括至少一个SMC对应的控制数据，所述第二数据包括所述状态数据的至少部分数据。
可选地，所述第i个SMC，用于确定所述第一数据和所述状态数据各自对应的编码方式；所述第一数据是由第一编码方式编码得到的，所述状态数据是由第二编码方式编码得到的；所述第一编码方式的优先级高于所述第二编码方式的优先级；
根据所述第一编码方式和所述第二编码方式的优先级从高到低的顺序，依次发送所述第一数据和所述第二数据。
可选地，所述第i个SMC，用于接收到任意一个SMC对应的控制数据时，存储所述任意一个SMC对应的控制数据；确定存储的控制数据的数据量大于或等于预设阈值时，将存储的控制数据作为所述第一数据，并确定所述第i个SMC需要发送所述第一数据。
可选地，所述第i个SMC，用于在发送第三数据完毕后，依次发送所述第一数据和第二数据，所述第三数据为所述第i个SMC当前正在发送的状态数据，所述第二数据为所述状态数据中除去第三数据外的数据。
可选地，所述第i个SMC，还用于确定所述第一数据的发送等待时间，所述发送等待时间是根据所述第三数据的发送时长确定的。
在一些实施例中，本发明实施例提供的控制系统具有的功能可以用于执行上文方法实施例描述的方法，其具体实现可以参照上文方法实施例的描述，为了简洁，这里不再赘述
上文对各个实施例的描述倾向于强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以互相参考，为了简洁，本文不再赘述
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种通信方法，其特征在于，所述方法应用于模块化多电平换流器的控制系统中，所述控制系统包括：阀基控制器VBC以及第1个子模块控制器SMC至第N个SMC，所述第1个SMC至第N个SMC依次串联连接形成串联支路，所述VBC分别与所述第1个SMC和所述第N个SMC连接，两端SMC与VBC相连形成环形网络；
所述方法包括：
所述VBC沿第一方向向每个SMC发送对应的控制数据，所述每个SMC沿第一方向向所述VBC发送状态数据；所述第一方向为顺时针方向或逆时针方向；其中，
所述VBC沿第一方向和第二方向同时向每个SMC发送控制数据，所述每个SMC也可以通过第一方向和第二方向向VBC同时发送状态数据；这里，第二方向为顺时针方向或逆时针方向，所述第一方向和所述第二方向为不同方向；
在i依次取1至N，且确定所述第i个SMC需要采用同一个端口发送所述状态数据和第一数据时，所述第i个SMC依次发送所述第一数据和第二数据，所述第一数据包括至少一个SMC对应的控制数据，所述第二数据包括所述状态数据的至少部分数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依次发送所述第一数据和所述第二数据，包括：
确定所述第一数据和所述状态数据各自对应的编码方式；所述第一数据是由第一编码方式编码得到的，所述状态数据是由第二编码方式编码得到的；所述第一编码方式的优先级高于所述第二编码方式的优先级；
根据所述第一编码方式和所述第二编码方式的优先级从高到低的顺序，依次发送所述第一数据和所述第二数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述第i个SMC接收到任意一个SMC对应的控制数据时，存储所述任意一个SMC对应的控制数据；
所述第i个SMC确定存储的控制数据的数据量大于或等于预设阈值时，将存储的控制数据作为所述第一数据，并确定所述第i个SMC需要发送所述第一数据。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述第i个SMC依次发送所述第一数据和第二数据，包括：
所述第i个SMC在发送第三数据完毕后，依次发送所述第一数据和第二数据，所述第三数据为所述第i个SMC当前正在发送的状态数据，所述第二数据为所述状态数据中除去第三数据外的数据。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定所述第一数据的发送等待时间，所述发送等待时间是根据所述第三数据的发送时长确定的。
6.一种控制系统，其特征在于，应用于模块化多电平换流器中，所述控制系统包括：阀基控制器VBC以及第1个子模块控制器SMC至第N个SMC，所述第1个SMC至第N个SMC依次串联连接形成串联支路，所述VBC分别与所述第1个SMC和所述第N个SMC连接，两端SMC与VBC相连形成环形网络；
所述VBC，用于沿第一方向向每个SMC发送对应的控制数据，所述每个SMC，用于沿第一方向向所述VBC发送状态数据；所述第一方向为顺时针方向或逆时针方向；其中，
所述VBC沿第一方向和第二方向同时向每个SMC发送控制数据，所述每个SMC也可以通过第一方向和第二方向向VBC同时发送状态数据；这里，第二方向为顺时针方向或逆时针方向，所述第一方向和所述第二方向为不同方向；
在i依次取1至N，且确定所述第i个SMC需要采用同一个端口发送所述状态数据和第一数据时，所述第i个SMC，用于依次发送所述第一数据和第二数据，所述第一数据包括至少一个SMC对应的控制数据，所述第二数据包括所述状态数据的至少部分数据。
7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述第i个SMC，用于：
确定所述第一数据和所述状态数据各自对应的编码方式；所述第一数据是由第一编码方式编码得到的，所述状态数据是由第二编码方式编码得到的；所述第一编码方式的优先级高于所述第二编码方式的优先级；
根据所述第一编码方式和所述第二编码方式的优先级从高到低的顺序，依次发送所述第一数据和所述第二数据。
8.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述第i个SMC，用于接收到任意一个SMC对应的控制数据时，存储所述任意一个SMC对应的控制数据；确定存储的控制数据的数据量大于或等于预设阈值时，将存储的控制数据作为所述第一数据，并确定所述第i个SMC需要发送所述第一数据。
9.根据权利要求6至8任一项所述的控制系统，其特征在于，所述第i个SMC，用于在发送第三数据完毕后，依次发送所述第一数据和第二数据，所述第三数据为所述第i个SMC当前正在发送的状态数据，所述第二数据为所述状态数据中除去第三数据外的数据。
10.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述第i个SMC，还用于确定所述第一数据的发送等待时间，所述发送等待时间是根据所述第三数据的发送时长确定的。
CN201910983750.8A 2019-10-16 2019-10-16 一种通信方法和控制系统 Active CN110716467B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910983750.8A CN110716467B (zh) 2019-10-16 2019-10-16 一种通信方法和控制系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910983750.8A CN110716467B (zh) 2019-10-16 2019-10-16 一种通信方法和控制系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110716467A CN110716467A (zh) 2020-01-21
CN110716467B true CN110716467B (zh) 2021-03-30

