一种基于AURORA协议的高速三光口半实物控制器的制作方法

一种基于aurora协议的高速三光口半实物控制器
技术领域
1.本实用新型属于电力电子技术领域，涉及一种基于aurora协议的高速三光口半实物控制器。


背景技术：

2.随着光伏、风电等新能源在电网中渗透率的提升，新型电力电子设备将逐渐取代传统发电机组成为电网的供电单元，传统能源与新能源在电力系统中的角色正逐渐发生转换。不同于传统发电机强惯性和强鲁棒性的特点，电力电子设备响应速度快、鲁棒性较差，大范围的电力电子设备接入对电网的稳定性造成了极大的影响。尤其是随着特高压柔直在主网中的逐渐普及，分析电力电子设备对大电网的影响成为电力企业的重要关注点。igbt开关器件和控制芯片的迭代升级，不断促进电力电子设备的升级改造，设备的应用场景由低电压、小容量向高电压、大容量拓展，传统的车间级测试平台已经无法满足电力电子设备的测试需求。
3.现阶段，主流厂商的半实物控制器多通过增加功率放大器、通信转接板卡或智能光纤接口箱的方法来实现控制器和半实物仿真平台(real time digital simulator，简称rtds)的互联。如部分厂家采用功率放大器实现对rtds模拟量的转换，模拟量信号经功率放大器转换成可直接和控制器连接的信号，该方法需要提供专门的功率放大设备，其成本高、接线复杂、平台体积较大。此外，为了实现控制器和rtds光纤aurora通信，部分厂家采用通信转接板、光电转换板的方案实现和rtds的通信。首先控制器的脉冲分配板(给功率开关器件igbt发送脉冲驱动信号的板卡)通过光纤和光电转换板连接，光电转换板将脉冲驱动光信号转换成电信号，电信号通过排线连接到通信转接板，通信转接板将电信号汇总并按照aurora协议形成数据帧，通过高速光纤和rtds通信。采用该方式，控制器需要增加光电转换板、通信转接板、专门的供电模块和机箱，控制器架构复杂，排线较多布线困难，且通过排线传输信号，抗干扰能力弱。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于解决现有技术中控制器与仿真平台之间需要通过功放、光电转换板和通信转接板等实现通信，导致控制器的架构复杂、排线较多布线困难的问题，提供一种基于aurora协议的高速三光口半实物控制器。
5.为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
6.一种基于aurora协议的高速三光口半实物控制器，包括采样板、开入板、开出板、控制板和数据处理板；
7.所述采样板的输入端与rtds模拟板的输出端连接，输出端与控制板的输入端连接；
8.所述开入板的输入端与rtds开出板的输出端连接，输出端与控制板的输入端连接；
9.所述开出板的输出端与rtds开入板的输入端连接，输入端与控制板的输出端连接；
10.所述控制板通过数据处理板与rtds通信转接板双向连接。
11.本实用新型的进一步改进在于：
12.所述数据处理板搭载xilinx fpga。
13.所述数据处理板包括若干高速光纤通信转接口，用于实现控制板与rtds之间的通信。
14.所述若干高速光纤通信转接口包括第一高速光纤通信转接口、第二高速光纤通信转接口、第三高速光纤通信转接口和第四高速光纤通信转接口；第一、第二和第三高速光纤通信转接口为对外光口，分别与rtds通信转接板连接，第四高速光纤通信转接口为对内光口，与控制板连接。
15.所述数据处理板还包括时钟单元和供电单元。
16.所述采样板连接在db37端子上，使控制器与rtds的模拟板通过db37插接。
17.所述采样板输入最大值为16v交流信号。
18.所述采样板在控制器中设置的数量为三个。
19.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
20.通过一种基于aurora协议的高速三光口半实物控制器，包括采样板、开入板、开出板、控制板和数据处理板，使得半实物控制器可以直接和rtds连接，实现控制器和rtds的实时通信，不需要专门的功率放大器和通信相关的冗余光电转换板、通信转接板、供电模块和机箱，简化了控制器的结构和排线布线，降低了控制器的成本。
21.进一步的，通过在数据处理板上搭载xilinx fpga芯片，并且对外拓展多对高速光纤通信转接口，可以支持半实物控制器同时和多个通信接口进行高速通信，提高了半实物控制器和rtds之间的信号传输速度。
