CN204790351U - 一种混合直流的闭环试验装置 - Google Patents
一种混合直流的闭环试验装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN204790351U CN204790351U CN201520244812.0U CN201520244812U CN204790351U CN 204790351 U CN204790351 U CN 204790351U CN 201520244812 U CN201520244812 U CN 201520244812U CN 204790351 U CN204790351 U CN 204790351U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mmc
- direct current
- lcc
- closed loop
- board
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Rectifiers (AREA)
Abstract
本实用新型提供一种混合直流的闭环试验装置，包括实时数字仿真器、实时仿真工作站、MMC仿真装置、MMC阀控装置、MMC单元控保装置、IO板卡、光电转换装置、LCC阀控装置、LCC单元控保装置以及混合直流系统协调控制装置；利用场合为模拟混合直流仿真系统，包括送端为常规直流，受端为柔性直流、交流系统、交流滤波器、交流母线、交流断路器以及连接常规直流和柔性直流的大步长接口线路和小步长接口线路；本实用新型解决了送端为常规直流且受端为柔性直流的混合直流系统，在实时仿真建模中不同仿真步长的协调问题，并且所建立闭环试验系统可用于混合直流系统的控制保护特性研究及其装置闭环测试，装置间接线简单，方便实用。
Description
技术领域
本实用新型涉及直流输电技术及其闭环试验装置，特别涉及一种送端为常规直流，受端为柔性直流的混合直流闭环试验装置。
背景技术
在常规直流输电工程中，广泛采用基于晶闸管的电网换相换流器(Line-CommunicatedConverter,LCC)，其特别适用于大容量高电压远距离的输电场合，但对于受端弱系统存在换相失败的问题。近几年随着风力发电等新能源的发展，柔性直流输电技术得到国内外越来越多专家学者的关注和工程应用。柔性直流采用基于IGBT等全控器件的模块化多电平换流器(VoltageSourceConverter,VSC)，与常规直流相比控制更灵活，特别是不存在换相问题，适用于新能源接入电网以及向无源网络供电等场合。
综合常规直流和柔性直流的优缺点，采用送端为常规直流受端为柔性直流的混合直流，可用于克服常规直流对受端弱系统存在换相失败的问题。但在实时仿真中，常规直流采用50us大步长仿真，而柔性直流采用2.5us小步长仿真，建立不同仿真步长串联协调运行的仿真系统，是亟需解决的问题。本实用新型提供一种送端为常规直流受端为柔性直流的混合直流实时仿真系统及其闭环试验装置，为研究受端为柔性直流的混合直流系统的控制保护特性，提供了有效的闭环测试平台。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种受端为柔性直流的混合直流实时仿真系统及其闭环试验装置，用于解决常规直流和柔性直流不同仿真步长串联协调仿真问题，并且所建立的闭环试验系统可用于混合直流系统的控制保护特性研究及其装置闭环测试，为研究受端为柔性直流的混合直流系统的控制保护特性提供有效试验平台。
上述目的通过如下技术手段实现：
9.本实用新型提供一种受端为柔性直流的混合直流的闭环试验装置，包括有实时数字仿真器、实时仿真工作站、MMC仿真装置、MMC阀控装置、MMC单元控保装置、IO板卡、光电转换装置、LCC阀控装置、LCC单元控保装置以及混合直流系统协调控制装置；
所述实时数字仿真器与实时仿真工作站通过网线连接；
所述实时数字仿真器与所述IO板卡通过光纤连接；
所述实时数字仿真器、MMC仿真装置、MMC阀控装置通过光纤顺序
连接；
所述MMC阀控装置、MMC单元控保装置、混合直流系统协调控制装
置通过光纤/电缆顺序连接；
所述IO板卡与光电转换装置通过电缆连接；
所述光电转换装置与所述LCC阀控装置通过光纤连接；
所述LCC阀控装置、LCC单元控保装置以及混合直流系统协调控制装
置通过光纤/线缆顺序连接；
所述IO板卡分别与所述LCC单元控保装置、MMC单元控保装置、混合直流系统协调控制装置通过电缆连接。
