新能源电站半实物测试用桥臂转接板及数据处理方法技术

本发明专利技术公开了新能源电站半实物测试用桥臂转接板及数据处理方法，桥臂转接板包括基板，基板上搭载FPGA芯片，并设置有多对高速光纤接口，所述FPGA芯片用于接收RTLAB发送的功率模块电压u

【技术实现步骤摘要】
新能源电站半实物测试用桥臂转接板及数据处理方法


[0001]本专利技术属于电站测试
，具体涉及新能源电站半实物测试用SVG阀基控制器的软件实现策略。

技术介绍

[0002]随着现代电网的快速发展，新能源的大量接入，电网交直流并网运行以及高压大容量电力电子设备等非线性负荷和冲击性负荷的广泛应用，电网电能质量问题日益凸显。静止无功发生器(static var generator，简称SVG)因具有动态响应速度快、抑制电压突变能力强等优点，得到了越来越多的应用。网源协调实验通过半实物的方法，基于RTLAB平台将电网和SVG联系起来，改变半实物模型的相关参数，制造多种复杂工况，来验证SVG的控制性能，具有研发周期短、验证充分、成本低廉、无风险等一系列优点。
[0003]图1是新能源电站的半实物仿真平台，RTLAB平台由试验管理分系统、实时仿真分系统和信号接口分系统三部分组成。其中，试验管理分系统具有模型开发、试验管理、自动测试和图形监控等功能；实时仿真分系统包括主电路模型和级联H桥功率模块构成的SVG；信号接口分系统具备与SVG控制器、智能光纤接口箱和功率放大器等实物的物理连接等功能。SVG控制器由厂商提供，其通过AI(analog input,数字量输入)板、DI(digital input,数字量输入)板、DO(digital output,数字量输出)板、阀基控制器接口和RTLAB连接，完成模拟量、数字量、阀控指令等数据的交互。
[0004]阀基控制器通过光纤和功率模块并行通信，对于35kV的电力系统，SVG一般有120个功率模块，阀基控制器对外提供120对光纤收发接口。光纤收发接口设置在光纤板上，一块光纤板上最多可放置14对光纤接口，一个阀基控制器需配置9块光纤板。RTLAB是半实物仿真系统，通过软件数字模型模拟功率模块，其将所有功率模块数据打包后发送给阀基控制器，并将阀基控制器发送的数据拆包后提供给各虚拟功率模块，对外仅需一对光纤即可完成和阀基控制器的通信。由于阀基控制器对外的光口数远多于RTLAB，为了实现阀基控制器和RTLAB之间的通信，通常需对两者之间进行通信转换。对此，主流厂商主要有以下两种方案：
[0005]1)使用专门的智能光纤接口箱，该接口箱一侧对外提供多个光纤端口，满足和阀基控制器所有光口双向数据交互的要求；另一侧满足和RTLAB通信板直接连接通信的要求。阀基控制器将数据通过光纤发送给光纤接口箱，接口箱对光纤数据进行打包处理形成数据包通过光纤发送给RTLAB通信板。数据接收过程中，RTLAB通信板将数据发送给接口箱，接口箱对数据包进行拆包处理后将数据发送给阀基控制器对应光口。该光纤接口箱具有通信转换的功能，可以实现对交互数据的打包、拆包处理，不需要对SVG阀基控制器进行改造，具有研发周期短、技术成熟、稳定性高的优点。但其价格高昂，接口箱和阀基控制器之间的接线需要按照阀基控制器光口的位置进行插接，初期工作量大、容易出错、布线混乱。在早期半实物测试中使用，现已被逐渐取代。
[0006]2)开发专用的通信转接板，实现SVG阀基控制器和RTLAB之间的通信。如图2所示，
SVG A、B、C每相需要三块光纤板，光纤板和光电转换模块通过光纤连接，光电转换模块和通信转接板通过电信号传输线连接。光电转换模块将光纤板的光信号转换为电信号，电信号通过电信号传输线汇总到通信转接板上。通信转接板上的FPGA芯片对一相所有传输电信号进行采样并按照测试方通信规约形成数据包，以光信号形式通过aurora协议发送出去。SVG控制器接收RTLAB数据的流程和向RTLAB发送数据的流程相反，通信转接板中的FPGA芯片接收到RTLAB发送的电压，解析后通过电信号传输线由光电转换模块发送到光纤板，完成后续功能。采用通信转接板的方案，阀基控制器对外光纤数量不变，和光电转换模块之间的光纤连接较为复杂；通过多根电信号传输线替代光纤进行数据传输，抗干扰能力弱；每相需要一块通信转接板，所需通信转接板数量多；需专门的光电转换模块和电信号传输线完成电信号的传输，控制器设计复杂、体积大、成本高，可拓展性差。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了新能源电站半实物测试用桥臂转接板及数据处理方法，使用一块桥臂转接板实现对阀基控制器的替代，具有布线简单、开发成本低、可拓展性强等优势。
[0008]为达到上述目的，本专利技术所述新能源电站半实物测试用桥臂转接板，包括基板，基板上搭载FPGA芯片，并设置有多对高速光纤接口，所述FPGA芯片用于接收RTLAB发送的功率模块电压u
i
，和阀基控制器发送的三相调制波m
A
、m
B
和m
C
、功率模块同步信号p
i
、三相SVG电流采样值i
A
、i
B
、i
C
