CN203133511U - 一种触发脉冲闭环电流控制仿真装置 - Google Patents
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Abstract
一种触发脉冲闭环电流控制仿真装置，属于电气测量领域，尤其涉及一种用于高压直流输电设备的直流控制保护系统仿真研究的触发脉冲闭环电流控制仿真测试装置，触发角指令信号端依次通过延迟元件、第一速率限制器和三角函数元件，连接到第一极值选择器；第一极值选择器依次通过第三算术运算元件、第二速率限制器、第四算术运算元件，连接到第五算术运算元件，再依次通过第三速率限制器、第六算术运算元件和第四速率限制器，连接到触发角指令信号端，形成闭环电流控制连接；上下限选择模块连接到第四速率限制器的上下限输入端。该装置可真实地模拟、反映直流控制保护装置的运行状态，为直流控制保护装置的研究或设计提供相应的仿真结果。
Description
技术领域
本实用新型属于电气测量领域，尤其涉及一种用于高压直流输电设备的直流控制保护系统仿真研究的触发脉冲闭环电流控制仿真测试装置。
背景技术
电力需求的不断增长导致了输电系统向长距离、大容量和高稳定性的方向发展。随着各电网区域内的特高压交流输电工程和高压直流输电工程的建设项目不断增加，用电量集中区域的电网呈现出明显的多直流馈入的特高压交直流混联受端电网特征，电网结构紧密，多条交直流线路之间电气距离更加紧密，特高压和超高压交流系统故障后，易引发包含高压直流在内的多条直流同时换相失败，而多回直流的换相失败其恢复过程又将对交流系统产生较大冲击，如果各直流系统的恢复策略配合不当，则还有可能导致多条直流同时发生连续的换相失败，甚至引发直流闭锁。多回直流同时发生双极闭锁，大量潮流大范围转移或将引发系统稳定问题。这种交直流系统间的交互作用给特高压交直流混联受端电网的安全运行带来巨大挑战。
因此，在高压直流输电工程的研究或设计阶段，必须对交直流系统间的交互作用给特高压交直流混联受端电网的稳定性进行试验和仿真，并参照试验和仿真结果，对研究或设计的结果进行验证，对系统的稳定性进行评估。中国实用新型专利“一种多馈入直流输电系统实时数字仿真模型”（实用新型专利号：ZL201210532559.X授权公告号：CN102945004A）公开了多馈入直流输电系统实时数字仿真模型，其包括多个并联的等值超高压直流输电系统，所述超高压直流输电系统包括一次系统实时数字仿真模型和二次系统实时数字仿真模型；所述一次系统实时数字仿真模型包括换流站和直流输电线路，所述换流站设置在直流输电线路的两端；所述二次系统实时数字仿真模型包括换流站控制系统和保护系统，所述换流站控制系统和保护系统与换流站连接，用于控制和保护换流站的运行。通过换流站控制系统和保护系统对换流站运行的控制和保护，避免交流系统故障后易引发多回直流同时故障和多回直流故障及其恢复过程对交流系统产生的冲击。但是，该仿真模型没有涉及触发脉冲闭环电流控制的仿真，无法真实地模拟高压直流输电直流控制保护系统的触发脉冲闭环电流控制运行状态。
实用新型内容
本实用新型的目的是要提供一种触发脉冲闭环电流控制仿真装置，其可真实地模拟反映高压直流输电直流控制保护系统的触发脉冲闭环电流控制状态，为直流控制保护装置的触发脉冲闭环电流控制研究或设计提供相应的仿真结果，解决为直流控制保护装置的触发脉冲闭环电流控制研究或设计提供验证平台的技术问题。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种触发脉冲闭环电流控制仿真装置，设置在直流控制保护系统的换流器触发角控制装置中，用于高压直流输电设备的直流控制保护系统的仿真，其特征在于：