所述实时仿真工作站与实时数字仿真器的PB5处理板卡通过网线连接，用于计算混合直流系统的电气网络；所述的实时数字仿真器的PB5板卡分别模拟柔性直流的2.5us小步长仿真，以及常规直流电路的50us大步长仿真。所述两块PB5板卡是通过实时数字仿真器的背板通讯，并用光纤连接。
所述实时数字仿真器中的PB5板卡通过光纤与IO板卡相连，用于实现模拟量和数字量信号的输入输出；PB5板卡通过光纤与模块化多电平换流器MMC仿真装置连接，用于MMC模型仿真；MMC仿真装置通过光纤与MMC阀控装置连接，用于实现MMC的子模块投切控制；MMC阀控装置通过光纤和电缆与MMC单元控保装置连接，用于实现柔性直流的控制目标；MMC单元控保装置通过电缆与IO板卡连接，用于模拟量和数字量信号交互。
所述IO板卡通过电缆与光电转换装置连接，光电转换装置将IO板卡输出的电信号转成光信号，再通过光纤与常规直流的LCC阀控装置连接，用于实现12脉动换流器的触发控制；LCC阀控装置通过光纤和电缆与LCC单元控保装置连接，用于实现常规直流的控制目标；LCC单元控保装置通过电缆与IO板卡连接，用于模拟量和数字量信号交互。
所述MMC单元控保装置与LCC单元控保装置通过光纤和电缆与混合直流系统协调控制装置连接，用于实现送端常规直流与受端柔性直流的混合直流系统的协调控制。
本实用新型的闭环试验装置实施于一种受端为柔性直流的混合直流实时仿真系统，包括有交流系统、交流滤波器、交流母线、交流断路器、常规直流、柔性直流以及大步长接口线路和小步长接口线路；
所述交流滤波器并联于常规直流侧的交流母线，所述常规直流和柔性直流的直流侧分别通过50us大步长接口线路和2.5us小步长接口线路互联，交流侧通过交流断路器连接于所述的交流母线上；
所述常规直流包含有三相三绕组换流变压器、基于晶闸管的12脉动换流器LCC以及直流电抗器；
所述三相三绕组换流变压器通过交流断路器与交流母线连接；所述12脉动换流器的直流侧通过直流电抗器与大步长接口线路连接；所述12脉动换流器的交流侧通过两个6脉动换流单元分别与三相三绕组变压器二次侧的Y绕组和D绕组连接；
所述6脉动换流单元由三个晶闸管组并联构成，每个晶闸管组由串联的两个晶闸管构成，且两个6脉动换流电路的连接点并联有接地刀闸；
所述柔性直流包含有模块化多电平换流器MMC、三相双绕组联接变压器、交流断路器、旁路开关以及启动电阻；
所述三相双绕组联接变压器的一次侧连接于所述交流断路器，二次侧连接于所述启动电阻；所述旁路开关并联于启动电阻，所述启动电阻的另一端连接于模块化多电平换流器MMC的交流侧；所述模块化多电平换流器MMC的直流侧通过小步长接口线路与大步长接口线路互联；
所述模块化多电平换流器MMC由三相六个桥臂构成，每个桥臂由一个桥臂电抗器和多个子模块组成；
所述子模块分别包括上下两个IGBT管、两个与IGBT管反并联的二极管以及一个电容器构成；所述上面IGBT管的集电极与下面IGBT管的发射极连接，所述电容器一端与上面IGBT管的发射极连接，所述电容器另一端与下面IGBT管的集电极连接。
本实用新型提供了一种受端为柔性直流的混合直流闭环试验装置，可解决送端为常规直流且受端为柔性直流的混合直流系统，在实时仿真建模中不同仿真步长的协调问题，并且所建立的闭环试验系统可用于混合直流系统的控制保护特性研究及其装置闭环测试，装置间接线简单，方便实用。
附图说明
利用附图对本实用新型作进一步的说明；
图1是本实用新型中一种受端为柔性直流的混合直流系统的控制保护闭环试验装置的示意图；
图2是本实用新型中一种受端为柔性直流的混合直流实时仿真系统结构图；
图3是常规直流12脉动换流器的拓扑结构图；
图4是柔性直流MMC换流器的拓扑结构图；
图5是MMC换流器中子模块的拓扑结构图。
在图1至图5中，包括：
实时数字仿真器(1)、实时仿真工作站(2)、PB5处理板卡(3)、MMC仿真装置(4)、MMC阀控装置(5)、MMC单元控保装置(6)、IO板卡(7)、光电转换装置(8)、LCC阀控装置(9)、LCC单元控保装置(10)、混合直流系统协调控制装置(11)；
交流系统(12)、交流滤波器(13)、交流母线(14)、交流主断路器(15)、
常规直流单元(16)、三相三绕组换流变压器(161)、12脉动换流单元(162)、电抗器(163)、大步长接口线路(17)、小步长接口线路(18)；
柔性直流单元(19)、模块化多电平换流器MMC(191)、旁路开关(192)、启动电阻(193)、三相双绕组联接变压器(194)；
6脉动换流器(20)、晶闸管(21)、接地刀闸(22)；
