CN206673825U - 用于模块化多电平换流桥臂功率模块的光纤通信接口电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于模块化多电平换流桥臂功率模块的光纤通信接口电路，属于电气自动化设备技术领域。包括：一个FPGA芯片、三个光纤接收器和三个光纤发送器。FPGA芯片的各信号端和本功率模块的监控电路相连接，也分别和三个光纤接收器和三个发送器连接。本实用新型的优点是，在换流桥臂功率模块与相邻功率模块之间采用本实用新型提出的光纤通信接口电路，即在本功率模块及相邻两个功率模块采用光纤通信的办法，当出现本功率模块和阀控制器光纤通信中断的情况时，可以通过相邻的功率模块继续对本功率模块进行监控，从而大大减少因功率模块返回阀控制器光纤通信故障导致换流器装置跳闸停运的概率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于模块化多电平换流桥臂功率模块的光纤通信接口电路，属于电气自动化设备技术领域。
背景技术
柔性直流换流器一般采用基于H桥功率模块或半桥功率模块的模块化多电平换流器(MMC换流器)，一般由六个换流桥臂组成，每个换流桥臂由N个(N为大于1的自然数)H桥功率模块或半桥功率模块串联而成。常规的设计中，每个功率模块通过一个光纤接收器和一个光纤发送器及相对应的光纤和柔直换流器阀控制器进行通信，功率模块将自身的直流电压及各种状态信号发送给阀控制器，同时接受阀控制器的指令。
实际柔性直流换流器工程装置中，由于换流桥臂模块数可能高达几百个，而光纤接收器和发送器都有一定的故障率，当功率模块返回信息到阀控制器的光纤通路故障导致阀控制器收到不该功率模块的信息时，阀控制器会下发功率模块旁路指令，但由于不知道功率模块是否能成功旁路，阀控制器一般只能发出柔性直流换流器跳闸停运指令，否则没成功旁路的功率模块可能会使故障扩大，造成更大的损失。因此，需要设计一种可靠性更高的换流桥臂光纤通信接口电路，使得某个功率模块与阀控制器光纤通信故障时，仍有其他通信回路可以和该功率模块进行通信。
发明内容
本实用新型的目的是提出一种用于模块化多电平换流桥臂功率模块的光纤通信接口电路，以解决已有柔性直流模块化多电平换流桥臂功率模块单一返回光纤通信回路可靠性低的问题，减少因功率模块返回阀控制器光纤通信故障而导致换流器装置跳闸停运的概率。
本实用新型提出的用于模块化多电平换流桥臂功率模块的光纤通信接口电路，包括一个监控现场可编程门阵列(FPGA)芯片、第一光纤接收器、第二光纤接收器、第三光纤接收器、第一光纤发送器、第二光纤发送器和第三光纤发送器；所述的监控现场可编程门阵列(FPGA)芯片的各信号端IO与模块化多电平换流桥臂功率模块中的监控电路相连接，监控现场可编程门阵列(FPGA)芯片的信号端I1、I2、I3、O1、O2和O3分别与第一光纤接收器、第二光纤接收器、第三光纤接收器、第一光纤发送器、第二光纤发送器和第三光纤发送器的电信号相连接；第一光纤接收器和第一光纤发送器的光纤接口端RX和TX分别通过光纤连接到柔性直流换流阀控制器；第二光纤接收器的光纤接口端RL通过光纤连接到相邻的左边模块化多电平换流桥臂功率模块K-1的第三光纤发送器的光纤接口端TR；第二光纤发送器的光纤接口端TL通过光纤连接到相邻的左边模块化多电平换流桥臂功率模块K-1的第三光纤接收器的光纤接口端RR；第三光纤接收器的光纤接口端RR通过光纤连接到相邻的右边模块化多电平换流桥臂功率模块K+1的第二光纤发送器的光纤接口端TL；第三光纤发送器TR的光纤接口端通过光纤连接到相邻的右边模块化多电平换流桥臂功率模块K+1的第二光纤接收器的光纤接口端RL。
本实用新型提出的用于模块化多电平换流桥臂功率模块的光纤通信接口电路，其优点是：在换流桥臂功率模块与相邻功率模块之间采用本实用新型提出的光纤通信接口电路，即在本功率模块及相邻两个功率模块采用光纤通信的办法，当出现本功率模块和阀控制器光纤通信中断的情况时，可以通过相邻的功率模块继续对本功率模块进行监控，从而大大减少因功率模块返回阀控制器光纤通信故障导致换流器装置跳闸停运的概率。
