CN110112751B - 一种可扩展statcom换流链串联级数的阀控接口系统 - Google Patents

一种可扩展statcom换流链串联级数的阀控接口系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种可扩展STATCOM换流链串联级数的阀控接口系统，包括STACOM控制器，用于接收控制指令并输出第一脉冲信号；脉冲接口模块，用于接收第一脉冲信号，并传递第一脉冲信号至RTDS接口模块；RTDS接口模块，用于接收第一脉冲信号并根据第一脉冲信号确定电容电压和无功电流，且将电容电压传递至脉冲接口模块，将无功电流传递至实时仿真器；实时仿真器，用于接收无功电流并根据无功电流确定交流电压和换流链电流，通过RTDS接口模块将交流电压和换流链电流传递至脉冲接口模块，以便脉冲接口模块将电容电压、交流电压和换流链电流传递至STACOM控制器，以使STACOM控制器输出第二脉冲信号至脉冲接口模块，提高了系统完整性和仿真精确度。

Description

一种可扩展STATCOM换流链串联级数的阀控接口系统
技术领域
本申请涉及STACOM试验平台技术领域，特别是涉及一种可扩展STATCOM换流链串联级数的阀控接口系统。
背景技术
STACOM(Static Synchronous Compensator)，即静止同步补偿器，指由自换相的电力半导体桥式变流器来进行动态无功补偿的装置，可以将自换相桥式电路通过电抗器或者直接并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的位相和幅值或者直接控制其交流测电流，就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿。
STACOM广泛应用于电力系统中，STACOM对提高电网的电压稳定性和无功支撑具有重大意义，为了对实际工程系统的效果进行测试，需要对模拟实际工程的STACOM试验系统进行测试，从而获得实际工程的运行效果。随着电力电子技术的快速发展，在实际工程中STACOM换流链级数越来越多，现有的STACOM试验系统不能准确的模拟出与实际工程中一致的STACOM链接级数，STACOM试验系统采用电缆连接的方式进行连接，接口复杂，并且受限于实时仿真资源，只能通过降低系统的复杂性和实时仿真资源来使STACOM试验系统正常运行，从而对STACOM试验系统进行测试，因此，测试并不完整，STACOM试验系统仿真的准确性也不高。
因此，STACOM试验系统如何模拟出与实际工程一致的换流链链接级数，使得STACOM试验系统测试更加完善，提高STACOM试验系统仿真的准确性。
发明内容
本申请的目的是提供一种可扩展STATCOM换流链串联级数的阀控接口系统，以提高阀控接口系统的测试完整性。
为解决上述技术问题，本申请提供一种可扩展STATCOM换流链串联级数的阀控接口系统，包括：
STACOM控制器，用于接收控制指令并输出第一脉冲信号；
脉冲接口模块，用于接收所述第一脉冲信号，并传递所述第一脉冲信号至RTDS接口模块；
所述RTDS接口模块，用于接收所述第一脉冲信号并根据所述第一脉冲信号确定电容电压和无功电流，且将所述电容电压传递至所述脉冲接口模块，将所述无功电流传递至实时仿真器；
所述实时仿真器，用于接收所述无功电流并根据所述无功电流确定交流电压和换流链电流，且通过所述RTDS接口模块将所述交流电压和所述换流链电流传递至所述脉冲接口模块，以便所述脉冲接口模块将所述电容电压、所述交流电压和所述换流链电流传递至所述STACOM控制器，以使所述STACOM控制器输出第二脉冲信号至所述脉冲接口模块。
可选的，所述脉冲接口模块包括由若干PU模块组成的脉冲转换模块、背板模块和扩展模块；
所述脉冲转换模块，用于接收所述第一脉冲信号，并将所述第一脉冲信号传递至所述背板模块，以便所述背板模块将所述第一脉冲信号传递至所述扩展模块；
所述扩展模块，用于接收所述第一脉冲信号，并传递所述第一脉冲信号至所述RTDS接口模块。
可选的，所述RTDS接口模块包括FPGA模块和DSP模块；
