一种光纤信号转换设备及系统技术方案

本发明专利技术实施例涉及实时仿真技术领域，公开了一种光纤信号转换设备及系统。上述光纤信号转换设备包括：光电转换板、背板和核心板；光电转换板包括：一个高速光电转换板和N个低速光电转换板；高速光电转换板用于将MMC实时仿真机发送的高速光纤信号发送至背板，低速光电转换板用于将MMC控制器发送的低速光纤信号发送给背板；背板将低速光纤信号和高速光纤信号转发至核心板；核心板包括FPGA芯片，FPGA芯片用于将低速光纤信号转换为高速光纤信号，并将经转换得到的高速光纤信号通过背板发送至高速光电转换板；FPGA芯片还用于将高速光纤信号转换为低速光纤信号，并将经转换得到的低速光纤信号通过背板发送至低速光电转换板，可以用于实现MMC控制器的半物理仿真。实现MMC控制器的半物理仿真。实现MMC控制器的半物理仿真。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤信号转换设备及系统


[0001]本专利技术实施例涉及实时仿真
，特别涉及一种光纤信号转换设备及系统。

技术介绍

[0002]近年来，基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)技术的柔性直流在可再生能源并网、异步联网等领域得到了越来越广泛的研究与应用。MMC数量庞大的功率模块与电力电子开关器件极大地增加了柔性直流系统的复杂度，对控制保护系统的研发、测试及其全生命周期维护带来了更大挑战。而相较于现场试验，实时仿真具有良好的可控性、无破坏性和经济性。在MMC的实时仿真中，通常情况下MMC数量庞大的子模块解算由现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)完成，剩余的主电路解算则由异构CPU(Central Processing Unit)执行，其中，FPGA和CPU之间通过低延迟接口(peripheral component interconnect express，PCIe)进行通信，此外，FPGA中的MMC模型与控制器通过光纤实现通信。
[0003]在MMC仿真机与控制器中，均需要将待传输数据依次进行串行发送或解析，因此，MMC仿真机与控制器之间的通信需要通过数量有限的高速光纤来实现，以从系统功能上实现MMC与控制器之间的通信。而实物MMC中数量高达数千的各个子模块与控制器是采用单独的低速光纤进行通信，因此，MMC仿真机与控制器之间的高速光纤通信机制与实物MMC与控制器的通信机制不一致，无法实现对控制器真正意义上的半物理仿真。
[0004]为了实现MMC控制器的半物理仿真，首先需要设计一种光纤信号转换设备来实现MMC仿真机的高速光纤信号与低速光纤信号之间的转换，以实现MMC模型的各子模块与控制器之间“一对一”的低速光纤连接，可以通过采用分布式的多片FPGA实现低速光纤信号到高速信号的转换，多片FPGA与主控FPGA进行通信，并通过主控FPGA与MMC仿真机进行高速光纤通信，但是这种方式的设计成本高、功耗大且运维难。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施方式的目的在于提供一种光纤信号转换设备及系统，可以用于实现MMC控制器的半物理仿真，并且降低了设备的设计成本与功耗，易于运维。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式提供了一种光纤信号转换设备，包括：光电转换板、背板和核心板；所述光电转换板包括：一个高速光电转换板和N个低速光电转换板；所述高速光电转换板与MMC实时仿真机通信连接，用于接收MMC实时仿真机发送的高速光纤信号，并将所述高速光纤信号发送至所述背板，所述低速光电转换板与MMC控制器通信连接，用于接收所述MMC控制器发送的低速光纤信号，并将所述低速光纤信号发送给所述背板；其中，所述N为大于或等于1的整数；所述背板同时与所述核心板和所述光电转换板通信连接，用于接收所述低速光电转换板发送的低速光纤信号和所述高速光电转换板发送的高速光纤信号，并将所述低速光纤信号和所述高速光纤信号转发至所述核心板；所述核心板包括FPGA芯片，所述FPGA芯片用于将所述低速光纤信号转换为高速光纤信号，并将经转换
得到的所述高速光纤信号通过所述背板发送至所述高速光电转换板，供所述高速光电转换板将所述经转换得到的高速光纤信号发送至所述MMC实时仿真机；所述FPGA芯片还用于将所述高速光纤信号转换为低速光纤信号，并将经转换得到的低速光纤信号通过所述背板发送至所述低速光电转换板，供所述低速光电转换板将所述经转换得到的低速光纤信号发送至所述MMC控制器。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式还提供了一种光纤信号转换系统，包括：MMC实时仿真机、MMC控制器以及至少一个上述的光纤信号转换设备；其中，所述光纤信号转换设备同时与所述MMC实时仿真机和所述MMC控制器通信连接。