所述的触发脉冲闭环电流控制仿真装置包括延迟元件，第一至第七算术运算元件，第一至第四速率限制器，第一极值选择器，三角函数元件，比例元件，第二极值选择器，第一模式选择开关，积分器和上下限选择模块；触发角指令信号端依次通过所述的延迟元件、第一速率限制器和三角函数元件，连接到所述的第一极值选择器；所述第一极值选择器的输出端，依次通过第三算术运算元件、第二速率限制器、第四算术运算元件，连接到第五算术运算元件的一个输入端，再依次通过第三速率限制器、第六算术运算元件和第四速率限制器，连接到触发角指令信号端，形成闭环电流控制连接；直流电流信号通过所述的第一算术运算元件，连接到第二算术运算元件的一个输入端；整流状态信号端通过第一模式选择开关的控制端，连接到所述的第二算术运算元件的另一个输入端；所述第二算术运算元件的输出端，通过所述的比例元件，连接到与所述积分器的输入端和所述第五算术运算元件的另一个输入端，所述积分器的输出端，连接到所述的第六算术运算元件的另一个输入端；所述上下限选择模块的上下限输出端，分别连接到所述第四速率限制器的上下限输入端。
本实用新型的触发脉冲闭环电流控制仿真装置的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的上下限选择模块包括第二至第五模式选择开关；电压调节信号端和最大触发角信号端，依次通过第二模式选择开关和第三模式选择开关，连接到逆变器最大触发角信号端；电流控制放大器最小信号端和电压调节信号端，依次通过第四模式选择开关和第五模式选择开关，连接到逆变器最小触发角信号端。
本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型的触发脉冲闭环电流控制仿真装置可真实地模拟、反映直流控制保护装置的触发脉冲闭环电流控制运行状态，为直流控制保护装置的研究或设计提供相应的仿真结果；
2.本实用新型的触发脉冲闭环电流控制仿真装置具有跨平台仿真测试的优点，既可以在真实环境以实际元件实现，又可以在虚拟环境中以计算机软件来实现；
附图说明
图1是用于直流控制保护系统的仿真装置的原理框图；
图2是本实用新型的触发脉冲闭环电流控制仿真装置的电路原理图。
以上图中各部件的标号：100-高压直流输电设备，110-交流滤波器投切装置，120-换流变压器，130-晶闸管换流器，200-控制单元，210-角度、电流电压基准值计算装置，220-换流器触发角控制装置，230-触发脉冲产生装置，240-换流变分接头控制装置，250-极功率控制装置，260-过负荷控制装置，270-无功功率控制装置，300-直流系统保护单元，900-运行控制工作站。2211～2217-第一至第七算术运算元件，2220-上下限选择模块，2221～2224-第一至第四速率限制器，2231-第一极值选择器，2232-第二极值选择器，2241～2245-第一至第五模式选择开关，2251-延迟元件，2252-三角函数元件，2253-比例元件，2254-积分器，ALPHA_ORD-触发角指令信号端，ALPHA_MAX-最大触发角信号端，CCA_LIM-电流控制放大器限制信号端，CCA_N_MIN-电流控制放大器最小信号端，INT_MAX-逆变器最大触发角信号端，INT_MIN-逆变器最小触发角信号端，UD_VARC-直流电压和角度参考值，OVL_ORD-过电压限制信号端，RECT-整流状态信号端，VCA_ORD-电压调节信号端。
具体实施方式
为了能更好地理解本实用新型的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步详细描述。
图2展示了本实用新型的触发脉冲闭环电流控制仿真装置的一个实施例，连接在直流控制保护系统的换流器触发角控制装置中，用于高压直流输电设备的直流控制保护系统的仿真。本实用新型的触发脉冲闭环电流控制仿真装置是直流控制保护系统的换流器触发角控制装置220的基本功能单元之一。高压直流输电设备的直流控制保护系统的仿真装置如图1所示。