所述FPGA模块，用于接收所述第一脉冲信号并传递所述第一脉冲信号至DSP模块；
所述DSP模块，用于接收所述第一脉冲信号并根据所述第一脉冲信号确定所述电容电压和所述无功电流，且将所述电容电压和所述无功电流发送至所述FPGA模块，以便所述FPGA模块将所述电容电压和所述无功电流分别发送至所述扩展模块和所述实时仿真器。
可选的，所述扩展模块收集所述第一脉冲信号的周期为20微秒。
可选的，所述FPGA模块采用含SFP光电收发接口的VC707开发板与所述实时仿真器连接。
可选的，所述DSP模块确定功率单元串联级数为81级。
可选的，所述背板模块的通信速率在1.6Gbps以上。
可选的，所述STACOM控制器还用于同时输出9路所述第一脉冲信号。
本申请所提供的一种可扩展STATCOM换流链串联级数的阀控接口系统，包括STACOM控制器，用于接收控制指令并输出第一脉冲信号；脉冲接口模块，用于接收所述第一脉冲信号，并传递所述第一脉冲信号至RTDS接口模块；所述RTDS接口模块，用于接收所述第一脉冲信号并根据所述第一脉冲信号确定电容电压和无功电流，且将所述电容电压传递至所述脉冲接口模块，将所述无功电流传递至实时仿真器；所述实时仿真器，用于接收所述无功电流并根据所述无功电流确定交流电压和换流链电流，且通过所述RTDS接口模块将所述交流电压和所述换流链电流传递至所述脉冲接口模块，以便所述脉冲接口模块将所述电容电压、所述交流电压和所述换流链电流传递至所述STACOM控制器，以使所述STACOM控制器输出第二脉冲信号至所述脉冲接口模块。
可见，本申请阀控接口系统中的脉冲接口模块可以接收STACOM控制器的第一脉冲信号，并将第一脉冲信号传递给RTDS接口模块，使RTDS接口模块计算得到电容电压和无功电流，并一方面将电容电压反馈给脉冲接口模块，另一方面将无功电流传递至实时仿真器，实时仿真器根据无功电流计算得到交流电压和换流链电流，并将交流电压和换流链电流反馈给RTDS接口模块，RTDS接口模块进而将交流电压和换流链电流反馈给脉冲接口模块，脉冲接口模块将接收到的电容电压、交流电压和换流链电流传递至STACOM控制器，进而使STACOM控制器输出第二脉冲信号至脉冲接口模块，实现了整个阀控接口系统的闭环和数据交互，提高了测试的完整性以及仿真的精确度。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种可扩展STATCOM换流链串联级数的阀控接口系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
正如背景技术部分所述，现有的阀控接口系统不能准确的模拟出与实际工程中一致的STACOM链接级数，只能通过降低系统的复杂性和实时仿真资源来使阀控接口系统正常运行，从而对阀控接口系统进行测试，因此，测试并不完整，阀控接口系统仿真的准确性也不高。
有鉴于此，本申请提供了一种可扩展STATCOM换流链串联级数的阀控接口系统，也即一种STACOM试验系统，请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种可扩展STATCOM换流链串联级数的阀控接口系统的结构示意图，包括：
STACOM控制器1，用于接收控制指令并输出第一脉冲信号；
具体的，第一脉冲信号为PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)脉冲信号。
脉冲接口模块2，用于接收所述第一脉冲信号，并传递所述第一脉冲信号至RTDS接口模块3；
具体的，所述脉冲接口模块2包括由若干PU模块组成的脉冲转换模块21、背板模块22和扩展模块23；
所述脉冲转换模块21，用于接收所述第一脉冲信号，并将所述第一脉冲信号传递至所述背板模块22，以便所述背板模块22将所述第一脉冲信号传递至所述扩展模块23；所述扩展模块23，用于接收所述第一脉冲信号，并传递所述第一脉冲信号至所述RTDS接口模块3。
可以理解的是，扩展模块23接收到的第一脉冲信号是背板模块22发送而来。
需要说明的是，本实施例中对PU(Pulse Unit，脉冲单元)模块的数量不做具体限定，可自行设置，一个PU模块最多有九个功率单元，对于三相STACOM，可平均分给每相换流链是三个功率单元。
