CN113848398A - 换流设备子模块检测方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种换流设备子模块检测方法、装置及系统，涉及风力发电领域。换流设备子模块检测方法包括：接收检测触发指令；响应检测触发指令，生成驱动检测信号，利用驱动检测信号对各SM中的功率器件进行检测，得到检测数据，其中，在检测中的任一时刻，对一个以上桥臂中的一个SM进行检测；根据检测数据确定被检测的SM的功率器件是否存在故障。利用本申请的技术方案能够实现对换流设备中SM的检测，提高换流设备的安全性。
Description
技术领域
本申请属于风力发电领域，尤其涉及一种换流设备子模块检测方法、装置及系统。
背景技术
在柔性直流输电领域中，模块化多电平变流器(Modular Multilevel Converter，MMC)拓扑结构由于其模块化易于实现、开关损耗小、谐波输出小等优点，应用范围越来越广泛。
MMC拓扑结构的换流设备包括多个子模块(Sub-module，SM)。随着对MMC拓扑结构容量要求的提高，MMC拓扑结构的换流设备包括的SM的数量也随之增加。例如，MMC拓扑结构的换流设备的容量要求达到1000MW(即兆瓦)时，MMC拓扑结构的换流设备包括的SM的数量可以达到几千个。若MMC拓扑结构的换流设备中的某个或某些SM存在故障，则会导致MMC拓扑结构的换流设备整体的故障，降低MMC拓扑结构的换流设备的安全性。因此，目前亟需一种对MMC拓扑结构的换流设备中子模块的检测方法。
发明内容
本申请实施例提供了一种换流设备子模块检测方法、装置及系统，能够实现对换流设备中SM的检测，提高换流设备的安全性。
第一方面，本申请实施例提供一种换流设备子模块检测方法，换流设备包括N个桥臂，每个桥臂包括多个子模块SM，N为正整数，该方法包括：接收检测触发指令；响应检测触发指令，生成驱动检测信号，利用驱动检测信号对各SM中的功率器件进行检测，得到检测数据，其中，在检测中的任一时刻，仅对一个以上桥臂中的一个SM进行检测；根据检测数据确定被检测的SM的功率器件是否存在故障。
在一些可能的实施例中，利用驱动检测信号对各SM中的功率器件进行检测，包括：每次利用驱动检测信号对每个桥臂中的一个SM中的功率器件进行检测，直至N个桥臂的SM中的功率器件完成检测。
在一些可能的实施例中，SM包括连接的第一功率器件和第二功率器件，第一功率器件接收的驱动检测信号用于控制第一功率器件导通或关断，第二功率器件接收的驱动检测信号用于控制第二功率器件导通或关断，其中，在检测中，第一功率器件与驱动检测信号对应的期望通断状态和第二功率器件与驱动检测信号对应的期望通断状态相反。
在一些可能的实施例中，驱动检测信号为脉冲信号，第一功率器件接收的驱动检测信号与第二功率器件接收的驱动检测信号为反相信号。
在一些可能的实施例中，检测数据包括被检测的SM中功率器件的实际通断状态和被检测的SM中功率器件与驱动检测信号对应的期望通断状态；根据检测数据确定被检测的SM的功率器件是否存在故障，包括：在被检测的SM中功率器件的实际通断状态和被检测的SM中功率器件与驱动检测信号对应的期望通断状态不一致的情况下，确定被检测的SM的功率器件存在故障；在检测数据包括功率器件异常数据的情况下，确定被检测的SM中功率器件存在故障；在被检测的SM中功率器件的实际通断状态和被检测的SM中功率器件与驱动检测信号对应的期望通断状态一致，且检测数据未包括功率器件异常数据的情况下，确定被检测的SM中功率器件不存在故障。
在一些可能的实施例中，在接收检测触发指令之前，还包括：在配置周期中，接收对SM的配置信息；
接收检测触发指令，包括：在控制周期中，接收检测触发指令，其中，控制周期为换流设备启动前的周期。
第二方面，本申请实施例提供一种换流设备子模块检测装置，换流设备包括N个桥臂，每个桥臂包括多个子模块SM，装置包括：接收模块，用于接收检测触发指令；驱动检测模块，用于响应检测触发指令，生成驱动检测信号，利用驱动检测信号对各子模块SM中的功率器件进行检测，得到检测数据，其中，在检测中的任一时刻，仅对一个以上桥臂中的一个子模块SM进行检测；确定模块，用于根据检测数据确定被检测的子模块SM的功率器件是否存在故障。
