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1、(10)申请公布号 CN 102929231 A (43)申请公布日 2013.02.13 CN 102929231 A *CN102929231A* (21)申请号 201210406109.6 (22)申请日 2012.10.23 G05B 19/418(2006.01) (71)申请人 威凡智能电气高科技有限公司 地址 212200 江苏省镇江市镇江新区金港大 道 68 号 (72)发明人 杨立军 杨婷 杨志 薛恒怀 毛宇阳 季石斌 江伟荣 (74)专利代理机构 江苏致邦律师事务所 32230 代理人 杨晔隽 (54) 发明名称 一种在链式 STATCOM 控制系统中的通讯装置 (57)。
2、 摘要 本发明涉及一种在链式 STATCOM 控制系统中 的通讯装置， 由主控通讯系统6由主控制板4与各 相通讯控制板3组成， 其中主控制板4与各相通讯 控制板 3 采用 FPGA 作为通讯控制芯片， 通讯接口 为 LVDS ； 单元通讯系统 7 由各相单元模块控制板 5 组成， 其中各单元模块控制板 5 采用 FPGA 作为 通讯控制芯片 ； 主控通讯系统 6 与单元通讯系统 7依靠若干根光纤2进行通讯， 采用本发明所述的 通讯装置， 其主控通讯系统中各相通讯控制板数 目可根据通讯协议进行灵活调整， LVDS 通讯速率 越高， 通讯控制板数目可适当减少。 (51)Int.Cl. 权利要求书 。
3、1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 一种在链式 STATCOM 控制系统中的通讯装置， 包括 ： 主控通讯系统 (6) 由主控制板 (4) 与各相通讯控制板 (3) 组成， 其中主控制板 (4) 与各相通讯控制板 (3) 采用 FPGA 作为 通讯控制芯片， 通讯接口为 LVDS ； 单元通讯系统 (7) 由各相单元模块控制板 (5) 组成， 其中 各单元模块控制板 (5) 采用 FPGA 作为通讯控制芯片 ； 主控通讯系统 (6) 与单元通讯系统 (7) 依靠。
4、若干根光纤 (2) 进行通讯。 2. 根据权利要求 1 所述的一种在链式 STATCOM 控制系统中的通讯装置， 其特征在于其 主控制板 (4) 与各相通讯控制板 (3) 可通过 FPGA 的 LVDS 物理接口进行通讯， 主控系统各 电路板采用差分走线， 同时利用 FPGA 提供的串化器与解串器软核作为 LVDS 的收发器。 3. 根据权利要求 1 所述的一种在链式 STATCOM 控制系统中的通讯装置， 其特征在于单 元模块控制板 (7) 与各相通讯控制板 (3) 通过光纤连线， 采用高速光纤收发器转换信号进 行通讯。 权 利 要 求 书 CN 102929231 A 2 1/3 页 3 。
5、一种在链式 STATCOM 控制系统中的通讯装置 技术领域 0001 本发明涉及一种在链式 STATCOM 控制系统中的通讯装置， 及其适用的级联链式 STATCOM 装置。 背景技术 0002 链式 STATCOM 装置每相由多个独立的单元模块串联组成， 其基本拓扑结构如图 2 所示。多个单元模块间需要独立控制， 协调工作， 才能保证系统稳定运行。随着装置链节 的增多以及装置控制功能复杂程度的提高， 主控系统与单元模块之间需要交互的信息量也 随之增加， 主控系统电路板走线也大大增加， 较多的走线作为高速数据链路时易受外部干 扰。因此， 链式 STATCOM 装置对数据传输速率、 传输准确性、。
6、 可靠性以及完整性提出了较高 要求。传统的 232/485 等通讯方式已不能满足大容量链式 STATCOM 的通讯需求。 0003 LVDS， 即Low-Voltage Differential Signaling， 是一种低压差分传输信号。 LVDS 具有低误码率， 低串扰以及高传输速率等特点。 与此同时， FPGA集成了LVDS硬件物理接口， 并提供高速的 LVDS 收发器软核供用户方便使用。将性能优越的 LVDS 接口技术应用于链式 STATCOM 装置的通讯系统， 满足此类大型数据传输系统的高速传输速率要求的同时， 可确保 信号传输完整性且大幅增加系统装置可靠性等。 发明内容 0004。
7、 本发明的目的在于提出一种在链式 STATCOM 控制系统中的通讯装置， 其特点在 于 ： 主控制通讯系统中采用LVDS收发器软核， 通过FPGA集成的LVDS物理接口， 电路板间采 用差分走线， 从而进行高速数据传输 ； 主控通讯系统与单元通讯系统通过较少的光纤即可 实现所有单元模块与主控的独立通讯。 0005 本发明为一种链式 STATCOM 控制系统中的通讯装置， 其基本原理如图 1 所示。主 控通讯系统 6 由主控制板 4 与各相通讯控制板 3 组成， 其中主控制板 4 与各相通讯控制板 3 采用 FPGA 作为通讯控制芯片， 通讯接口为 LVDS ； 单元通讯系统 7 由各相单元模块。
8、控制板 5 组成， 其中各单元模块控制板 5 采用 FPGA 作为通讯控制芯片 ； 主控通讯系统 6 与单元通 讯系统 7 依靠若干根光纤 2 进行通讯。 0006 根据本发明所述的通讯装置， 其主控制板4与各相通讯控制板3通过FPGA的LVDS 物理接口进行通讯， 主控系统各电路板采用差分走线， 同时利用 FPGA 提供的串化器与解串 器软核作为 LVDS 的收发器。 0007 根据本发明所述的通讯装置， 其主控通讯系统 7 与单元通讯系统 3 依靠光纤作为 媒介进行通讯， 每个单元需要发送信息光纤 1 根以及接收信息光纤 1 根， 若每相有 N 个单元 模块， 则最终系统需要的光纤数目为。。
9、 0008 根据本发明所述的通讯装置， 其通讯的主要信息为 ： 单元通讯系统将单元模块工 作状态以及故障指示信息等上传至主控通讯系统 ； 主控通讯系统将各单元模块驱动信号以 及故障控制信号发送至单元通讯系统。 说 明 书 CN 102929231 A 3 2/3 页 4 0009 根据本发明所述的通讯装置， 其主控通讯系统中各相通讯控制板数目可根据通讯 协议进行灵活调整， LVDS 通讯速率越高， 通讯控制板数目可适当减少。 0010 根据本发明所述的通讯装置， 不仅适用于多电平级联链式的 STATCOM 装置， 还适 用于类似结构的功率变换器如 MVD 等。 0011 本发明的有益效果 ： 。
10、充分利用 LVDS 的特性， 制定适合链式 STATCOM 的通讯装置。 该通讯装置将大幅提高产品可靠性， 促进产品适应更加恶劣的环境。采用该通讯装置可大 大减少主控系统电路板之间的连线， 简化设计的同时提高系统的抗干扰性。 此外， 由于LVDS 具有的高速数据传输率， 可进行大容量的数据交换， 将进一步减少如FPGA Pin引脚、 通讯控 制板数目以及主控通讯系统与单元通讯系统之间的 FPGA 光纤连接数目等硬件资源。 附图说明 0012 图 1 是一种在链式 STATCOM 控制系统中的通讯装置基本原理图。 0013 图 2 是 N 级链式 STATCOM 的主电路拓扑图。 0014 图 。
11、3 是普通的 12 链 STATCOM 通讯方案原理图。 0015 图 4 是基于 LVDS 接口的 12 链 STATCOM 通讯方案示意图。 0016 具体实施方式 0017 以 10KV/6Mvar、 12 链 STATCOM 为例， 给出本发明具体实施方式示例。 0018 首先， 主控通讯系统与单元模块通讯系统均采用 FPGA 作为通讯控制芯片。目前 Xilinx 与 Altera 许多 FPGA 系列均提供了丰富的 LVDS 接口以及收发器软核， 均可作为 STATCOM 装置中通讯系统控制芯片。 0019 普通的 STATCOM 通讯方案如图 3 所示， 其中单元控制板将单元状态信。
12、息与故障信 息等经由光纤 SIN 传输给相应的单元通讯板， 最终上传至主控系统 ； 主控系统将单元左右 桥壁驱动信息PWMR/PWML以及封锁脉冲信息LOCK通过单元通讯板， 再经过对应光纤发送给 单元模块控制板。图 3 中主控制板 FPGA 需提供至少 144(36*4=144) 个 I/0 口与单元通讯 板进行通讯， 而 12 块单元通讯板需要 144 根光纤与 36 个单元模块控制板进行通讯。较多 的通讯板增加功耗的同时， 也更易受到外部干扰。因此采用基于 LVDS 接口的通讯策略对其 进行改进。 0020 一种基于通讯LVDS的通讯装置原理示意图如图4所示， 相比较图3， 主要改进的地。
13、 方为 ： 1) 图 3 中为单元状态信息 SIN、 PWMR、 PWML 以及 LOCK， 图 4 中为差分输出 RX、 RX_n、 TX、 TX_n， RX 与 TX 接收与发送的信息量按照通讯协议即可。按照图 4 所示， 理论上需 要的主控板 FPGA I/0 口为 4144， 具体取值取决于外接光纤通讯板以及通讯协议。 0021 2) 图 3 中为为单元状态信息 SIN、 PWMR、 PWML 以及 LOCK， 图 4 中为 SIN、 PWM， 其中 PWM 包含 PWMR、 PWML 以及 LOCK， 光纤传输数目减少为 2*36=72， 减少幅度达到 50%。 0022 若通讯协议。
14、规定每一对 TX 与 RX 包含三相相同链节 ( 如 AM,BM,CM) 所有信息， 那 么主控板 I/0 仅需要 4*12=48 个。按照两根光纤传输模式， 光纤数目减少到 72 根， 通讯板 也可只设 6 块。若改变通讯协议， 该方案还可灵活调整， 以期最佳。 说 明 书 CN 102929231 A 4 3/3 页 5 0023 以上所述， 仅为本发明的具体实施例。 任何基于本发明的等效通讯装置变换， 均属 于本发明的保护范围。 说 明 书 CN 102929231 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102929231 A 6 2/2 页 7 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102929231 A 7 。