一种柔性直流输电换流器的动态模拟平台的利记博彩app

本实用新型涉及一种柔性直流输电换流器试验，具体为一种柔性直流输电换流器的动态模拟平台。

背景技术：

由于柔性直流输电换流器的复杂性，很多问题仅靠理论分析是不够的，只有把理论分析和科学实验结合起来，才能得到正确的结论。柔性直流输电换流器的实验研究可在实际的电力电子装置(一般称原型)。在原型上进行实验研究，往往受高压系统的安全、可靠运行的限制。如短路实验等一般不能在原型系统进行；同时，这种方法投资大，体积大，方案、参数调整困难，试验实施速度慢。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种柔性直流输电换流器的动态模拟平台，投资小，参数调整方便，试验速度快。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种柔性直流输电换流器的动态模拟平台，包括采用背靠背方式连接的第一换流器和第二换流器、测量单元、两套高速通信模块和两套RTDS仿真系统；第一换流器和第二换流器均为柔性直流输电换流器；所述第一换流器和第二换流器均包括控制保护系统、换流器主电路和功率单元；所述换流器主电路包括连接380V母线上的主空开，以及连接在主空开另一端的电压传感器和两个并联支路；一个支路包括依次连接的第一支路空开、上电电阻、电流互感器和电抗器，上电电阻上并联有接触器；另一支路包括依次连接的第二支路空开和变压器；两个并联支路的输出端均连接功率单元；第一换流器和第二换流器的换流器主电路输出端连接点之间设置有串联的滤波电容C1和滤波电容C2，滤波电容C1和滤波电容C2的连接点接地；所述控制保护系统经供电空开连接主空开供电；控制保护系统的输入端连接电压传感器和电流互感器，输出端分别连接接触器和功率单元；所述高速通信模块用于控制保护系统与RTDS仿真系统的连接和高速通信，高速通信模块包括VME桥接芯片和FPGA，以及与RTDS仿真系统连接的高速光纤收发单元；FPGA采用第一PCIE接口与所述光纤收发单元连接，采用第二PCIE接口与VME桥接芯片连接；VME桥接芯片采用VME总线与控制保护系统连接进行数据传输。

优选的，第一换流器中的功率单元分别设置在第一功率柜和第二功率柜中，其功率单元对应的换流器主电路、控制保护系统和高速通信模块均设置在第一控制柜中。

进一步，第二换流器中的功率单元分别设置在第三功率柜和第四功率柜中，其功率单元对应的换流器主电路、控制保护系统和高速通信模块均设置在第二控制柜中。

再进一步，还包括连接在控制保护系统上的上位机、数据存储单元和数据显示单元；数据存储单元和数据显示单元设置在对应的第一控制柜和第二控制柜中。

优选的，还包括用于采集换流器运行状态发送给控制保护系统的测量单元；所述测量单元包括功率单元电压传感器、功率单元电流传感器和温度传感器；在第一功率柜、第二功率柜、第三功率柜和第四功率柜中均设置有功率单元电压传感器、功率单元电流传感器和温度传感器。

优选的，所述功率单元采用包括MMC全桥或半桥结构的IGBT及驱动保护电路。

优选的，所述换流器主电路的参数以300kV:380V为系数等比例缩小原型中对应换流器主电路参数。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型通过分别设置的两套高速通信模块和两套RTDS仿真系统，对背靠背方式连接的第一换流器和第二换流器分别进行模拟和控制，利用对应设置在控制保护系统中的VME总线架构的高速通信模块，可通过高速光纤与RTDS实时仿真系统互联，实现半实物联合试验。本实用进行采用对称设计，两个RTDS控制层可以分别设置为发送功率送端和接收端，或模拟系统故障等，比实物平台增加可靠性和灵活性。

进一步的，本实用新型将背靠背柔性直流输电换流器各参数和变量按比例缩小，表示的数值与原型相等。在动态模拟中，模型和原型的物理现象有相同的时间标尺，即模型和原型各元件的时间常数，例如直流电容C1、C2的充电回路的时间常数Td，以秒为单位相等。在380V动态模拟平台所做动态模拟试验的结果，可得出300kV或其他电压等级背靠背柔性直流输电换流器等效试验结论。

附图说明

图1是本实用新型实例中所述动态平台换流器电路的电气示意图；

图2是本实用新型实例中所述动态平台结构示意图。

图3是本实用新型实例中所述动态平台的结构原理框图。

图中，第一控制柜1、第一功率柜2、第二功率柜3、第三功率柜4、第四功率柜5、第二控制柜6。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

如图1、图2和图3所示，本实用新型一种柔性直流输电换流器的动态模拟平台包括，背靠背连接的两套柔性直流输电换流器、测量单元、两套高速通信模块和两套RTDS仿真系统。其中两套柔性直流输电换流器以下称换流器。

所述换流器包括控制保护系统、换流器电路和功率单元。所述换流器电路参数按照300kV:380V将原型中对应参数等比例缩小；所述换流器主电路和功率单元按图1中顺序连接在380V母线上。

