专利名称：一种双周期信息采集与处理轮流执行的时序设计方法
技术领域：
本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种双周期信息采集与处理轮流执行的时序设计方法。
背景技术：
当前，基于全控型电力电子器件IGBT的各种电力电子电路已经越来越多地应用于电力系统、机车牵引、航空航天等领域。随着电力电子技术及材料、制造工艺的发展，IGBT器件的通流能力也越来越强，使其在直流输电领域也得到重要的发挥空间，直接促进了柔性直流输电技术的诞生和发展。与传统的高压直流输电技术不同，柔性直流输电换流器以由IGBT串联构成的高压换流阀替代了晶闸管串联换流阀，形成了电压源型的柔性直流换流器。柔性直流输电可以实现向远距离的中小型孤立、弱负荷进行供电；可以进行独立、准确、灵活的有功/无功功率控制，提高系统潮流传输的经济性和稳定性；在潮流反转时直流电压极性不变，方便构成多端直流输电系统；在相联系统短路时不增加系统的短路容量，有利于限制短路电流，阻止系统的故障扩散；可以提供无功支持和频率控制，用于风电场和分布式发电等可再生能源并网有着特殊的优势；在相联电网故障后能够提供黑启动电源，力口快电网故障后的快速恢复能力；换流站占地面积相对于普通直流大为减小。柔性直流输电技术丰富的性能优势吸引了众多科研技术人员投入到相关的研究及实践工作中，其灵活的控制性能也使得柔性直流的控制保护方法和控制保护装置成为了柔性直流技术的研究热点。在基于模块化多电平换流器拓扑结构的柔性直流的控制中，对换流器子模块内部的控制保护是整个控制保护系统中一个非常重要的环节。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种双周期信息采集与处理轮流执行的时序设计方法，分层分段式的采集处理结构解决了阀基控制设备对大规模子模块信息的采集和处理能力限制的问题，双周期轮流进行采集和处理思想，保证了庞大采集信息和处理的微秒级决策形成；采取双周期实现，采集周期和处理计算周期轮流运行方式，使桥臂汇总控制整体桥臂的电压平衡效果更为宏观合理。为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案提供一种双周期信息采集与处理轮流执行的时序设计方法，所述方法包括以下步骤步骤1:采集Tl周期内桥臂分段控制单元上送的分段阀信息；步骤2 :在T2周期内对所采集的分段阀信息进行处理和综合排序。所述分段阀信息包括该分段所有子模块的电压和、旁路数、运行信息以及故障保护信息。所述Tl周期分为tl t2时间段和t2 t3时间段；所述T2周期分为t3 t4时间段和t4 t5时间段。
所述步骤I包括以下步骤步骤1-1 :tl t2时间段内，根据环流控制单元下发的调制信息，采用桥臂电压平衡算法，形成各桥臂分段控制单元需要的调制量信息，并发送给各桥臂分段控制单元；步骤1-2 t2 t3时间段内，桥臂汇总控制单元分别采集各桥臂分段控制单元上送的分段阀信息，保证全部采集完毕；整理分段阀信息，汇总并上传整个桥臂的分段阀信息和控制保护信息至环流控制单元。桥臂汇总控制单元通过轮询和标志位标注的方式，采集各桥臂分段控制单元上送的分段阀信息，确保收已采集的信息不重复接收，未采信息不漏掉。所述步骤2包括以下步骤步骤2-1 :t3 t4时间段内，根据环流控制单元下发的调制信息，采用桥臂电压平衡算法，形成桥臂各分段控制单元需要的调制量信息，发送给各桥臂分段控制单元；步骤2-2 t4 t5时间段内，通过冒泡法对各桥臂分段控制单元的平均电压进行排序，并整理分段阀信息，汇总并上传整个桥臂的分段阀信息和控制保护信息至环流控制单元。所述桥臂电压平衡算法是对整个桥臂各分段的平均电压进行宏观控制，使各分段子模块平均电压尽可能的保持一致；通过桥臂电压平衡算法得到各桥臂分段控制单元当前周期需要调制的信息，分别发送给各桥臂分段控制单元。与现有技术相比，本发明的有益效果在于1.分层分段式的采集处理结构解决了阀基控制设备对大规模子模块信息的采集和处理能力限制的问题，双周期轮流进行采集和处理思想，保证了庞大采集信息和处理的微秒级决策形成；2.