一种使电压源换流阀控制命令时钟同步的校正方法技术

本发明专利技术提供一种使电压源换流阀控制命令时钟同步的校正方法，实现电压源换流阀的主控制器、阀基控制器和功率子模块控制器三级控制体系之间的实时同步，校正方法包括：步骤S1，将所述主控制器的时钟作为主时钟，所述阀基控制器的时钟作为从时钟，将所述阀基控制器的从时钟修正到与所述主控制器的主时钟一致的时间标准；步骤S2，将所述阀基控制器的时钟作为主时钟，所述功率子模块控制器的时钟作为从时钟，将所述功率子模块控制器的从时钟修正到与所述阀基控制器的主时钟一致的时间标准。本发明专利技术提供的一种使电压源换流阀控制命令时钟同步的校正方法，在正常控制命令通信过程中加入时钟同步测量通信机制，使系统的时钟同步能够达到亚微秒级的精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及领域电压源换流阀控制系统领域，具体涉及。
技术介绍
近年来，随着智能电网建设正式展开、大规模新能源的接入不断增加、电能质量需求不断提升，基于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的高压大功率的电力电子电压源换流器需求不断增加，并已经广泛应用于工业变频器和电力系统的柔性直流输电及配电网灵活交流输电(FACTS和DFACTS)和定制电力技术(Custom Power)中。由于单个IGBT(绝缘栅双极型晶体管)受耐压的限制，在高压大功率电能变换场合不能满足需求。目前，实现高压大功率电压源换流阀的有效办法主要是多电平技术。采用多电平技术的高压大功率电压源换流阀的子模块比较多，因此采样的通道和控制的数据也更多，采样数据和控制数据的实时性直接影响电压源换流阀的控制性能，因此设计可靠高速的控制系统非常重要。目前最常用的控制系统方案是三级控制系统，包括主控制器、阀基控制器和功率子模块控制器。主控制器完成所有主要通道的采集和控制算法的计算，产生控制命令信号通过信道传送给阀基控制器，阀基控制器完成信号的调制，PWM扩展及输出到每个功率子模块控制器。每个子模块控制器，可用一个功能较简单的单片机实现。该模块控制器的主要作用是将采样信息和状态发送给阀基控制器，同时生成控制脉冲控制IGBT器件。三级控制单元便于功率子模块的扩展，适用于高压大容量的电压源换流阀的控制系统，(参见申斐斐.模块化多电平变流器控制系统的研究[D]:[硕士学位论文].浙江浙江大学.2012)。由于在三级控制系统中主控制器和每个子模块控制器都存在信号的采集，这就需要各级控制器之间采样同步，以保证数据采集的同步，为控制算法、事件顺序记录、故障录波，以及事后数据分析等方面提供精确的实时数据。三级控制体系之 间的通信方式目前有多种方式(1)光纤以太网；(2)同步串口通信；(3)异步串口通信。由于控制体系之间是点对点通信，目前最常用的是点对点协议中普遍采用的高级数据连接控制(HDLC)协议。同步协议HDLC(High-level Data Link ControlProcedures,高级数据链路控制规程)广泛应用于数据通信领域，是确保数据信息可靠互通的重要技术。其帧格式包括起始字节、地址域、控制域、信息域、校验字节和结束字节，该协议不依赖于任何一种字符编码集；数据报文可透明传输，用于实现透明传输的“0比特插入法”易于硬件实现；全双工通信，有较高的数据链路传输效率；所有帧采用CRC检验，对信息帧进行顺序编号，可防止漏收或重份，传输可靠性高；传输控制功能与处理功能分离，具有较大灵活性。但无论采用哪种通信方式，三级控制体系各级之间的实时同步都是必须解决的一个技术难点。目前的HDLC通信，保证了传输的可靠性和快速性，但解决同步问题还是采用传统的在各控制器之间增加专用同步信号线的方式，通过同步信号触发外部中断同步各控制器的计数时钟，保证各控制器采样，脉冲触发的同步。但采用专用同步信号线，一方面增加了成本，另一方面降低了可靠性，一旦专用同步信号线出现同步异常，将造成整个控制系统的控制流程的瘫痪。