如图2所示，本实用新型的触发脉冲闭环电流控制仿真装置包括延迟元件2251，第一至第七算术运算元件2211～2217，第一至第四速率限制器2221～2224，第一极值选择器2231，三角函数元件2252，比例元件2253，第二极值选择器2232，第一模式选择开关2241，积分器2254和上下限选择模块2220；触发角指令信号端依次通过延迟元件2251、第一速率限制器2221和三角函数元件2252，连接到第一极值选择器2231；第一极值选择器2231的输出端，依次通过第三算术运算元件2213、第二速率限制器2222、第四算术运算元件2214，连接到第五算术运算元件2215的一个输入端，再依次通过第三速率限制器2223、第六算术运算元件2216和第四速率限制器2224，连接到触发角指令信号端，形成闭环电流控制连接；直流电流信号通过第一算术运算元件2211，连接到第二算术运算元件2212的一个输入端；整流状态信号端通过第一模式选择开关2241的控制端，连接到第二算术运算元件2212的另一个输入端；第二算术运算元件2212的输出端，通过比例元件2253，连接到积分器2254的输入端和第五算术运算元件2215的另一个输入端，积分器2254的输出端，连接到第六算术运算元件2216的另一个输入端；上下限选择模块2220的上下限输出端，分别连接到第四速率限制器2224的上下限输入端。
根据图2所示的本实用新型的触发脉冲闭环电流控制仿真装置的实施例，上下限选择模块2220如图2中的虚线框区域所示，包括第二至第五模式选择开关2242～2245；电压调节信号端VCA_ORD和最大触发角信号端ALPHA_MAX，依次通过第二模式选择开关2242和第三模式选择开关2243，连接到逆变器最大触发角信号端INT_MAX；电流控制放大器最小信号端CCA_N_MIN和电压调节信号端VCA_ORD，依次通过第四模式选择开关2244和第五模式选择开关2245，连接到逆变器最小触发角信号端INT_MIN。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型的技术方案，而并非用作为对本实用新型的限定，任何基于本实用新型的实质精神对以上所述实施例所作的变化、变型，都将落在本实用新型的权利要求的保护范围内。
Claims (2)
1.一种触发脉冲闭环电流控制仿真装置，设置在直流控制保护系统的换流器触发角控制装置中，用于高压直流输电设备的直流控制保护系统的仿真，其特征在于：
所述的触发脉冲闭环电流控制仿真装置包括延迟元件，第一至第七算术运算元件，第一至第四速率限制器，第一极值选择器，三角函数元件，比例元件，第二极值选择器，第一模式选择开关，积分器和上下限选择模块；触发角指令信号端依次通过所述的延迟元件、第一速率限制器和三角函数元件，连接到所述的第一极值选择器；所述第一极值选择器的输出端，依次通过第三算术运算元件、第二速率限制器、第四算术运算元件，连接到第五算术运算元件的一个输入端，再依次通过第三速率限制器、第六算术运算元件和第四速率限制器，连接到触发角指令信号端，形成闭环电流控制连接；直流电流信号通过所述的第一算术运算元件，连接到第二算术运算元件的一个输入端；整流状态信号端通过第一模式选择开关的控制端，连接到所述的第二算术运算元件的另一个输入端；所述第二算术运算元件的输出端，通过所述的比例元件，连接到与所述积分器的输入端和所述第五算术运算元件的另一个输入端，所述积分器的输出端，连接到所述的第六算术运算元件的另一个输入端；所述上下限选择模块的上下限输出端，分别连接到所述第四速率限制器的上下限输入端。
2.根据权利要求1所述的触发脉冲闭环电流控制仿真装置，其特征在于所述的上下限选择模块包括第二至第五模式选择开关；电压调节信号端和最大触发角信号端，依次通过第二模式选择开关和第三模式选择开关，连接到逆变器最大触发角信号端；电流控制放大器最小信号端和电压调节信号端，依次通过第四模式选择开关和第五模式选择开关，连接到逆变器最小触发角信号端。
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