一種混合直流的閉環試驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及直流輸電技術及其閉環試驗裝置，特別涉及一種送端為常規直流，受端為柔性直流的混合直流閉環試驗裝置。
【背景技術】
[0002]在常規直流輸電工程中，廣泛采用基于晶閘管的電網換相換流器(Line-Communicated Converter, LCC)，其特別適用于大容量高電壓遠距離的輸電場合，但對于受端弱系統存在換相失敗的問題。近幾年隨著風力發電等新能源的發展，柔性直流輸電技術得到國內外越來越多專家學者的關注和工程應用。柔性直流采用基于IGBT等全控器件的模塊化多電平換流器(Voltage Source Converter, VSC)，與常規直流相比控制更靈活，特別是不存在換相問題，適用于新能源接入電網以及向無源網絡供電等場合。
[0003]綜合常規直流和柔性直流的優缺點，采用送端為常規直流受端為柔性直流的混合直流，可用于克服常規直流對受端弱系統存在換相失敗的問題。但在實時仿真中，常規直流采用50us大步長仿真，而柔性直流采用2.5us小步長仿真，建立不同仿真步長串聯協調運行的仿真系統，是亟需解決的問題。本實用新型提供一種送端為常規直流受端為柔性直流的混合直流實時仿真系統及其閉環試驗裝置，為研究受端為柔性直流的混合直流系統的控制保護特性，提供了有效的閉環測試平臺。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種受端為柔性直流的混合直流實時仿真系統及其閉環試驗裝置，用于解決常規直流和柔性直流不同仿真步長串聯協調仿真問題，并且所建立的閉環試驗系統可用于混合直流系統的控制保護特性研究及其裝置閉環測試，為研究受端為柔性直流的混合直流系統的控制保護特性提供有效試驗平臺。
[0005]上述目的通過如下技術手段實現:
[0006]9.本實用新型提供一種受端為柔性直流的混合直流的閉環試驗裝置，包括有實時數字仿真器、實時仿真工作站、MMC仿真裝置、MMC閥控裝置、MMC單元控保裝置、10板卡、光電轉換裝置、LCC閥控裝置、LCC單元控保裝置以及混合直流系統協調控制裝置；
[0007]所述實時數字仿真器與實時仿真工作站通過網線連接；
[0008]所述實時數字仿真器與所述10板卡通過光纖連接；
[0009]所述實時數字仿真器、MMC仿真裝置、MMC閥控裝置通過光纖順序
[0010]連接；
[0011 ] 所述MMC閥控裝置、MMC單元控保裝置、混合直流系統協調控制裝
[0012]置通過光纖/電纜順序連接；
[0013]所述10板卡與光電轉換裝置通過電纜連接；
[0014]所述光電轉換裝置與所述LCC閥控裝置通過光纖連接；
[0015]所述LCC閥控裝置、LCC單元控保裝置以及混合直流系統協調控制裝
[0016]置通過光纖/線纜順序連接；
[0017]所述1板卡分別與所述LCC單元控保裝置、MMC單元控保裝置、混合直流系統協調控制裝置通過電纜連接。
[0018]所述實時仿真工作站與實時數字仿真器的PB5處理板卡通過網線連接，用于計算混合直流系統的電氣網絡；所述的實時數字仿真器的PB5板卡分別模擬柔性直流的2.5us小步長仿真，以及常規直流電路的50us大步長仿真。所述兩塊PB5板卡是通過實時數字仿真器的背板通訊，并用光纖連接。
[0019]所述實時數字仿真器中的PB5板卡通過光纖與1板卡相連，用于實現模擬量和數字量信號的輸入輸出；PB5板卡通過光纖與模塊化多電平換流器MMC仿真裝置連接，用于MMC模型仿真；MMC仿真裝置通過光纖與MMC閥控裝置連接，用于實現MMC的子模塊投切控制；MMC閥控裝置通過光纖和電纜與MMC單元控保裝置連接，用于實現柔性直流的控制目標;MMC單元控保裝置通過電纜與1板卡連接，用于模擬量和數字量信號交互。
[0020]所述1板卡通過電纜與光電轉換裝置連接，光電轉換裝置將1板卡輸出的電信號轉成光信號，再通過光纖與常規直流的LCC閥控裝置連接，用于實現12脈動換流器的觸發控制；LCC閥控裝置通過光纖和電纜與LCC單元控保裝置連接，用于實現常規直流的控制目標；LCC單元控保裝置通過電纜與1板卡連接，用于模擬量和數字量信號交互。
[0021 ] 所述MMC單元控保裝置與LCC單元控保裝置通過光纖和電纜與混合直流系統協調控制裝置連接，用于實現送端常規直流與受端柔性直流的混合直流系統的協調控制。