第三方面，本申请实施例提供一种换流设备子模块检测系统，包括连接的阀控层设备和换流设备；阀控层设备用于向换流设备发送检测触发指令；换流设备包括N个桥臂，每个桥臂包括多个子模块SM，换流设备用于接收并响应检测触发指令，生成驱动检测信号，利用驱动检测信号对各SM中的功率器件进行检测，得到检测数据，根据检测数据确定被检测的SM的功率器件是否存在故障，其中，在检测中的任一时刻，仅对一个以上桥臂中的一个SM进行检测。
在一些可能的实施例中，SM包括连接的第一功率器件和第二功率器件，第一功率器件接收的驱动检测信号用于控制第一功率器件导通或关断，第二功率器件接收的驱动检测信号用于控制第二功率器件导通或关断，其中，在检测中，第一功率器件与驱动检测信号对应的期望通断状态和第二功率器件与驱动检测信号对应的期望通断状态相反。
在一些可能的实施例中，该换流设备子模块检测系统还包括与阀控层设备连接的极控层设备，极控层设备用于在配置周期中，向阀控层设备发送对SM的配置信息，以及，用于在控制周期中，向阀控层设备发送检测触发指令；阀控层设备还用于向换流设备发送配置信息；其中，控制周期为换流设备启动前的周期，配置周期为控制周期之前的周期。
本申请实施例提供了一种换流设备子模块检测方法、装置及系统，响应接收到的检测触发指令，生成驱动检测信号，并利用驱动检测信号对换流设备的各SM中的功率器件进行检测，得到检测数据。在检测中的任一时刻，仅对一个以上桥臂中的一个SM进行检测，以避免在检测过程中出现桥臂电流。根据检测数据确定被检测的SM的功率器件是否存在故障。在SM的功率器件存在故障的情况下，SM对应存在故障。本申请实施例实现了对换流设备中SM的故障的检测，从而能够在后续过程中针对被检测的SM的功率器件是否存在故障的检测结果做出相应措施，提高MMC拓扑结构的换流设备的安全性。
附图说明
从下面结合附图对本申请的具体实施方式的描述中可以更好地理解本申请。其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
图1为本申请实施例提供的换流设备的一示例的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的SM的一示例的结构示意图；
图3为本申请一实施例提供的换流设备子模块检测方法的流程图；
图4为本申请另一实施例提供的换流设备子模块检测方法的流程图；
图5为本申请实施例提供的驱动检测信号的一示例的时序图；
图6为本申请又一实施例提供的换流设备子模块检测方法的流程图；
图7为本申请一实施例提供的换流设备子模块检测装置的结构示意图；
图8为本申请一实施例提供的换流设备子模块检测系统的结构示意图；
图9为本申请另一实施例提供的换流设备子模块检测系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本申请的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请的更好的理解。本申请决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本申请的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本申请造成不必要的模糊。
模块化多电平变流器(Modular Multilevel Converter，MMC)拓扑结构的换流设备可用于实现换流功能。换流设备可包括但不限于柔性直流换流阀、电力电子变压器、静置无功补偿和高压变频器等。换流设备包括N个桥臂，每个桥臂包括多个子模块(Sub-module，SM)。其中，N为正整数。上桥臂作为一个桥臂，下桥臂也可作为一个桥臂。