技术实现思路
本专利技术涉及，实现电压源换流阀的主控制器、阀基控制器和功率子模块控制器三级控制体系之间的实时同步，所述校正方法包括步骤S1，将所述主控制器的时钟作为主时钟，所述阀基控制器的时钟作为从时钟，将所述阀基控制器的从时钟修正到与所述主控制器的主时钟一致的时间标准；步骤S2，将所述阀基控制器的时钟作为主时钟，所述功率子模块控制器的时钟作为从时钟，将所述功率子模块控制器的从时钟修正到与所述阀基控制器的主时钟一致的时间标准；所述主控制器、阀基控制器和功率子模块控制器中时钟作为主时钟的为主时钟控制器，时钟作为从时钟的为从时钟控制器，将所述从时钟控制器的时钟修正到与所述主时钟控制器的时钟一致的时间标准的方法包括步骤SI'，所述主时钟控制器周期性的向从时钟控制器发送同步报文并记录下所述同步报文的发送时标，所述从时钟控制器接收所述同步报文并记录接收到所述同步报文的接收时标，所述主时钟控制器向所述从时钟控制器发送包含所述同步报文的发送时标的跟踪报文；步骤S2'，所述主时钟控制器向所述从时钟控制器发送控制命令报文，所述从时钟控制器发送回复报文同时记录所述回复报文的发送时标，所述主时钟控制器收到所述回复报文并记录收到所述回复报文的接收时标，所述主时钟控制器向所述从时钟控制器发送包含所述回复报文的接收时标的延时响应报文；步骤S3'，根据所述同步报文的发送时标、接收时标和所述回复报文的发送时标、接收时标，得到时钟偏移和通信延时，根据所述时钟偏移将所述从时钟控制器的时钟修正到与所述主时钟控制器的时钟一致的时间标准。本专利技术提供的第一优选实施例中所述步骤S3'中根据所述同步报文的发送时标、接收时标和所述回复报文的发送时标、接收时标，得到所述时钟偏移和通信延时的方法为将所述主时钟记为Clock1，所述从时钟记为Clock2，所述主时钟和从时钟的所述时钟偏移记为 T〇ffset j， 所述通信延时记为丁Delay—I ;根据所述步骤SI'、所述同步报文的发送时标T1和所述同步报文的接收时标'得到所述时钟偏移为 Toffsetj 丁2 Ti TDe]_ay—I ；根据所述步骤S2’、所述回复报文的发送时标T7、所述回复报文的接收时标T8得到通信延时为 ,^Delay_l T5+Toffset—I ;根据所述时钟偏移和通信延时的公式TQffset—i = T2-T1-Trjelay l和Trjelay l =T6-T5+TQffset—i得到所述时钟偏移TQffset—i=(t2-t1)-(t6-t5)/2，所述通信延时的值为 TDEkry-1=(t1-t1)+(t6-T5)/2.本专利技术提供的第二优选实施例中所述步骤S3'中根据所述时钟偏移将所述从时钟控制器的时钟修正到与所述主时钟控制器的时钟一致的时间标准的方法为将所述从时钟 Clock2 修改为 Clock' 2, Clock' 2 = Clock2+Toffset lo本专利技术提供的第三优选实施例中信号采集和控制周期记为Ts，将一秒按Ts等分成n个时间间隔，时间刻度分别为Clock、Clock+Ts......Clock+(n_l) Ts ；所述主控制器、阀基控制器和功率子模块控制器在时钟整秒Clock时，开始一个新的控制周期Ts。本专利技术提供的的有益效果包括本专利技术提供的，在传统的同步协议HDLC的基础上，在正常控制命令通信过程中加入时钟同步测量通信机制，将时标的测量和报文的传送分离，使得报文时标的确定更加精确，以简单的四则运算实现使系统的时钟同步能够达到亚微秒级的精度。附图说明如图1所示为本专利技术提供的的方法流程图；如图2所示为本专利技术提供的同步算法示意图。具体实施例方式本专利技术提供，保证主控制器、阀基控制器和功率子模块控制器三级控制体系之间的实时同步，其方法流程图如图1所示，由图1可知，该校正方法包括步骤SI，将主控制器的时钟作为主时钟，阀基控制器的时钟作为从时钟，将阀基控制器的从时钟修正到与主控制器的主时钟一致的时间标准。