，并根据接收到的数据计算出控制各个功率模块的阀控指令，将阀控指令回传至RTLAB。
[0009]进一步的，FPGA芯片上设置有载波数据处理模块、减法器、PI处理模块和比较器、乘法器和加法器；载波数据处理模块用于根据输入的功率模块同步信号p
ci
生成三角载波m
ci
；载波数据处理模块具有三角波生成功能，输入的功率模块同步信号p
ci
为1时，三角载波从1加一计数至最大值，达到最大值后减一计数至1，继续加一至最大值，后循环上述过程；
[0010]减法器用于求直流母线参考电压u
ref
和功率模块电压u
i
的差值Δu
i
；
[0011]PI处理模块用于根据Δu
i
得到PI微调量Δm
iPI
；
[0012]乘法器用于对PI微调量Δm
iPI
和三相SVG电流采样值i
A
、i
B
、i
C
做乘法运算得到每个功率模块调制波微调量Δm
i
；
[0013]加法器用于将各功率模块调制波微调量Δm
i
和三相调制波m
A
、m
B
和m
C
做加法得到各功率模块的调制波m
i
；
[0014]比较器用于根据调制波m
i
和三角载波m
ci
得到各功率模块的阀控指令PWM。
[0015]进一步的，基板上设置有14对高速光纤接口。
[0016]基于上述的基于新能源电站半实物测试用桥臂转接板的数据处理方法，包括以下步骤：
[0017]步骤1、桥臂转接板通过两个高速光纤接口分别接收RTLAB发送的所有的功率模块电压u
i
和控制板数据发送的直流母线参考电压u
ref
、三相SVG电流采样值i
A
、i
B
、i
C
，三相调制波m
A...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.新能源电站半实物测试用桥臂转接板，其特征在于，包括基板，所述基板上搭载FPGA芯片，并设置有多对高速光纤接口，所述FPGA芯片用于接收RTLAB发送的功率模块电压u
i
，和阀基控制器发送的三相调制波m
A
、m
B
和m
C
、功率模块同步信号p
i
、三相SVG电流采样值i
A
、i
B
、i
C
，并根据接收到的数据计算出控制各个功率模块的阀控指令，将阀控指令回传至RTLAB。2.根据权利要求1所述的新能源电站半实物测试用桥臂转接板，其特征在于，所述FPGA芯片上设置有载波数据处理模块、减法器、PI处理模块和比较器、乘法器和加法器；载波数据处理模块用于根据输入的功率模块同步信号p
ci
生成三角载波m
ci
；载波数据处理模块具有三角波生成功能，输入的功率模块同步信号p
ci
为1时，三角载波从1加一计数至最大值，达到最大值后减一计数至1，继续加一至最大值，后循环上述过程；减法器用于求直流母线参考电压u
ref
和功率模块电压u
i
的差值Δu
i
；PI处理模块用于根据Δu
i
得到PI微调量Δm
iPI
；乘法器用于对PI微调量Δm
iPI
和三相SVG电流采样值i
A
、i
B
、i
C
做乘法运算得到每个功率模块调制波微调量Δm
i
；加法器用于将各功率模块调制波微调量Δm
i
和三相调制波m
A
、m
B
和m
C
做加法得到各功率模块的调制波m
i
；比较器用于根据调制波m
i
和三角载波m
ci
得到各功率模块的阀控指令PWM。3.根据权利要求1所述的新能源电站半实物测试用桥臂转接板，其特征在于，基板上设置有14对高速光纤接口。4.基于权利要求1所述的基于新能源电站半实物测试用桥臂转接板的数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、桥臂转接板通过两个高速光纤接口分别接收RTLAB发送的所有的功率模块电压u
i
和控制板数据发送的直流母线参考电压u
ref
、三相SVG电流采样值i
A
、i
B
、i
C
，三相调制波m
A
、m
B
、m
C
，以及功率模块同步信号p
ci
；步骤2、桥臂转接板根据步骤1接收到的信号计算出阀控指令；步骤3，将阀控指令通过高速光纤接口和高速光纤发送至RTLAB。5.根据权利要求4所述的基于新能源电站半实物测试用桥臂转接板的数据处理方法，其特征在于，步骤1包括以下步骤：步骤1.1、桥臂转接板接收原始数据包，所述原始数据包包括第一原始数据包和第二原始数据包，第一原始数据包中的数据为RTLAB发送的所有的功率模块电压u
i
，第二原始数据包中为控制板发送的：直流母线参考电压u
ref
、三相SVG电流采样值i
A
、i
B
、i
C
，三相调制波m
A
、m
B
、m
C
，以及功率模块同步信号p
ci
，第一原始数据包和第二原始数据包中的所有数据进入FPGA芯片的aurora IP核，桥臂转接板进行RTLAB aurora通道检测，若桥臂转接板和控制板或者RTLAB的通讯...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩，王建明，李宏健，戴晓亮，吕琳，万萌，高原，李学亮，孙君朋，张向阳，刘长伟，李静，
申请(专利权)人：特变电工新疆新能源股份有限公司正镶白旗风盛发电有限公司，
类型：发明
国别省市：