其中，PU模块上设置有收发光口，一对收发光口对应一个功率单元，最多可设置九对收发光口；脉冲转换模块21中的每一个PU模块一端与STACOM控制器1相连，另一端与背板模块22相连；扩展模块23的一端与背板模块22相连，扩展模块23的另一端与RTDS接口模块3相连。背板模块22用于提供通信总线互连、时钟同步和数据交换，并且可以产生同步信号，保持所有功率单元的PWM脉冲信号的同步性。
优选地，在本申请的一个实施例中，所述背板模块22的通信速率在1.6Gbps以上，以最大程度地降低由于通信原因造成的触发延时。
优选地，在本申请的一个实施例中，所述扩展模块23收集所述第一脉冲信号的周期为20微秒，PWM脉冲信号的采样周期为50微秒，将扩展模块23收集第一脉冲信号的周期设为20微秒，可以保证扩展模块23将第一脉冲信号传递至RTDS接口模块3中，避免出现数据延时和通信错误。
所述RTDS接口模块3，用于接收所述第一脉冲信号并根据所述第一脉冲信号确定电容电压和无功电流，且将所述电容电压传递至所述脉冲接口模块2，将所述无功电流传递至实时仿真器4；
其中，RTDS(Real Time Digital Simulator)接口模块用于模拟三相STACOM控制器1的一次功率单元。
具体的，所述RTDS接口模块3包括FPGA模块31和DSP模块32；
所述FPGA模块31，用于接收所述第一脉冲信号并传递所述第一脉冲信号至DSP模块32；
所述DSP模块32，用于接收所述第一脉冲信号并根据所述第一脉冲信号确定所述电容电压和所述无功电流，且将所述电容电压和所述无功电流发送至所述FPGA模块31，以便所述FPGA模块31将所述电容电压和所述无功电流分别发送至所述扩展模块23和所述实时仿真器4。
其中，FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)模块31的第一端与扩展模块23相连，FPGA模块31的第二端与DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)模块32相连，FPGA模块31的第三端与实时仿真器4相连。
具体的，FPGA模块31通过高速串行传输的Aurora协议将电容电压传递至扩展模块23。
优选地，所述DSP模块32确定功率单元串联级数为81级，一相STACOM控制器1的功率单元有27个，三相STACOM控制器1的功率单元便有81个。
需要指出的是，本实施例中对功率单元的类型不做具体限定，可自行选择。例如，功率单元可以为半桥功率单元，或者为全桥拓扑功率单元。功率单元的串联级数即为换流链的串联级数，所以，本申请阀控接口系统中可以模拟与实际工程一致的换流链串联级数可高达81级。
所述实时仿真器4，用于接收所述无功电流并根据所述无功电流确定交流电压和换流链电流，且通过所述RTDS接口模块3将所述交流电压和所述换流链电流传递至所述脉冲接口模块2，以便所述脉冲接口模块2将所述电容电压、所述交流电压和所述换流链电流传递至所述STACOM控制器1，以使所述STACOM控制器1输出第二脉冲信号至所述脉冲接口模块2。
具体的，实时仿真器4计算得到交流电压和换流链电流，并将交流电压和换流链电流传递至FPGA模块31，进而使FPGA模块31将交流电压和换流链电流传递至扩展模块23，扩展模块23再将电容电压、交流电压和换流链电流传递至背板模块22，背板模块22进而传递给脉冲转换模块21，最终传递至STACOM控制器1，STACOM控制器1根据接收到的电容电压、交流电压和换流链电流输出第二脉冲信号至脉冲接口模块2。其中，第二脉冲信号为PWM脉冲信号
本实施例阀控接口系统中的脉冲接口模块2可以接收STACOM控制器1的第一脉冲信号，并将第一脉冲信号传递给RTDS接口模块3，使RTDS接口模块3计算得到电容电压和无功电流，并一方面将电容电压反馈给脉冲接口模块2，另一方面将无功电流传递至实时仿真器4，实时仿真器4根据无功电流计算得到交流电压和换流链电流，并将交流电压和换流链电流反馈给RTDS接口模块3，RTDS接口模块3进而将交流电压和换流链电流反馈给脉冲接口模块2，脉冲接口模块2将接收到的电容电压、交流电压和换流链电流传递至STACOM控制器1，进而使STACOM控制器1输出第二脉冲信号至脉冲接口模块2，实现了整个阀控接口系统的闭环和数据交互，提高了测试的完整性以及仿真的精确度。