步骤S2，将阀基控制器的时钟作为主时钟，功率子模块控制器的时钟作为从时钟，将功率子模块控制器的从时钟修正到与阀基控制器的主时钟一致的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使电压源换流阀控制命令时钟同步的校正方法，实现电压源换流阀的主控制器、阀基控制器和功率子模块控制器三级控制体系之间的实时同步，其特征在于，所述校正方法包括：步骤S1，将所述主控制器的时钟作为主时钟，所述阀基控制器的时钟作为从时钟，将所述阀基控制器的从时钟修正到与所述主控制器的主时钟一致的时间标准；步骤S2，将所述阀基控制器的时钟作为主时钟，所述功率子模块控制器的时钟作为从时钟，将所述功率子模块控制器的从时钟修正到与所述阀基控制器的主时钟一致的时间标准；所述主控制器、阀基控制器和功率子模块控制器中时钟作为主时钟的为主时钟控制器，时钟作为从时钟的为从时钟控制器，将所述从时钟控制器的时钟修正到与所述主时钟控制器的时钟一致的时间标准的方法包括：步骤S1′，所述主时钟控制器周期性的向从时钟控制器发送同步报文并记录下所述同步报文的发送时标，所述从时钟控制器接收所述同步报文并记录接收到所述同步报文的接收时标，所述主时钟控制器向所述从时钟控制器发送包含所述同步报文的发送时标的跟踪报文；步骤S2′，所述主时钟控制器向所述从时钟控制器发送控制命令报文，所述从时钟控制器发送回复报文同时记录所述回复报文的发送时标，所述主时钟控制器收到所述回复报文并记录收到所述回复报文的接收时标，所述主时钟控制器向所述从时钟控制器发送包含所述回复报文的接收时标的延时响应报文；步骤S3′，根据所述同步报文的发送时标、接收时标和所述回复报文的发送时标、接收时标，得到时钟偏移和通信延时，根据所述时钟偏移将所述从时钟控制器的时钟修正到与所述主时钟控制器的时钟一致的时间标准。...

【技术特征摘要】
1.一种使电压源换流阀控制命令时钟同步的校正方法，实现电压源换流阀的主控制器、阀基控制器和功率子模块控制器三级控制体系之间的实时同步，其特征在于，所述校正方法包括 步骤Si，将所述主控制器的时钟作为主时钟，所述阀基控制器的时钟作为从时钟，将所述阀基控制器的从时钟修正到与所述主控制器的主时钟一致的时间标准； 步骤S2，将所述阀基控制器的时钟作为主时钟，所述功率子模块控制器的时钟作为从时钟，将所述功率子模块控制器的从时钟修正到与所述阀基控制器的主时钟一致的时间标准； 所述主控制器、阀基控制器和功率子模块控制器中时钟作为主时钟的为主时钟控制器，时钟作为从时钟的为从时钟控制器，将所述从时钟控制器的时钟修正到与所述主时钟控制器的时钟一致的时间标准的方法包括 步骤SI'，所述主时钟控制器周期性的向从时钟控制器发送同步报文并记录下所述同步报文的发送时标，所述从时钟控制器接收所述同步报文并记录接收到所述同步报文的接收时标，所述主时钟控制器向所述从时钟控制器发送包含所述同步报文的发送时标的跟踪报文； 步骤S2,，所述主时钟控制器向所述从时钟控制器发送控制命令报文，所述从时钟控制器发送回复报文同时记录所述回复报文的发送时标，所述主时钟控制器收到所述回复报文并记录收到所述回复报文的接收时标，所述主时钟控制器向所述从时钟控制器发送包含所述回复报文的接收时标的延时响应报文； 步骤S3'，根据所述同步报文的发送时标、接收时标和所述回复报文的发送时标、接收时标，得到时钟偏移和通信延时，根据所述时钟偏移将所述从时钟控制器的时钟修正到与所述主时钟控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆健，侯凯，徐建松，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：