[0008]本专利技术实施方式相对于现有技术而言，光纤信号转换设备包括：光电转换板、背板和核心板；光电转换板包括：一个高速光电转换板和N个低速光电转换板；高速光电转换板与MMC实时仿真机通信连接，用于接收MMC实时仿真机发送的高速光纤信号，并将高速光纤信号发送至背板，低速光电转换板与MMC控制器通信连接，用于接收MMC控制器发送的低速光纤信号，并将低速光纤信号发送给背板；其中，N为大于或等于1的整数；背板同时与核心板和光电转换板通信连接，用于接收低速光电转换板发送的低速光纤信号和所速光电转换板发送的高速光纤信号，并将低速光纤信号和高速光纤信号转发至所述核心板；核心板包括FPGA芯片，FPGA芯片用于将低速光纤信号转换为高速光纤信号，并将经转换得到的高速光纤信号通过背板发送至高速光电转换板，供高速光电转换板将经转换得到的高速光纤信号发送至MMC实时仿真机；FPGA芯片还用于将高速光纤信号转换为低速光纤信号，并将经转换得到的低速光纤信号通过背板发送至低速光电转换板，供低速光电转换板将经转换得到的低速光纤信号发送至MMC控制器。本申请的背板相当于连接光电转换板和核心板的桥梁，通过背板将光电转换板从MMC实时仿真机接收的高速光纤信号和从MMC控制器接收的低速光纤信号转发至核心板，使核心板的FPGA芯片可以实现低速光纤信号和高速光纤信号的转换，以使MMC实时仿真机的高速光纤信号经转换后可以发送至MMC控制器，MMC控制器的低速光纤信号经转换后可以发送至MMC实时仿真机，即实现了高速光纤信号与低速光纤信号之间的转换，从而实现了MMC控制器的半物理仿真。并且本申请的设备仅使用一块FPGA芯片，有效地降低了设备的设计成本与功耗，易于运维。
[0009]另外，每个所述低速光电转换板具有M个信号发送通道和M个信号接收通道，所述M为大于或等于1的整数；所述背板具体用于对各所述低速光电转换板通过所述M个信号发送通道发送的低速光纤信号进行差分转单端转换，并将经转换得到的所述低速光纤信号转发至所述核心板；所述背板还用于对所述FPGA芯片发送的低速光纤信号进行单端转差分转换，并将经转换得到的低速光纤信号通过各所述低速光电转换板的所述M个信号接收通道转发至各所述低速光电转换板。本申请中通过背板将低速光电转换板和核心板发送的光纤信号分别进行转换，使得核心板和低速光电转换板能成功接收到对应的光纤信号，以完成相应的操作。
[0010]另外，所述核心板具体通过所述FPGA芯片的M*N个所述管脚接收所述背板转发的低速光纤信号，以及通过M*N个所述管脚向所述背板发送经转换得到的低速光纤信号。本申请中通过FPGA芯片的多个管脚完成多个低速光纤信号的发送和接收，无需使用多个FPGA芯片，有效地较低了设备的设计成本和功耗。
[0011]另外，所述低速光电转换板采用SFP封装格式，并通过LC接口与所述MMC控制器连
接。本申请中的低速光电转换板采用SFP封装格式，并且接口为LC接口，可以提升光纤信号的传输速率。
[0012]另外，所述高速光电转换板具有K个信号收发通道，所述K为大于或等于1的整数；所述背板具体用于将所述高速光电转换板通过所述K个信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤信号转换设备，其特征在于，包括：光电转换板、背板和核心板；所述光电转换板包括：一个高速光电转换板和N个低速光电转换板；所述高速光电转换板与MMC实时仿真机通信连接，用于接收MMC实时仿真机发送的高速光纤信号，并将所述高速光纤信号发送至所述背板，所述低速光电转换板与MMC控制器通信连接，用于接收所述MMC控制器发送的低速光纤信号，并将所述低速光纤信号发送给所述背板；其中，所述N为大于或等于1的整数；所述背板同时与所述核心板和所述光电转换板通信连接，用于接收所述低速光电转换板发送的低速光纤信号和所述高速光电转换板发送的高速光纤信号，并将所述低速光纤信号和所述高速光纤信号转发至所述核心板；所述核心板包括FPGA芯片，所述FPGA芯片用于将所述低速光纤信号转换为高速光纤信号，并将经转换得到的所述高速光纤信号通过所述背板发送至所述高速光电转换板，供所述高速光电转换板将所述经转换得到的高速光纤信号发送至所述MMC实时仿真机；所述FPGA芯片还用于将所述高速光纤信号转换为低速光纤信号，并将经转换得到的低速光纤信号通过所述背板发送至所述低速光电转换板，供所述低速光电转换板将所述经转换得到的低速光纤信号发送至所述MMC控制器。2.根据权利要求1所述的光纤信号转换设备，其特征在于，每个所述低速光电转换板具有M个信号发送通道和M个信号接收通道，所述M为大于或等于1的整数；所述背板具体用于对各所述低速光电转换板通过所述M个信号发送通道发送的低速光纤信号进行差分转单端转换，并将经转换得到的所述低速光纤信号转发至所述核心板；所述背板还用于对所述FPGA芯片发送的低速光纤信号进行单端转差分转换，并将经转换得到的低速光纤信号通过各所述低速光电转换板的所述M个信号接收通道转发至各所述低速光电转换板。3.根据权利要求2所述的光纤信号转换设备，其特征在于，所述核心板具体通过所述FPGA芯片的M*N个所述管脚接收所述背板转发的低速光纤信号，以及通过M*N个所述管脚向所述背板发送经转换得到的低速光纤信号。4.根据权利要求1所述的光纤信号转换设备，其特征在于，所述低速光电转换板采用SFP封装格式，并通过LC接口...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：上海科梁信息科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：