附图说明
图1是本实用新型提出的用于模块化多电平换流桥臂功率模块的光纤通信接口电路在柔性直流模块化多电平换流桥臂中的电路连接图。
图2是本光纤通信接口电路为模块化多电平换流桥臂中的首端功率模块提供通信接口的电路连接图。
图3是本光纤通信接口电路为模块化多电平换流桥臂中的末端功率模块提供通信接口的电路连接图。
具体实施方式
本实用新型提出的用于模块化多电平换流桥臂功率模块的光纤通信接口电路，其在柔性直流模块化多电平换流桥臂中的电路连接图如图1所示，包括一个监控现场可编程门阵列(FPGA)芯片、第一光纤接收器、第二光纤接收器、第三光纤接收器、第一光纤发送器、第二光纤发送器和第三光纤发送器；所述的监控现场可编程门阵列(FPGA)芯片的各信号端IO与模块化多电平换流桥臂功率模块中的监控电路相连接，监控现场可编程门阵列(FPGA)芯片的信号端I1、I2、I3、O1、O2和O3分别与第一光纤接收器、第二光纤接收器、第三光纤接收器、第一光纤发送器、第二光纤发送器和第三光纤发送器的电信号相连接；第一光纤接收器和第一光纤发送器的光纤接口端RX和TX分别通过光纤连接到柔性直流换流阀控制器(图中画示出)；第二光纤接收器的光纤接口端RL通过光纤连接到相邻的左边模块化多电平换流桥臂功率模块K-1的第三光纤发送器的光纤接口端TR；第二光纤发送器的光纤接口端TL通过光纤连接到相邻的左边模块化多电平换流桥臂功率模块K-1的第三光纤接收器的光纤接口端RR；第三光纤接收器的光纤接口端RR通过光纤连接到相邻的右边模块化多电平换流桥臂功率模块K+1的第二光纤发送器的光纤接口端TL；第三光纤发送器TR的光纤接口端通过光纤连接到相邻的右边模块化多电平换流桥臂功率模块K+1的第二光纤接收器的光纤接口端RL。
如图1所示，模块化多电平换流桥臂中功率模块1到功率模块N中任一个功率模块K的光纤通信接口电路的构成框图。图中，功率模块K下方的虚线框内为本实用新型中功率模块K的光纤通信接口电路的构成框图。
图2所示是本实用新型的光纤通信接口电路为模块化多电平换流桥臂中的首端功率模块提供通信接口的电路连接图。该图表示了模块化多电平换流桥臂中最左侧的功率模块(功率模块1)的光纤通信接口电路的构成框图。图中，功率模块1的光纤通信接口电路中的第一光纤接收器和第一光纤发送器的光纤接口端RX和TX分别通过光纤连接到柔性直流换流阀控制器；功率模块1的第三光纤接收器的光纤接口端RR通过光纤连接到相邻的右边功率模块2的第二光纤发送器的光纤接口端TL；功率模块1的第三光纤发送器TR的光纤接口端通过光纤连接到相邻的右边功率模块2的第二光纤接收器的光纤接口端RL；功率模块1的第二光纤接收器的光纤接口端RL和第二光纤发送器的光纤接口端TL悬空。
图3所示是本实用新型的光纤通信接口电路为模块化多电平换流桥臂中的末端功率模块提供通信接口的电路连接图。该图表示了模块化多电平换流桥臂中最右侧的功率模块(功率模块N)的光纤通信接口电路的构成框图。图中，功率模块N的光纤通信接口电路中的第一光纤接收器和第一光纤发送器的光纤接口端RX和TX分别通过光纤连接到柔性直流换流阀控制器；功率模块N的第二光纤接收器的光纤接口端RL通过光纤连接到相邻的左边功率模块N-1的第三光纤发送器的光纤接口端TR；功率模块N的第二光纤发送器TL的光纤接口端通过光纤连接到相邻的左边功率模块N-1的第三光纤接收器的光纤接口端RR；功率模块N的第三光纤接收器的光纤接口端RR和第三光纤发送器的光纤接口端TR悬空。本实用新型提出的模块化多电平换流桥臂功率模块的光纤通信接口电路的工作原理是：第一光纤接收器和第一光纤发送器的光纤接口端RX和TX分别通过光纤连接到柔性直流换流阀控制器，功率模块K将自身的直流电压及各种状态信号发送给阀控制器，同时接受阀控制器的指令。