在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述FPGA模块31采用含SFP光电收发接口的VC707开发板与所述实时仿真器4连接，传输速率为2Gbit/s，以保证光纤通信的精度和准确性。
在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述STACOM控制器1还用于同时输出9路所述第一脉冲信号。
具体的，STACOM控制器1同时输出9路第一脉冲信号至脉冲转换模块21，每一路第一脉冲信号由00，01，10，11两个bit位来表示一个功率单元的4种开关状态，00和01表示功率单元旁路，01和10表示功率单元正常，一共生成9个功率单元的脉冲信号，完成9路直流过压、直流欠压、载波移相故障、上行通信数据校验故障、下行通信数据校验故障、上行通信中断、下行通信中断等故障的检测，即阀控接口系统还可以完成模拟换流链的旁路功能和控制功能。
需要指出的是，STACOM控制器1正常运行需要至少输出3路PWM脉冲信号，且PWM脉冲信号的路数需要为3的倍数。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上对本申请所提供的一种可扩展STATCOM换流链串联级数的阀控接口系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种可扩展STATCOM换流链串联级数的阀控接口系统，其特征在于，包括：
STATCOM控制器，用于接收控制指令并输出第一脉冲信号；
脉冲接口模块，用于接收所述第一脉冲信号，并传递所述第一脉冲信号至RTDS接口模块；
所述RTDS接口模块，用于接收所述第一脉冲信号并根据所述第一脉冲信号确定电容电压和无功电流，且将所述电容电压传递至所述脉冲接口模块，将所述无功电流传递至实时仿真器；
所述实时仿真器，用于接收所述无功电流并根据所述无功电流确定交流电压和换流链电流，且通过所述RTDS接口模块将所述交流电压和所述换流链电流传递至所述脉冲接口模块，以便所述脉冲接口模块将所述电容电压、所述交流电压和所述换流链电流传递至所述STATCOM控制器，以使所述STATCOM控制器输出第二脉冲信号至所述脉冲接口模块；
其中，所述脉冲接口模块包括由若干PU模块组成的脉冲转换模块、背板模块和扩展模块；
所述脉冲转换模块，用于接收所述第一脉冲信号，并将所述第一脉冲信号传递至所述背板模块，以便所述背板模块将所述第一脉冲信号传递至所述扩展模块；
所述扩展模块，用于接收所述第一脉冲信号，并传递所述第一脉冲信号至所述RTDS接口模块。
2.如权利要求1所述的阀控接口系统，其特征在于，所述RTDS接口模块包括FPGA模块和DSP模块；
所述FPGA模块，用于接收所述第一脉冲信号并传递所述第一脉冲信号至所述DSP模块；
所述DSP模块，用于接收所述第一脉冲信号并根据所述第一脉冲信号确定所述电容电压和所述无功电流，且将所述电容电压和所述无功电流发送至所述FPGA模块，以便所述FPGA模块将所述电容电压和所述无功电流分别发送至所述扩展模块和所述实时仿真器。
3.如权利要求2所述的阀控接口系统，其特征在于，所述扩展模块收集所述第一脉冲信号的周期为20微秒。
4.如权利要求3所述的阀控接口系统，其特征在于，所述FPGA模块采用含SFP光电收发接口的VC707开发板与所述实时仿真器连接。
5.如权利要求4所述的阀控接口系统，其特征在于，所述DSP模块确定功率单元串联级数为81级。
6.如权利要求5所述的阀控接口系统，其特征在于，所述背板模块的通信速率在1.6Gbps以上。
7.如权利要求1至6任一项所述的阀控接口系统，其特征在于，所述STATCOM控制器还用于同时输出9路所述第一脉冲信号。
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