采取双周期实现，采集周期和处理计算周期轮流运行方式，使桥臂汇总控制整体桥臂的电压平衡效果更为宏观合理；3.双周期时序对投切时间、系统时序没有任何影响，对电压平衡效果和系统保护等没有任何限制，而极大增强了系统的可靠性和可容错性；4.在大容量MMC柔性直流输电系统中，换流阀桥臂级联数大，分层分段式的采集处理结构，保证了庞大采集信息和处理的微秒级决策形成；5.桥臂汇总控制单元将各桥臂分段控制单元的电压信息收集，在单周期内无法形成有效序列，双周期轮流进行采集和处理思想，使汇总控制整体桥臂的电压平衡效果更为宏观合理。
图1是模块化多电平换流器拓扑结构图；图2是桥臂汇总控制单元单周期处理采集计算和处理过程示意图；图3是桥臂汇总控制单元双周期信息采集与处理轮流执行示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细说明。如图1，阀基控制设备结构框图如附图1所示，其中的桥臂汇总控制单元核心是处理器DSP+可编程器件FPGA，接口包括与环流单元的协议通信和多个桥臂分段控制单元的信息通信，对多个桥臂分段单元的阀信息进行统一采集，采用整体桥臂的电压平衡策略，使整体桥臂子模块电容电压平衡运行。如图2，桥臂汇总控制单元单周期处理采集计算和处理过程，步骤如下，tl_t2 时间段 根据电流流控制单元下发的调制信息，采用桥臂电压平衡算法策略，形成桥臂各分段控制单元需要的调制量信息，发送给各分段控制单元；t2-t3 时间段 等待桥臂各分段控制回馈阀信息；t3-t4 时间段 分别采集接收各个桥臂分段上送的阀信息，保证全部采集接收完毕 各桥臂电压排序处理； 整理阀信息，汇总控制保护信息，向上发送电流控制单元； 将各分段信息整理发送给电流控制单元； 桥臂汇总控制单元根据上一周期桥臂各分段下发的子模块电压信息进行排序;`以上tl_t4时间段为一个周期T，在一个周期中将以上任务全部完成，则处理时间至少需要少于整个周期的70%，这样整个周期的30%空闲时间才能够满足系统高可靠性的稳定要求和高容错性的突发情况处理要求。通过试验可知，此时间段的长短取决于桥臂分段控制单元回送阀信息反馈的处理时间，分段越多，时间越长，甚至可能出现周期内无法处理完毕的情况。如图3，本发明提供一种双周期信息采集与处理轮流执行的时序设计方法，所述方法包括以下步骤步骤1:采集Tl周期内桥臂分段控制单元上送的分段阀信息；步骤2 :在T2周期内对所采集的分段阀信息进行处理和综合排序。所述分段阀信息包括该分段所有子模块的电压和、旁路数、运行信息以及故障保护信息。所述Tl周期分为tl t2时间段和t2 t3时间段；所述T2周期分为t3 t4时间段和t4 t5时间段。所述步骤I包括以下步骤步骤1-1 :tl t2时间段内，根据环流控制单元下发的调制信息，采用桥臂电压平衡算法，形成各桥臂分段控制单元需要的调制量信息，并发送给各桥臂分段控制单元；步骤1-2 t2 t3时间段内，桥臂汇总控制单元分别采集各桥臂分段控制单元上送的分段阀信息，保证全部采集完毕；整理分段阀信息，汇总并上传整个桥臂的分段阀信息和控制保护信息至环流控制单元。桥臂汇总控制单元通过轮询和标志位标注的方式，采集各桥臂分段控制单元上送的分段阀信息，确保收已采集的信息不重复接收，未采信息不漏掉。所述步骤2包括以下步骤步骤2-1 :t3 t4时间段内，根据环流控制单元下发的调制信息，采用桥臂电压平衡算法，形成桥臂各分段控制单元需要的调制量信息，发送给各桥臂分段控制单元；步骤2-2 t4 t5时间段内，通过冒泡法对各桥臂分段控制单元的平均电压进行排序，并整理分段阀信息，汇总并上传整个桥臂的分段阀信息和控制保护信息至环流控制单元。所述桥臂电压平衡算法是对整个桥臂各分段的平均电压进行宏观控制，使各分段子模块平均电压尽可能的保持一致；通过桥臂电压平衡算法得到各桥臂分段控制单元当前周期需要调制的信息，分别发送给各桥臂分段控制单元。