如图1所示，以左侧为例，换流器主电路包括连接380V母线上的主空开QF1，以及连接在主空开QF1另一端的电压传感器PT1-PT3和两个并联支路；一个支路包括依次连接的第一支路空开QF2、上电电阻R1-R3、电流互感器CT1-CT3和电抗器L1，上电电阻上并联有接触器KM1；另一支路包括依次连接的第二支路空开QF3和变压器T1；两个并联支路的输出端均连接功率单元SMCAU11-SMCAU1n；第一换流器和第二换流器的换流器主电路输出端连接点之间设置有串联的滤波电容C1和滤波电容C2，滤波电容C1和滤波电容C2的连接点接地；

控制保护系统经供电空开QF4连接主空开QF1供电；控制保护系统的输入端连接电压传感器PT1-PT3和电流互感器CT1-CT3，输出端分别连接接触器KM1和功率单元。

其中，测量单元包括功率单元电压传感器、功率单元电流传感器和温度传感器；用于采集换流器运行状态发送给控制保护系统，在第一功率柜2、第二功率柜3、第三功率柜4和第四功率柜5中均设置有功率单元电压传感器、功率单元电流传感器和温度传感器。

高速通信模块用于柔性直流输电换流器的控制保护系统与RTDS仿真系统连接并实现高速通信，其包括采用VME总线与控制保护系统数据传输的VME桥接芯片，与所述RTDS仿真系统连接的高速光纤收发单元，以及FPGA；FPGA采用第一PCIE接口与所述光纤收发单元连接，采用第二PCIE接口与VME桥接芯片连接。所述RTDS仿真系统用于与换流器的控制保护系统实现半实物联合试验。所述RTDS中建立控制层模型，可配合验证换流器不同部件功能。

在实施例中，动态模拟平台包括控制柜和功率柜。控制柜包括人机界面HMI、控制保护系统的机箱、PLC、变压器和一次设备；功率柜中包括若干个功率单元和测量单元中的电参数采集元件。控制保护系统的机箱将柔性直流输电换流站级控制器和阀基电子设备控制器合二为一，包含二者的拓扑结构、控制保护算法、通讯方式和对外接口。

功率柜中功率单元的数量和每个功率柜中功率单元的数量可根据需要调整，控制柜中控制保护机箱需相应调整对应的通信光纤数量。每个功率单元都包含IGBT器件和IGBT驱动保护电路，IGBT可组成MMC全桥结构或半桥结构。

动态模拟平台主电路参数以300kV:380V为系数等比例缩小。每个柔性直流输电换流器仅需要各自一路380V低压交流电源即可实现整个柔性直流输电动态模拟平台换流器主电路和控制电源的供电，电源输入范围220V～1140V。

动态模拟平台分为背靠背的两部分，称为换流站A和换流站B。换流站A设计为能量输送端，从380V电源获取能量；换流站B设计为能量接收端，从直流母线获取能量，并回馈至380V电源。

每一换流站的控制保护系统，可独立实现一个换流站的调节控制和通讯功能，主要包括CPU板、时钟板、外部通讯板、内部通讯板等。

每个系统也可以各自包含两套控制保护系统组成双冗余。冗余的两个控制保护系统功能完全相同，之间通过两个内部通讯板互通健康信号，并通过外部通讯板被操作层监控。经过内部冗余切换逻辑，将两套系统置于一套运行、另一套备用的状态。

动态模拟平台控制保护机箱可通过配置高速通信模块与RTDS仿真系统中建立的控制层对接，实现半实物联合试验。

使用时，如图3所示，两个独立RTDS仿真系统中分别建立控制层模型，执行柔性直流输电控制算法，将电压给定值和控制指令通过高速通信模块发送给变频器的控制保护系统，控制保护系统系统执行RTDS仿真系统指令对柔性直流输电变流器进行控制。同时，控制保护系统还将直流母线、功率单元电压和变流器运行状态信息通过高速通信模块反馈给RTDS仿真系统。可见，此时的控制保护系统不再具有控制功能，只具有指令执行和数据传输功能。

高速通信模块采用FPGA为处理器，通过VME协议转换芯片将控制保护系统的VME总线转换成PCIE串行通信协议，再由FPGA软件实现协议转换，转换成PCIE、SRIO、AURORA、工业以太网等高速串行通信协议，经光纤收发单元转换成光信号与RTDS系统通信。

该低压动态模拟平台通过现有技术中的软件控制，可实现以下验证：

动态模拟平台可实现器件串联两电平、模块化多电平(MMC)和级联两电平(CTL)等各种拓扑的柔性直流输电换流器的试验验证。

动态模拟平台可实现系统级控制、换流站级控制、阀基电子设备级控制和子模块级控制等柔性直流输电各级控制算法的试验验证。

动态模拟平台可实现定直流电压控制、定功率控制和定交流电压控制等柔性直流输电换流器级控制算法的试验验证。

动态模拟平台可实现最近电平逼近调制和载波移相调制等柔性直流输电换流器调制策略的试验验证。

动态模拟平台可实现柔性直流输电换流器系统级、阀基电子设备级和功率单元级故障监测和故障保护策略的试验验证。

动态模拟平台可实现柔性直流输电换流器各级损耗、效率、散热效果等试验验证。

对于本实用新型各个实施例中所阐述的平台，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。