为了便于说明，下面以一示例进行说明。图1为本申请实施例提供的换流设备的一示例的结构示意图。如图1所示，该换流设备10包括三相六个桥臂，六个桥臂包括三个上桥臂和三个下桥臂。上桥臂和下桥臂之间通过桥臂电抗器L1和L2连接。每个桥臂均包括m个SM11，m为正整数。SM 11具有第一接口和第二接口。在一个上桥臂中，第i个SM 11的第一接口与第i-1个SM 11的第二接口连接。i为整数且1＜i≤m。上桥臂中第m个SM 11的第二接口与桥臂电抗器L1的第一端连接。桥臂电抗器L1的第二端与桥臂电抗器L2的第一端连接。在一个下桥臂中，第j个SM 11的第一接口与第j-1个SM 11的第二接口连接。i为整数且1＜i≤m。下桥臂中第1个SM 11的第一接口与桥臂电抗器L2的第二端连接。三个上桥臂的第1个SM 11的第一接口相连接，三个下桥臂的第m个SM 11的第二接口相连接。
SM的工作状态有三种，分别为投入状态、切出状态和旁路状态。SM处于投入状态，即SM参与正常工作过程的运行。SM处于切出状态，即SM不参与正常工作过程中的运行。SM处于旁路状态，即该SM发生故障后的停止工作状态。图2为本申请实施例提供的SM的一示例的结构示意图。如图2所示，SM为半桥结构，具体可包括第一功率器件M1、第二功率器件M2和支撑电容C1。第一功率器件M1的第一端与支撑电容C1的第一端连接，第一功率器件M1的第二端与第二功率器件M2的第一端连接。第二功率器件M2的第二端与支撑电容C1的第二端连接。第一功率器件M1的第二端和第二功率器件M2的第一端为SM的第一接口。第二功率器件M2的第二端为SM的第二接口。具体地，第一功率器件M1和第二功率器件M2具体可为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)，在此并不限定。SM的具体结构包括但并不限于上述半桥结构，也可为全桥结构或其他结构，在此并不限定。
换流设备中的SM可能会出现功率器件损伤，即SM中的功率器件发生故障，会导致SM的故障，甚至导致整个MMC拓扑结构的换流设备整体的故障。本申请实施例提供一种换流设备子模块检测方法、装置及系统，可应用于MMC拓扑结构的换流设备中，能够检测出换流设备中SM中的功率器件是否存在故障，从而提高换流设备整体的安全性。
图3为本申请一实施例提供的换流设备子模块检测方法的流程图。如图3所示，该换流设备子模块检测方法可包括步骤S201至步骤S203。
在步骤S201中，接收检测触发指令。
检测触发指令用于触发换流设备对换流设备内的SM的检测。
在步骤S202中，响应检测触发指令，生成驱动检测信号，利用驱动检测信号对各SM中的功率器件进行检测，得到检测数据。
驱动检测信号用于驱动SM中的功率器件，以对SM中的功率器件进行检测。检测数据用于表征SM中的功率器件的状态性能。具体地，换流设备中的SM可响应检测触发指令，生成驱动检测信号，各SM可利用驱动检测信号实现自检。
具体地，在检测中的任一时刻，仅对一个以上桥臂中的一个SM进行检测。在一些示例中，在检测中的任一时刻，可对N个桥臂中每个桥臂的一个SM中的功率器件进行检测。在另一些示例中，在检测中的任一时刻，可对N个桥臂中的部分桥臂中每个桥臂的一个SM中的功率器件进行检测。
例如，N＝6，则换流设备包括6个桥臂，分别为桥臂A1至A6。在检测中的任一时刻，桥臂A1至A6中各有一个SM中的功率器件在进行检测。或者，在检测中的时刻t1，桥臂A1和A2中各有一个SM中的功率器件在进行检测；在检测中的时刻t2，桥臂A3和A4中各有一个SM中的功率器件在进行检测；在检测中的时刻t3，桥臂A5和A6中各有一个SM中的功率器件在进行检测。
本申请实施例中，在检测中的任一时刻，仅对一个以上桥臂中的一个SM进行检测，能够避免在检测过程中产生桥臂电流，从而保证检测的安全性。
在步骤S203中，根据检测数据确定被检测的SM的功率器件是否存在故障。
在确定被检测的SM的功率器件存在故障的情况下，可执行发出故障警报、上传故障信息等操作，以及时向工作人员或操作人员反馈SM的故障。
在本申请实施例中，响应接收到的检测触发指令，生成驱动检测信号，并利用驱动检测信号对换流设备的各SM中的功率器件进行检测，得到检测数据。在检测中的任一时刻，仅对一个以上桥臂中的一个SM进行检测，以避免在检测过程中出现桥臂电流，保证检测的安全性。根据检测数据确定被检测的SM的功率器件是否存在故障。在SM的功率器件存在故障的情况下，SM对应存在故障。本申请实施例实现了对换流设备中SM的故障的检测，从而能够在后续过程中针对被检测的SM的功率器件是否存在故障的检测结果做出相应措施，提高MMC拓扑结构的换流设备的安全性。