[0022]本實用新型的閉環試驗裝置實施于一種受端為柔性直流的混合直流實時仿真系統，包括有交流系統、交流濾波器、交流母線、交流斷路器、常規直流、柔性直流以及大步長接口線路和小步長接口線路；
[0023]所述交流濾波器并聯于常規直流側的交流母線，所述常規直流和柔性直流的直流側分別通過50us大步長接口線路和2.5us小步長接口線路互聯，交流側通過交流斷路器連接于所述的交流母線上；
[0024]所述常規直流包含有三相三繞組換流變壓器、基于晶閘管的12脈動換流器LCC以及直流電抗器；
[0025]所述三相三繞組換流變壓器通過交流斷路器與交流母線連接；所述12脈動換流器的直流側通過直流電抗器與大步長接口線路連接；所述12脈動換流器的交流側通過兩個6脈動換流單元分別與三相三繞組變壓器二次側的Y繞組和D繞組連接；
[0026]所述6脈動換流單元由三個晶閘管組并聯構成，每個晶閘管組由串聯的兩個晶閘管構成，且兩個6脈動換流電路的連接點并聯有接地刀閘；
[0027]所述柔性直流包含有模塊化多電平換流器MMC、三相雙繞組聯接變壓器、交流斷路器、旁路開關以及啟動電阻；
[0028]所述三相雙繞組聯接變壓器的一次側連接于所述交流斷路器，二次側連接于所述啟動電阻；所述旁路開關并聯于啟動電阻，所述啟動電阻的另一端連接于模塊化多電平換流器MMC的交流側；所述模塊化多電平換流器MMC的直流側通過小步長接口線路與大步長接口線路互聯；
[0029]所述模塊化多電平換流器MMC由三相六個橋臂構成，每個橋臂由一個橋臂電抗器和多個子模塊組成；
[0030]所述子模塊分別包括上下兩個IGBT管、兩個與IGBT管反并聯的二極管以及一個電容器構成；所述上面IGBT管的集電極與下面IGBT管的發射極連接，所述電容器一端與上面IGBT管的發射極連接，所述電容器另一端與下面IGBT管的集電極連接。
[0031]本實用新型提供了一種受端為柔性直流的混合直流閉環試驗裝置，可解決送端為常規直流且受端為柔性直流的混合直流系統，在實時仿真建模中不同仿真步長的協調問題，并且所建立的閉環試驗系統可用于混合直流系統的控制保護特性研究及其裝置閉環測試，裝置間接線簡單，方便實用。
【附圖說明】
[0032]利用附圖對本實用新型作進一步的說明；
[0033]圖1是本實用新型中一種受端為柔性直流的混合直流系統的控制保護閉環試驗裝置的示意圖；
[0034]圖2是本實用新型中一種受端為柔性直流的混合直流實時仿真系統結構圖；
[0035]圖3是常規直流12脈動換流器的拓撲結構圖；
[0036]圖4是柔性直流MMC換流器的拓撲結構圖；
[0037]圖5是MMC換流器中子模塊的拓撲結構圖。
[0038]在圖1至圖5中，包括:
[0039]實時數字仿真器(I)、實時仿真工作站(2)、PB5處理板卡(3)、MMC仿真裝置(4)、MMC閥控裝置(5)、MMC單元控保裝置(6)、1板卡(7)、光電轉換裝置⑶、LCC閥控裝置
(9)、LCC單元控保裝置(10)、混合直流系統協調控制裝置(11);
[0040]交流系統(12)、交流濾波器(13)、交流母線(14)、交流主斷路器(15)、
[0041]常規直流單元(16)、三相三繞組換流變壓器(161)、12脈動換流單元(162)、電抗器(163)、大步長接口線路(17)、小步長接口線路(18);
[0042]柔性直流單元(19)、模塊化多電平換流器MMC(191)、旁路開關(192)、啟動電阻(193)、三相雙繞組聯接變壓器(194);
[0043]6脈動換流器(20)、晶閘管(21)、接地刀閘(22);
[0044]模塊化多電平換流器橋臂(23)、橋臂電抗器(24)、子模塊(25);
[0045]IGBT 管(26)、反并二極管(27)、電容器(28)。
【具體實施方式】
[0046]結合以下實施例對本實用新型作進一步描述。
[0047]實施例
[0048]—種受端為柔性直流的混合直流的閉環試驗裝置，系統結構如圖1所示，包括有實時數字仿真器(I)、實時仿真工作站(2)、PB5處理板卡(3)、MMC仿真裝置(4)、MMC閥控裝置(5) ,MMC單元控保裝置(6)、10板卡(7)、光電轉換裝置⑶、LCC閥控裝置(9)、LCC單元控保裝置(10)、混合直流系統協調控制裝置(11)。
[0049]實時仿真工作站(2)與實時數字仿真器(I)的PB5處理板卡(3)通過網線連接，用于計算混合直流系統的電氣網絡；采用所述的實時數字仿真器(I)的PB5板卡(3)分別模擬柔性直流的2.5us小步長仿真，以及常規直流及其他電路的50us大步長仿真。所述兩塊