22.进一步的，将采样板通过短连线接到db37端子上，控制器和rtds模拟板可以通过db37端子插接，通过高集成的db37端子，可以极大的拓展模拟采样量的传输距离和抗干扰能力，提高了半实物控制器的抗干扰能力、整体集成度和安装速度。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
24.图1为本实用新型的半实物控制器和rtds连接示意图；
25.图2为本实用新型的半实物控制器数据流图；
26.图3为传统电力电子设备半实物测试平台图。
具体实施方式
27.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描
述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
28.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
30.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
32.在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
33.下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
34.参见图1和图2，分别为本实用新型的半实物控制器和rtds连接示意图和半实物控制器数据流图，半实物控制器包括采样板、开入板、开出板、控制板和数据处理板，采样板的输入端与rtds模拟板的输出端连接，输出端与控制板的输入端连接，采样板采样rtds生成的并网点电压、电流和子模块电压等变量，满足现有电力电子设备的采样需求，通过更换运放电路的电阻可以更改采样板的变比，使得相同系统电压对应的数字量一致；开入板的输入端与rtds开出板的输出端连接，输出端与控制板的输入端连接，开入板接收rtds发送的数字开关量，如断路器开断反馈信号等；开出板的输出端与rtds开入板的输入端连接，输入端与控制板的输出端连接，开出板向rtds传输控制器发送的数字开关量，如半实物模型断路器、隔刀和地刀开断信号等；控制板通过数据处理板与rtds通信转接板双向连接，数据处理板是半实物控制器和rtds的交互单元，兼具电力电子设备数据处理和通信转接的功能，包括若干高速光纤通信转接口，其中第一、第二和第三高速光纤通信转接口分别与rtds的通信转接板连接，采用搭载的xilinx fpga硬件资源，通过例化的硬件ip核，实现与rtds之间的aurora通信，数据处理板使用了高可靠和便捷的通信协议匹配功能，通过对aurora ip核参数和协议点位的配置，可以正确收发、解析rtds的数据，实现向rtds的功率开关器件发送脉冲驱动信号，并接受rtds发送的电压、电流和状态信息，第四高速光纤通信转接口和控制板连接，向控制板发送采样得到的电压和电流信号，并接收控制板发送的信号。
35.为了提高半实物控制器的抗干扰能力、整体集成度和安装速度，将采样板通过短连线接到db37端子上，控制器和rtds模拟板可以通过db37端子插接，采用高集成的db37端子，拓展了模拟采样量的传输距离和抗干扰能力。
36.参见图3，为传统电力电子设备半实物测试平台，包括rtds和半实物控制器，通过功率放大器实现rtds模拟板与半实物控制器采样板的连接，采用功率放大器实现对rtds模拟量的转换，模拟量信号经功率放大器转换成可直接和控制器连接的信号。在传统测试平台中，为了实现半实物控制器和rtds光纤aurora通信，首先半实物控制器的脉冲分配板(给功率开关器件igbt发送脉冲驱动信号的板卡)通过光纤和光电转换板连接，光电转换板将脉冲驱动光信号转换成电信号，电信号通过排线连接到通信转接板，通信转接板将电信号汇总并按照aurora协议形成数据帧，通过高速光纤和rtds通信。采用该方式时，半实物控制器需要增加光电转换板、通信转接板、专门的供电模块和机箱，导致半实物控制器的架构复杂，排线较多并且布线困难，而且通过排线传输信号会使系统的抗干扰能力较弱。
37.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。