在一些示例中，上述实施例中的检测数据可包括被检测的SM中功率器件的实际通断状态和被检测的SM中功率器件与驱动检测信号对应的期望通断状态。驱动检测信号可具体用于控制SM中功率器件的导通或关断。与驱动检测信号对应的期望通断状态即为SM中功率器件在正常状态下接收驱动检测信号的控制的通断状态。实际通断状态即为SM中功率器件实际的通断状态。
图4为本申请另一实施例提供的换流设备子模块检测方法的流程图。图4与图3的不同之处在于，图3中的步骤S202可具体细化为图4中的步骤S2021，图3中的步骤S103可具体细化为图4中的步骤S2031至步骤S2033中的一个。
在步骤S2021中，响应检测触发指令，生成驱动检测信号，每次利用驱动检测信号对每个桥臂中的一个SM中的功率器件进行检测，直至N个桥臂的SM中的功率器件完成检测。
在本示例中，可通过多次检测实现换流设备N个桥臂的SM中功率器件的故障检测遍历。具体地，可每次利用驱动检测信号对N个桥臂中的每个桥臂的一个SM中的功率器件进行检测。多个桥臂并行进行对SM中功率器件的检测，可加快检测速度，提高检测效率。且对于每个桥臂每次检测只对一个SM中的功率器件进行检测，避免在检测的过程中产生桥臂电流，从而保证检测的安全性。
例如，换流设备包括6个桥臂。6个桥臂包括3个上桥臂和3个下桥臂。每个桥臂包括100个SM。每次检测可同时对6个桥臂中每个桥臂的一个SM中功率器件进行检测。对于每个桥臂，对该桥臂中的一个SM中功率器件的检测完成后，可对该桥臂中的下一个SM中功率器件进行检测，依次类推，直至对每个桥臂中的所有SM中的功率器件的检测完成，即完成对换流设备的桥臂的SM中功率器件的遍历检测。
上述实施例中的SM可包括连接的第一功率器件和第二功率器件。对于一个SM，可对应生成两个驱动检测信号。一个驱动检测信号输入第一功率器件，另一个驱动检测信号输入第二功率器件。第一功率器件接收的驱动检测信号用于控制第一功率器件导通或关断。第二功率器件接收的驱动检测信号用于控制第二功率器件导通或关断。在检测中，第一功率器件与驱动检测信号对应的期望通断状态和第二功率器件与驱动检测信号对应的期望通断状态相反。例如，在检测中，第一功率器件接收驱动检测信号对应的期望通断状态为导通，对应地，第二功率器件接收驱动检测信号对应的期望通断状态为关断。又例如，在检测中，第一功率器件接收驱动检测信号对应的期望通断状态为关断，对应地，第二功率器件接收驱动检测信号对应的期望通断状态为导通。
在一些示例中，驱动检测信号为脉冲信号。脉冲信号的占空比以及周期长度可根据具体工作场景和工作需求设定，在此并不限定。在一些示例中，可动态调节脉冲信号的占空比以及周期长度等。第一功率器件接收的驱动检测信号与第二功率器件接收的驱动检测信号为反相信号。例如，若接收到的驱动检测信号为高电平，第一功率器件和第二功率器件导通；若接收到的驱动检测信号为低电平，第一功率器件和第二功率器件关断。图5为本申请实施例提供的驱动检测信号的一示例的时序图。如图5所示，S1表示第一功率器件接收的驱动检测信号，S2表示第二功率器件接收的驱动检测信号。在T1阶段，第一功率器件接收的驱动检测信号为高电平，第一功率器件的期望通断状态为导通；第二功率器件接收的驱动检测信号为低电平，第二功率器件的期望通断状态为关断。在T2阶段，第一功率器件接收的驱动检测信号为低电平，第一功率器件的期望通断状态为关断；第二功率器件接收的驱动检测信号为高电平，第二功率器件的期望通断状态为导通。在T3阶段，第一功率器件接收的驱动检测信号为高电平，第一功率器件的期望通断状态为导通；第二功率器件接收的驱动检测信号为低电平，第二功率器件的期望通断状态为关断。在T4阶段，第一功率器件接收的驱动检测信号为低电平，第一功率器件的期望通断状态为关断；第二功率器件接收的驱动检测信号为高电平，第二功率器件的期望通断状态为导通。也可以执行少于上述四个阶段的检测，或多于上述四个阶段的检测，在此并不限定。
在上述示例中，还可在第一功率器件接收的驱动检测信号和第二功率器件接收的驱动检测信号中设置死区时间，以防止由于动作时延不同导致第一功率器件和第二功率器件同时导通。
在步骤S2031中，在被检测的SM中功率器件的实际通断状态和被检测的SM中功率器件与驱动检测信号对应的期望通断状态不一致的情况下，确定被检测的SM的功率器件存在故障。
每个SM中的功率器件可对应配置专用的驱动电路板。驱动电路板可用于响应检测触发指令，为SM中的功率器件生成驱动检测信号。驱动电路板还可用于反馈SM中功率器件的实际通断状态，以及上报功率器件异常数据等。每个SM还可对应配置控制电路板。控制电路板可根据被检测的SM中功率器件的实际通断状态、被检测的SM中功率器件与驱动检测信号对应的期望通断状态，以及检测数据是否包括功率器件异常数据，来判断被检测的SM的功率器件是否存在故障。
若被检测的SM中功率器件的实际通断状态和被检测的SM中功率器件与驱动检测信号对应的期望通断状态不一致，表示被检测的SM中功率器件无法正常工作，可确定被检测的SM的功率器件存在故障。
例如，被检测的SM中功率器件的实际通断状态为关断，但该被检测的SM中功率器件与驱动检测信号对应的期望通断状态为导通，则可确定该被检测的SM的功率器件存在故障。
在步骤S2032中，在检测数据包括功率器件异常数据的情况下，确定被检测的SM中功率器件存在故障。
在被检测的SM发生过温、短路等故障的情况下，驱动电路板能够获取到SM的功率器件异常数据，并将功率器件异常数据作为检测数据的一部分。在检测数据包括功率器件异常数据的情况下，可确定被检测的SM中的功率器件存在故障。
需要说明的是，被检测的所述SM中功率器件的实际通断状态和被检测的所述SM中功率器件与所述驱动检测信号对应的期望通断状态不一致，以及检测数据包括功率器件异常数据这两个条件中，满足其中至少一项，即可确定被检测的SM中功率器件存在故障。
在步骤S2033中，在被检测的SM中功率器件的实际通断状态和被检测的SM中功率器件与驱动检测信号对应的期望通断状态一致，且检测数据未包括功率器件异常数据的情况下，确定被检测的SM中功率器件不存在故障。
被检测的SM中功率器件的实际通断状态和被检测的SM中功率器件与驱动检测信号对应的期望通断状态一致，且检测数据未包括功率器件异常数据，表示被检测的SM中功率器件能够正常工作，且未发生过温、短路等故障，可确定被测的SM中功率器件不存在故障。
图6为本申请又一实施例提供的换流设备子模块检测方法的流程图。图6与图3的不同之处在于，图6所示的换流设备子模块检测方法还可包括步骤S204，图3中的步骤S201可具体细化为步骤S2011。
在步骤S204中，在配置周期中，接收对SM的配置信息。
配置信息可包括换流设备中各SM中功率器件的检测顺序信息、驱动检测信号的周期信息、驱动检测信号的占空比信息等，在此并不限定。后续过程中，换流设备可根据配置信息，对各SM中的功率器件进行检测。配置信息可也作为检测过程的准备信息。在接收到SM的配置信息后，换流设备可进入控制周期。在控制周期中，执行上述实施例中换流设备子模块检测方法的各个步骤。
在步骤S2011中，在控制周期中，接收检测触发指令。
配置周期为控制周期之前的周期。控制周期为换流设备启动前的周期。即本申请实施例中的换流设备子模块检测方法是在换流设备运行前进行的，能够在换流设备运行前得到被检测的SM的功率器件是否存在故障的检测结果，从而避免换流设备在运行过程中发生故障扩散，进而避免发生安全事故。
本申请实施例还提供了一种换流设备子模块检测装置。图7为本申请一实施例提供的换流设备子模块检测装置的结构示意图。如图7所示，该换流设备子模块检测装置300可包括接收模块301、驱动检测模块302和确定模块303。
接收模块301用于接收检测触发指令。
驱动检测模块302用于响应检测触发指令，生成驱动检测信号，利用驱动检测信号对各子模块SM中的功率器件进行检测，得到检测数据。
其中，在检测中的任一时刻，驱动检测模块302用于仅对一个以上桥臂的一个子模块SM进行检测。
确定模块303用于根据检测数据确定被检测的子模块SM的功率器件是否存在故障。
在本申请实施例中，响应接收到的检测触发指令，生成驱动检测信号，并利用驱动检测信号对换流设备的各SM中的功率器件进行检测，得到检测数据。在检测中的任一时刻，仅对一个以上桥臂中的一个SM进行检测，以避免在检测过程中出现桥臂电流，保证检测的安全性。根据检测数据确定被检测的SM的功率器件是否存在故障。在SM的功率器件存在故障的情况下，SM对应存在故障。本申请实施例实现了对换流设备中SM的故障的检测，从而能够在后续过程中针对被检测的SM的功率器件是否存在故障的检测结果做出相应措施，提高MMC拓扑结构的换流设备的安全性。
在一些示例中，上述SM包括连接的第一功率器件和第二功率器件。第一功率器件接收的驱动检测信号用于控制第一功率器件导通或关断。第二功率器件接收的驱动检测信号用于控制第二功率器件导通或关断。其中，在检测中，第一功率器件与驱动检测信号对应的期望通断状态和第二功率器件与驱动检测信号对应的期望通断状态相反。
在一些示例中，驱动检测信号为脉冲信号。第一功率器件接收的驱动检测信号与第二功率器件接收的驱动检测信号为反相信号。
在一些示例中，上述驱动检测模块302可具体用于每次利用驱动检测信号对每个桥臂中的一个SM中的功率器件进行检测，直至N个桥臂的SM中的功率器件完成检测。
在一些示例中，检测数据包括被检测的SM中功率器件的实际通断状态和被检测的SM中功率器件与驱动检测信号对应的期望通断状态。
确定模块303可具体用于：在被检测的SM中功率器件的实际通断状态和被检测的SM中功率器件与驱动检测信号对应的期望通断状态不一致的情况下，确定被检测的SM的功率器件存在故障；在检测数据包括功率器件异常数据的情况下，确定被检测的SM的功率器件存在故障；在被检测的SM中功率器件的实际通断状态和被检测的SM中功率器件与驱动检测信号对应的期望通断状态一致，且检测数据未包括功率器件异常数据的情况下，确定被检测的SM中功率器件不存在故障。
在一些示例中，上述接收模块301还可用于在配置周期中，接收SM的配置信息。
接收模块301可具体用于在控制周期中，接收检测触发指令。控制周期为换流设备启动前的周期。
本申请实施例还提供一种换流设备子模块检测系统。该换流设备子模块检测系统具体可为分层分布式结构。图8为本申请一实施例提供的换流设备子模块检测系统的结构示意图。如图8所示，该换流设备子模块检测系统30可包括连接的阀控层设备41和换流设备10。在本申请实施例中并不限定阀控层设备41和换流设备10的数量。阀控层设备41和换流设备10中的SM 11之间可通过高速串行光纤连接。阀控层设备41可具有光纤接口板和扩展板。光纤接口板被配置为与高速串行光纤连接。扩展板与光纤接口板连接。
阀控层设备41用于向换流设备发送检测触发指令。
具体地，阀控层设备41可通过高速串行光纤向换流设备10中的SM11发送检测触发指令。换流设备10中的SM 11可采集SM 11的温度、电压等状态信息，并将状态信息通过高速串行光纤向阀控层设备41的光纤接口板上传，光纤接口板再将状态信息上传给阀控层设备41的扩展板。
换流设备10包括N个桥臂，每个桥臂包括多个SM 11。换流设备10用于接收并响应检测触发指令，生成驱动检测信号，利用驱动检测信号对各SM 11中的功率器件进行检测，得到检测数据，根据检测数据确定被检测的SM 11的功率器件是否存在故障。在检测中的任一时刻，对一个以上桥臂中的一个SM 11进行检测。换流设备10可将被检测的SM 11中功率器件是否发生故障的结果信息上传至阀控层设备41。
在本申请实施例中，响应接收到的检测触发指令，生成驱动检测信号，并利用驱动检测信号对换流设备的各SM 11中的功率器件进行检测，得到检测数据。在检测中的任一时刻，仅对一个以上桥臂中的一个SM 11进行检测，以避免在检测过程中出现桥臂电流，保证检测的安全性。根据检测数据确定被检测的SM 11的功率器件是否存在故障。在SM 11的功率器件存在故障的情况下，SM 11对应存在故障。本申请实施例实现了对换流设备中SM 11的故障的检测，从而能够在后续过程中针对被检测的SM 11的功率器件是否存在故障的检测结果做出相应措施，提高MMC拓扑结构的换流设备的安全性。
在一些示例中，换流设备10可具体用于每次利用驱动检测信号对每个桥臂中的一个SM 11中的功率器件进行检测，直至N个桥臂的SM 11中的功率器件完成检测。
在一些示例中，SM 11包括连接的第一功率器件和第二功率器件。第一功率器件接收的驱动检测信号用于控制第一功率器件导通或关断。第二功率器件接收的驱动检测信号用于控制第二功率器件导通或关断。其中，在检测中，第一功率器件与驱动检测信号对应的期望通断状态和第二功率器件与驱动检测信号对应的期望通断状态相反。