Family

ID=69211769

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910983750.8A Active CN110716467B (zh) 2019-10-16 2019-10-16 一种通信方法和控制系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110716467B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111371663A (zh) * 2020-03-03 2020-07-03 南京南瑞继保电气有限公司 一种多电平换流器控制系统环网通信系统及通信方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL161342B (nl) * 1951-05-19 Bratland Arthur Werkwijze ter bereiding van een vetemulsie.
JP3829614B2 (ja) * 2000-10-27 2006-10-04 日新電機株式会社 デジタル形保護継電装置
CN102064726B (zh) * 2010-12-30 2012-11-21 黑龙江大学 用于单相感应电机的可控双电源串联的非对称逆变器
CN102118019B (zh) * 2011-01-14 2014-02-12 中国电力科学研究院 一种模块化多电平换流器子模块控制保护方法
CN102130441B (zh) * 2011-03-16 2014-09-10 中国电力科学研究院 模块化多电平换流器的柔性直流输电系统的保护配置方法
CN102253247B (zh) * 2011-06-22 2015-05-13 中国电力科学研究院 一种可灵活扩展的模块化多电平换流器的通用实验平台
CN103197271B (zh) * 2013-02-25 2016-01-20 国网智能电网研究院 一种mmc拓扑柔性直流输电试验平台的检验方法
CN103368197B (zh) * 2013-07-15 2015-11-25 国家电网公司 模块化多电平换流器的阀基控制设备和方法
CN103558824B (zh) * 2013-11-05 2015-09-30 北京四方继保自动化股份有限公司 一种基于储能主从控制结构的可扩展同步控制系统
CN103869779A (zh) * 2014-03-12 2014-06-18 南京南瑞继保电气有限公司 适用于模块化多电平换流器控制系统的通信架构及方法
CN105094855A (zh) * 2014-05-06 2015-11-25 南京南瑞继保电气有限公司 一种模块化多电平换流器子模块的程序在线升级方法
CN104393572B (zh) * 2014-11-17 2017-10-17 南京南瑞继保电气有限公司 一种模块化多电平换流器的过电压保护配置方法和系统
CN104600672B (zh) * 2015-01-21 2018-02-16 南京南瑞继保电气有限公司 一种模块化多电平换流器的过电流保护配置方法和系统
CN105186460B (zh) * 2015-10-08 2017-10-13 南京南瑞继保电气有限公司 适用于模块化多电平换流阀的过流快速闭锁保护方法
CN109834714B (zh) * 2019-04-04 2021-05-28 北京卫星制造厂有限公司 一种用于多机器人的轨迹控制系统与方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110716467A (zh) 2020-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103218331B (zh) 采用同步模式切换及帧优先级自动调整的总线装置及方法
CA2255418C (en) Ring interface and ring network bus flow control system
CN1178426C (zh) 减小无线网络中终端功率消耗的数据传输系统
US7630309B1 (en) Systems and methods for limiting the rates of data to/from a buffer
JPH0716203B2 (ja) ノードからのパケットの伝送を調節する方法、通信リング用ノード及びバッファ挿入通信リング
EP0254878B1 (en) Packet data communication system with ring type transmission line
CN108011797B (zh) 一种基于1553b协议的以太网通信系统
Schumacher et al. A new approach for increasing the performance of the industrial Ethernet system PROFINET
US20110069686A1 (en) Traffic forwarding in mesh networks
JP2592218B2 (ja) Ｆｄｄｉステーション・バイパス装置
KR100419425B1 (ko) 기가비트 이더넷 - 수동 광 네트워크에서 아이들 패턴출력 제어회로
CN110716467B (zh) 一种通信方法和控制系统
CN1386346A (zh) 通信方法及通信系统
CN115766860A (zh) 数据传输方法、tsn节点和计算机可读存储介质
CN109428690B (zh) 以太网络的连线方法及以太网络装置
CN104079491A (zh) 一种面向高维度网络的路由器及路由方法
JPS6226953A (ja) 加入者制御器
CN108462537B (zh) 一种一主多从通信的实现方法
JP4368478B2 (ja) エレベータのローカル機器ネットワークおよびこれの送信制御方法
CN111371663A (zh) 一种多电平换流器控制系统环网通信系统及通信方法
DK2487839T3 (en) Charge and communication system for a motor vehicle
US7646789B2 (en) Communication system including several communication terminals and server, its communication terminal, its server and data transfer control program
CN108011798B (zh) 一种nc与rt的数据通信方法
US7042849B2 (en) Method and device for controlling data transmission
CN108134725B (zh) 一种nc与nt的数据通信方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant