一种海上风电换流器主回路相位抖动优化的通讯模型的制作方法

本发明涉及变电，尤其涉及一种海上风电换流器主回路相位抖动优化的通讯模型。

背景技术：

1、为满足新能源的大量使用以及对用户测不同类型负荷的供电需求，直流电网在如今的电力系统之中运用广泛，其与现有交流电网配合，形成交直流混合配电网，与此同时则需要引入大功率电子来进行电能转换。

2、模块化多电平换流器(modu l ar mu lt i l eve l converter,mmc)因具有电压可调节特性、高度模块化结构、高可移植性等优势，被广泛应用于交直流混合配电网，尤其是海上风电等应用场景中。然而，mmc由于在实际使用过程中需要大量的子模块协同运行，而每一个子模块都需要由控制环节获得其内对应的i gbt开关的触发脉冲信号，因此控制信号可能存在不能同时抵达的问题，导致mmc不能稳定运行在设想状态，进而影响到mmc的运行性能。而现有技术针对该问题，主要通过基于wrn的mmc同步通讯模型，使得各子模块能减少相位误差。但是现有的通讯模型以及同步方式都是仅基于子模块端的时钟域，基于这种方法的子模块通讯结构复杂，会影响到待控制的环节，从而导致子模块的运行效率降低，体积无法减小，从而影响到换流器整体的运行性能和成本。

技术实现思路

1、本发明提供了一种海上风电换流器主回路相位抖动优化的通讯模型，以解决现有技术仅基于子模块端时钟域进行同步引起的子模块运行效率低的技术问题，从而提高换流器整体的运行性能。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种海上风电换流器主回路相位抖动优化的通讯模型，包括主节点和若干辅助节点；其中，所述通讯模型的子模块视为所述辅助节点；

3、所述主节点与模块化多电平换流器的三相连接；所述主节点和每个所述辅助节点均包括发射端时钟域和接收端时钟域；

4、所述主节点的发射端时钟域用于向每个所述辅助节点的接收端时钟域分别发射第一控制信号；所述主节点的接收端时钟域用于接收每个所述辅助节点的发射端时钟域发出的第二控制信号；其中，所述第二控制信号为经过同步处理的第一控制信号；

5、每一所述辅助节点包括积分鉴相器、与门、数字分频器和相位抖动优化单元；所述积分鉴相器的输入端与所述辅助节点的接收端时钟域连接，所述积分鉴相器的输出端和所述与门的输入端连接；所述与门的输出端和所述数字分频器的输入端连接；所述数字分频器的输出端与所述相位抖动优化单元的输入端连接；所述相位抖动优化单元的输出端与所述辅助节点的发射端时钟域以及所述与门的输入端连接。

6、作为优选方案，所述同步处理包括：

7、对所述第一控制信号进行归零提取，并输入至积分鉴相器中；

8、通过所述积分鉴相器，将所述第一控制信号的相位与所述模块化多电平换流器分频后的输出信号的相位进行比较，并根据比较结果发出脉冲；

9、通过所述数字分频器对所述脉冲进行相位同步，将相位同步结果输入至所述积分鉴相器和所述相位抖动优化单元，并通过所述相位抖动优化单元获得所述第二控制信号。

10、作为优选方案，所述主节点的发射端时钟域和接收端时钟域，以及所述辅助节点的发射端时钟域和接收端时钟域均根据所述第一控制信号的职能进行划分；所述第一控制信号的职能包括接收职能和发射职能。

11、作为优选方案，所述根据比较结果发出脉冲，具体为：

12、当所述输出信号的相位相对于所述第一控制信号的相位超前时，发出减脉冲信号；当所述输出信号的相位相对于所述第一控制信号的相位滞后时，发出脉冲增加信号。

13、作为优选方案，所述相位抖动优化单元用于对所述相位同步结果进行周期性检测，当检测到所述相位同步结果存在相位误差，对所述相位同步结果进行相位调整；当检测到所述相位同步结果不存在相位误差，则对所述相位同步结果进行相位锁定。