在一些示例中，驱动检测信号为脉冲信号。第一功率器件接收的驱动检测信号与第二功率器件接收的驱动检测信号为反相信号。
在一些示例中，检测数据包括被检测的SM 11中功率器件的实际通断状态和被检测的SM 11中功率器件与驱动检测信号对应的期望通断状态。
换流设备10可具体用于在被检测的SM 11中功率器件的实际通断状态和被检测的SM 11中功率器件与驱动检测信号对应的期望通断状态不一致的情况下，确定被检测的SM11的功率器件存在故障；在检测数据包括功率器件异常数据的情况下，确定被检测的SM 11的功率器件存在故障；在被检测的SM 11中功率器件的实际通断状态和被检测的SM 11中功率器件与驱动检测信号对应的期望通断状态一致，且检测数据未包括功率器件异常数据的情况下，确定被检测的SM 11中功率器件不存在故障。
图9为本申请另一实施例提供的换流设备子模块检测系统的结构示意图。图9与图8的不同之处在于，图9中的换流设备子模块检测系统还可包括与阀控层设备41连接的极控层设备42。在一些示例中，换流设备子模块检测系统还可包括站控层设备43。在本申请实施例中并不限定阀控层设备41、换流设备10、极控层设备42和站控层设备43的数量。极控层设备42与阀控层设备42可通过高速串行光纤连接。站控层设备43与极控层设备42可通过高速串行光纤连接。
极控层设备42用于在配置周期中，向阀控层设备41发送SM 11的配置信息，以及，用于在控制周期中，向阀控层设备41发送检测触发指令。
阀控层设备41还用于向换流设备10发送配置信息。阀控层设备41具体用于在控制周期中，向换流设备10发送检测触发指令。
换流设备10还用于在配置周期中，接收该配置信息。换流设备10可具体用于在控制周期中，接收检测触发指令。
站控层设备43可用于对极控层设备42进行管理。
控制周期为换流设备10启动前的周期。配置周期为控制周期之前的周期。
需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于装置实施例、系统实施例而言，相关之处可以参见方法实施例的说明部分。本申请并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。本领域的技术人员可以在领会本申请的精神之后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
本领域技术人员应能理解，上述实施例均是示例性而非限制性的。在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。在权利要求书中，术语“包括”并不排除其他装置或步骤；数量词“一个”不排除多个；术语“第一”、“第二”用于标示名称而非用于表示任何特定的顺序。权利要求中的任何附图标记均不应被理解为对保护范围的限制。权利要求中出现的多个部分的功能可以由一个单独的硬件或软件模块来实现。某些技术特征出现在不同的从属权利要求中并不意味着不能将这些技术特征进行组合以取得有益效果。
Claims (10)
1.一种换流设备子模块检测方法，所述换流设备包括N个桥臂，每个所述桥臂包括多个子模块SM，N为正整数，其特征在于，所述方法包括：
接收检测触发指令；
响应所述检测触发指令，生成驱动检测信号，利用所述驱动检测信号对各所述SM中的功率器件进行检测，得到检测数据，其中，在检测中的任一时刻，仅对一个以上所述桥臂中的一个所述SM进行检测；
根据所述检测数据确定被检测的所述SM的功率器件是否存在故障。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述驱动检测信号对各所述SM中的功率器件进行检测，包括：
每次利用驱动检测信号对每个所述桥臂中的一个所述SM中的功率器件进行检测，直至N个所述桥臂的所述SM中的功率器件完成检测。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SM包括连接的第一功率器件和第二功率器件，