电流控制单元每周期(100微秒或者更少)向桥臂汇总控制单元发送调制信息及其他相关信息，图中自tl时刻开始，桥臂汇总控制单元则需要进行整体桥臂的电压平衡策略实现，及控制信息处理等工作，之后将投切决策发送至各桥臂分段控制单元，然后，接收上一周期的桥臂分段控制单元发送的信息回馈；之后，在下一周期开始，即图中t3时刻，桥臂汇总控制单元则需要进行整体桥臂的电压平衡策略实现，及控制信息处理等工作，之后将已收集的电压进行排序处理，这段时间是图中的t3 t4时间段；这样，在双周期分别完成了处理采集和计算处理，从而避免了两者同在一个周期内，所形成的处理时间占周期比重过大，或无法完成任务，降低系统容错性和可靠性等相关性能。最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式
进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种双周期信息采集与处理轮流执行的时序设计方法，其特征在于所述方法包括以下步骤 步骤1:采集Tl周期内桥臂分段控制单元上送的分段阀信息； 步骤2 :在T2周期内对所采集的分段阀信息进行处理和综合排序。
2.根据权利要求1所述的双周期信息采集与处理轮流执行的时序设计方法，其特征在于所述分段阀信息包括该分段所有子模块的电压和、旁路数、运行信息以及故障保护信息。
3.根据权利要求1所述的双周期信息采集与处理轮流执行的时序设计方法，其特征在于所述Tl周期分为tl t2时间段和t2 t3时间段；所述T2周期分为t3 t4时间段和t4 t5时间段。
4.根据权利要求1所述的双周期信息采集与处理轮流执行的时序设计方法，其特征在于所述步骤I包括以下步骤 步骤1-1 :tl t2时间段内，根据环流控制单元下发的调制信息，采用桥臂电压平衡算法，形成各桥臂分段控制单元需要的调制量信息，并发送给各桥臂分段控制单元； 步骤1-2 t2 t3时间段内，桥臂汇总控制单元分别采集各桥臂分段控制单元上送的分段阀信息，保证全部采集完毕；整理分段阀信息，汇总并上传整个桥臂的分段阀信息和控制保护信息至环流控制单元。
5.根据权利要求4所述的双周期信息采集与处理轮流执行的时序设计方法，其特征在于桥臂汇总控制单元通过轮询和标志位标注的方式，采集各桥臂分段控制单元上送的分段阀信息，确保收已采集的信息不重复接收，未采信息不漏掉。
6.根据权利要求1所述的双周期信息采集与处理轮流执行的时序设计方法，其特征在于所述步骤2包括以下步骤 步骤2-1 :t3 t4时间段内，根据环流控制单元下发的调制信息，采用桥臂电压平衡算法，形成桥臂各分段控制单元需要的调制量信息，发送给各桥臂分段控制单元； 步骤2-2 :t4 t5时间段内，通过冒泡法对各桥臂分段控制单元的平均电压进行排序，并整理分段阀信息，汇总并上传整个桥臂的分段阀信息和控制保护信息至环流控制单元。
7.根据权利要求4或6所述的双周期信息采集与处理轮流执行的时序设计方法，其特征在于所述桥臂电压平衡算法是对整个桥臂各分段的平均电压进行宏观控制，使各分段子模块平均电压尽可能的保持一致；通过桥臂电压平衡算法得到各桥臂分段控制单元当前周期需要调制的信息，分别发送给各桥臂分段控制单元。
全文摘要
本发明提供一种双周期信息采集与处理轮流执行的时序设计方法，包括以下步骤采集T1周期内桥臂分段控制单元上送的分段阀信息；在T2周期内对所采集的分段阀信息进行处理和综合排序。本发明中分层分段式的采集处理结构解决了阀基控制设备对大规模子模块信息的采集和处理能力限制的问题，双周期轮流进行采集和处理思想，保证了庞大采集信息和处理的微秒级决策形成；采取双周期实现，采集周期和处理计算周期轮流运行方式，使桥臂汇总控制整体桥臂的电压平衡效果更为宏观合理。
文档编号H02M1/08GK103036404SQ20121053550
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月12日 优先权日2012年12月12日
发明者姜喜瑞, 谢敏华, 高阳, 王韧秋, 汤广福 申请人:国网智能电网研究院, 中电普瑞电力工程有限公司, 辽宁省电力有限公司大连供电公司, 国家电网公司