对具有N个功率模块串联的换流桥臂，从功率模块2到功率模块N-1，当功率模块K的第一光纤接收器或第一光纤发送器和柔性直流换流阀控制器之间的通信发生故障时，功率模块K可以通过第二光纤接收器和第二光纤发送器和功率模块K-1通信，从而通过功率模块K-1来将自身的直流电压及各种状态信号发送给阀控制器，同时通过功率模块K-1来接受阀控制器的指令，功率模块K又可以通过第三光纤接收器和第三光纤发送器和功率模块K+1通信，从而通过功率模块K+1来将自身的直流电压及各种状态信号发送给阀控制器，同时通过功率模块K+1来接受阀控制器的指令。当功率模块1的第一光纤接收器或第一光纤发送器和柔性直流换流阀控制器之间的通信发生故障时，功率模块1可以通过第三光纤接收器和第三光纤发送器和功率模块2通信，从而通过功率模块2来将自身的直流电压及各种状态信号发送给阀控制器，同时通过功率模块2来接受阀控制器的指令。当功率模块N的第一光纤接收器或第一光纤发送器和柔性直流换流阀控制器之间的通信发生故障时，功率模块N可以通过第二光纤接收器和第二光纤发送器和功率模块N-1通信，从而通过功率模块N-1来将自身的直流电压及各种状态信号发送给阀控制器，同时通过功率模块N-1来接受阀控制器的指令。因此，任一台功率模块和柔性直流换流阀控制器之间的通信可靠性得到大幅度提高。
本实用新型可应用于其他种类具有功率模块串联的电压源换流器，如链式电压源换流器。
以上实施例只是本实用新型的一个具体的实施电路原理图，并不以此限定本实用新型的保护范围。任何基于本实用新型所作的等效变换电路，均属于本实用新型保护范围。
Claims (1)
1.一种用于模块化多电平换流桥臂功率模块的光纤通信接口电路，其特征在于包括一个监控现场可编程门阵列芯片、第一光纤接收器、第二光纤接收器、第三光纤接收器、第一光纤发送器、第二光纤发送器和第三光纤发送器；所述的监控现场可编程门阵列芯片的各信号端IO与模块化多电平换流桥臂功率模块中的监控电路相连接，监控现场可编程门阵列芯片的信号端I1、I2、I3、O1、O2和O3分别与第一光纤接收器、第二光纤接收器、第三光纤接收器、第一光纤发送器、第二光纤发送器和第三光纤发送器的电信号相连接；第一光纤接收器和第一光纤发送器的光纤接口端RX和TX分别通过光纤连接到柔性直流换流阀控制器；第二光纤接收器的光纤接口端RL通过光纤连接到相邻的左边模块化多电平换流桥臂功率模块K-1的第三光纤发送器的光纤接口端TR；第二光纤发送器的光纤接口端TL通过光纤连接到相邻的左边模块化多电平换流桥臂功率模块K-1的第三光纤接收器的光纤接口端RR；第三光纤接收器的光纤接口端RR通过光纤连接到相邻的右边模块化多电平换流桥臂功率模块K+1的第二光纤发送器的光纤接口端TL；第三光纤发送器TR的光纤接口端通过光纤连接到相邻的右边模块化多电平换流桥臂功率模块K+1的第二光纤接收器的光纤接口端RL。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110725987A (zh) * | 2019-09-17 | 2020-01-24 | 国家电网有限公司 | 一种换流阀系统 |
| CN111327119A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-06-23 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种阀基控制系统与换流阀的通信系统及通信方法 |
| CN111600472A (zh) * | 2020-06-10 | 2020-08-28 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种阀基控制设备冗余配置系统及其控制方法 |
| CN111726161A (zh) * | 2019-03-21 | 2020-09-29 | 南京南瑞继保工程技术有限公司 | 一种模块化多电平换流器控制系统光纤链路在线检测方法 |
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