14、作为优选方案，所述辅助节点还包括数字振荡器；所述数字振荡器的输出端与所述数字分频器连接；

15、通过所述数字分频器对所述脉冲进行相位同步，具体为：

16、所述数字分频器基于一参考时钟对所述脉冲进行相位同步；所述参考时钟通过所述数字振荡器生成。

17、作为优选方案，所述辅助节点还包括环路滤波器；

18、所述积分鉴相器的输出端和所述与门的输入端连接，具体为：

19、所述积分鉴相器的输出端通过所述环路滤波器和所述与门的输入端连接；

20、所述环路滤波器用于在将相位同步结果输入至所述积分鉴相器和所述相位抖动优化单元之前，对所述相位同步结果进行滤波。

21、作为优选方案，所述通讯模型包括交流端口和直流端口，所述交流端口和直流端口均连接交直流配电网。

22、相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：

23、本发明实施例提供了一种海上风电换流器主回路相位抖动优化的通讯模型，包括主节点和若干辅助节点；其中，所述通讯模型的子模块视为所述辅助节点；所述主节点与模块化多电平换流器的三相连接；所述主节点和每个所述辅助节点均包括发射端时钟域和接收端时钟域；所述主节点的发射端时钟域用于向每个所述辅助节点的接收端时钟域分别发射第一控制信号；所述主节点的接收端时钟域用于接收每个所述辅助节点的发射端时钟域发出的第二控制信号；其中，所述第二控制信号为经过同步处理的第一控制信号；每一所述辅助节点包括积分鉴相器、与门、数字分频器和相位抖动优化单元；所述积分鉴相器的输入端与所述辅助节点的接收端时钟域连接，所述积分鉴相器的输出端和所述与门的输入端连接；所述与门的输出端和所述数字分频器的输入端连接；所述数字分频器的输出端与所述相位抖动优化单元的输入端连接；所述相位抖动优化单元的输出端与所述辅助节点的发射端时钟域以及所述与门的输入端连接。本发明实施例相比于现有技术，将通讯模型划分为主节点和若干辅助节点，并对主节点和每个辅助节点分别进行时钟域的划分，避免仅基于子模块端(辅助节点)时钟域进行同步导致的子模块(辅助节点)运行效率低下的问题，同时可以缩减子模块的体积和成本，减少占用空间；此外，还可以在不同的时钟域中对信号的同步环节和流程进行设计，提高换流器整体的运行性能。

24、进一步地，本发明还提供了一种同步处理的方法，其通过积分鉴相器对第一控制信号的相位和模块化多电平换流器分频后的输出信号的相位进行鉴别并比较，根据比较结果发出脉冲，然后通过数字分频器对脉冲进行相位的同步，可以进一步缩小相位误差。

25、进一步地，所述相位抖动优化单元用于对所述相位同步结果进行周期性检测，当检测到误差时对其相位进行调整；当检测不存在误差，则对相位同步结果进行锁定，使得输出信号和输入信号无误差，同时，实施本发明可以在辅助节点数量较多的情况下，各辅助节点的控制信号可以同时到达，使模块化多电平换流器的控制环节和运行状态更加稳定。

技术特征：

1.一种海上风电换流器主回路相位抖动优化的通讯模型，其特征在于，包括主节点和若干辅助节点；其中，所述通讯模型的子模块视为所述辅助节点；

2.如权利要求1所述的一种海上风电换流器主回路相位抖动优化的通讯模型，其特征在于，所述同步处理包括：

3.如权利要求1所述的一种海上风电换流器主回路相位抖动优化的通讯模型，其特征在于，所述主节点的发射端时钟域和接收端时钟域，以及所述辅助节点的发射端时钟域和接收端时钟域均根据所述第一控制信号的职能进行划分；所述第一控制信号的职能包括接收职能和发射职能。

4.如权利要求2所述的一种海上风电换流器主回路相位抖动优化的通讯模型，其特征在于，所述根据比较结果发出脉冲，具体为：

5.如权利要求4所述的一种海上风电换流器主回路相位抖动优化的通讯模型，其特征在于，所述相位抖动优化单元用于对所述相位同步结果进行周期性检测，当检测到所述相位同步结果存在相位误差，对所述相位同步结果进行相位调整；当检测到所述相位同步结果不存在相位误差，则对所述相位同步结果进行相位锁定。

6.如权利要求5所述的一种海上风电换流器主回路相位抖动优化的通讯模型，其特征在于，所述辅助节点还包括数字振荡器；所述数字振荡器的输出端与所述数字分频器连接；

7.如权利要求6所述的一种海上风电换流器主回路相位抖动优化的通讯模型，其特征在于，所述辅助节点还包括环路滤波器；

8.如权利要求1至7任意一项所述的一种海上风电换流器主回路相位抖动优化的通讯模型，其特征在于，所述通讯模型包括交流端口和直流端口，所述交流端口和直流端口均连接交直流配电网。

技术总结
本发明提供了一种海上风电换流器主回路相位抖动优化的通讯模型，包括主节点和若干辅助节点；子模块视为辅助节点；主节点与换流器的三相连接；主节点和辅助节点均包括发射端时钟域和接收端时钟域；主节点的发射端时钟域向辅助节点的接收端时钟域发射第一控制信号；主节点的接收端时钟域接收辅助节点的发射端时钟域发出的第二控制信号；第二控制信号为经过同步处理的第一控制信号；辅助节点包括积分鉴相器、与门、数字分频器和相位抖动优化单元。相比于现有技术，将通讯模型划分为主节点和若干辅助节点，并对主节点和辅助节点分别进行时钟域的划分，避免仅基于子模块端时钟域进行同步导致的子模块运行效率低下的问题，提高换流器整体的运行性能。

技术研发人员：李峰,彭穗,龚贤夫,李作红,余浩,王彦峰,左郑敏,雷翔胜,余梦泽,王兴华,陈鸿琳,郑敏嘉
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13