所述第一功率器件接收的所述驱动检测信号用于控制所述第一功率器件导通或关断，所述第二功率器件接收的所述驱动检测信号用于控制所述第二功率器件导通或关断，
其中，在检测中，所述第一功率器件与所述驱动检测信号对应的期望通断状态和所述第二功率器件与所述驱动检测信号对应的期望通断状态相反。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述驱动检测信号为脉冲信号，
所述第一功率器件接收的所述驱动检测信号与所述第二功率器件接收的所述驱动检测信号为反相信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测数据包括被检测的所述SM中功率器件的实际通断状态和被检测的所述SM中功率器件与所述驱动检测信号对应的期望通断状态；
所述根据所述检测数据确定被检测的所述SM的功率器件是否存在故障，包括：
在被检测的所述SM中功率器件的实际通断状态和被检测的所述SM中功率器件与所述驱动检测信号对应的期望通断状态不一致的情况下，确定被检测的所述SM的功率器件存在故障；
在所述检测数据包括功率器件异常数据的情况下，确定被检测的所述SM中功率器件存在故障；
在被检测的所述SM中功率器件的实际通断状态和被检测的所述SM中功率器件与所述驱动检测信号对应的期望通断状态一致，且所述检测数据未包括功率器件异常数据的情况下，确定被检测的所述SM中功率器件不存在故障。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述接收检测触发指令之前，还包括：
在配置周期中，接收对所述SM的配置信息；
所述接收检测触发指令，包括：
在控制周期中，接收所述检测触发指令，
其中，所述控制周期为所述换流设备启动前的周期。
7.一种换流设备子模块检测装置，所述换流设备包括N个桥臂，每个所述桥臂包括多个子模块SM，其特征在于，所述装置包括：
接收模块，用于接收检测触发指令；
驱动检测模块，用于响应所述检测触发指令，生成驱动检测信号，利用所述驱动检测信号对各子模块SM中的功率器件进行检测，得到检测数据，其中，在检测中的任一时刻，仅对一个以上所述桥臂中的一个子模块SM进行检测；
确定模块，用于根据所述检测数据确定被检测的所述子模块SM的功率器件是否存在故障。
8.一种换流设备子模块检测系统，其特征在于，包括连接的阀控层设备和换流设备；
所述阀控层设备用于向所述换流设备发送检测触发指令；
所述换流设备包括N个桥臂，每个所述桥臂包括多个子模块SM，所述换流设备用于接收并响应所述检测触发指令，生成驱动检测信号，利用所述驱动检测信号对各所述SM中的功率器件进行检测，得到所述检测数据，根据所述检测数据确定被检测的所述SM的功率器件是否存在故障，
其中，在检测中的任一时刻，仅对一个以上所述桥臂中的一个所述SM进行检测。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述SM包括连接的第一功率器件和第二功率器件，
所述第一功率器件接收的所述驱动检测信号用于控制所述第一功率器件导通或关断，所述第二功率器件接收的所述驱动检测信号用于控制所述第二功率器件导通或关断，
其中，在检测中，所述第一功率器件与所述驱动检测信号对应的期望通断状态和所述第二功率器件与所述驱动检测信号对应的期望通断状态相反。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括与所述阀控层设备连接的极控层设备，
所述极控层设备用于在配置周期中，向所述阀控层设备发送对所述SM的配置信息，以及，用于在控制周期中，向所述阀控层设备发送所述检测触发指令；
所述阀控层设备还用于向所述换流设备发送所述配置信息；
其中，所述控制周期为所述换流设备启动前的周期，所述配置周期为所述控制周期之前的周期。
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- 2020-06-28 CN CN202010596451.1A patent/CN113848398A/zh active Pending
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