模块化多电平换流器桥臂(23)、桥臂电抗器(24)、子模块(25)；
IGBT管(26)、反并二极管(27)、电容器(28)。
具体实施方式
结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。
实施例
一种受端为柔性直流的混合直流的闭环试验装置，系统结构如图1所示，包括有实时数字仿真器(1)、实时仿真工作站(2)、PB5处理板卡(3)、MMC仿真装置(4)、MMC阀控装置(5)、MMC单元控保装置(6)、IO板卡(7)、光电转换装置(8)、LCC阀控装置(9)、LCC单元控保装置(10)、混合直流系统协调控制装置(11)。
实时仿真工作站(2)与实时数字仿真器(1)的PB5处理板卡(3)通过网线连接，用于计算混合直流系统的电气网络；采用所述的实时数字仿真器(1)的PB5板卡(3)分别模拟柔性直流的2.5us小步长仿真，以及常规直流及其他电路的50us大步长仿真。所述两块PB5板卡(3)是通过实时数字仿真器(1)的背板通讯，并用光纤连接。
实时数字仿真器(1)中的PB5板卡(3)通过光纤与IO板卡(7)相连，用于实现模拟量和数字量信号的输入输出；PB5板卡(3)通过光纤与模块化多电平换流器MMC仿真装置(4)连接，用于MMC模型仿真；MMC仿真装置(4)通过光纤与MMC阀控装置(5)连接，用于实现MMC的子模块投切控制；MMC阀控装置(5)通过光纤和电缆与MMC单元控保装置(6)连接，用于实现柔性直流的控制目标；MMC单元控保装置(6)通过电缆与IO板卡(7)连接，用于模拟量和数字量信号交互；
IO板卡(7)通过电缆与光电转换装置(8)连接，光电转换装置(8)将IO板卡(7)输出的电信号转成光信号，再通过光纤与常规直流的LCC阀控装置(9)连接，用于实现12脉动换流器的触发控制；LCC阀控装置(9)通过光纤和电缆与LCC单元控保装置(10)连接，用于实现常规直流的控制目标；LCC单元控保装置(10)通过电缆与IO板卡(7)连接，用于模拟量和数字量信号交互；
所述MMC单元控保装置(6)与LCC单元控保装置(10)通过光纤和电缆与混合直流系统协调控制装置(11)连接，用于实现送端常规直流与受端柔性直流的混合直流系统的协调控制。
受端为柔性直流的混合直流实时仿真系统：
包括有交流系统(12)、交流滤波器(13)、交流母线(14)、交流断路器(15)、常规直流单元(16)、大步长接口线路(17)、小步长接口线路(18)以及柔性直流单元(19)；
交流滤波器(13)并联于常规直流侧的交流母线(15)，所述常规直流单元(16)和柔性直流单元(19)的直流侧分别通过50us大步长接口线路(17)和2.5us小步长接口线路(18)互联，交流侧通过交流断路器(15)连接于所述的交流母线上(14)；
常规直流单元(16)包含有三相三绕组换流变压器(161)、基于晶闸管的12脉动换流器LCC(162)以及直流电抗器(163)；
三相三绕组换流变压器(161)通过交流断路器(15)与交流母线(14)连接；所述12脉动换流器(162)的直流侧通过直流电抗器(163)与大步长接口线路(17)连接；所述12脉动换流器(162)的交流侧通过两个6脉动换流单元(20)分别与三相三绕组变压器(161)二次侧的Y绕组和D绕组连接；
所述6脉动换流单元(20)由三个晶闸管组并联构成，每个晶闸管组由串联的两个晶闸管(21)构成，且两个6脉动换流电路的连接点并联有接地刀闸(22)；
所述柔性直流单元(19)包含有模块化多电平换流器MMC(191)、旁路开关(192)、启动电阻(193)以及三相双绕组联接变压器(194)；
所述三相双绕组联接变压器(194)的一次侧连接于所述交流断路器(15)，二次侧连接于所述启动电阻(193)；所述旁路开关(192)并联于启动电阻(193)，所述启动电阻(193)的另一端连接于模块化多电平换流器MMC(191)的交流侧。所述模块化多电平换流器MMC(191)的直流侧通过小步长接口线路(18)与大步长接口线路(17)互联；
所述模块化多电平换流器MMC(191)由三相六个桥臂(23)构成，每个桥臂(23)由一个桥臂电抗器(24)和多个子模块(25)串联组成；
所述子模块(25)分别包括上下两个IGBT管(26)、两个与IGBT管反并联的二极管(27)以及一个电容器(28)构成；上面IGBT管的集电极与下面IGBT管的发射极连接，电容器(28)一端与上面IGBT管的发射极连接，所述电容器(28)另一端与下面IGBT管的集电极连接。
本实施例中的混合直流实时仿真系统，是由送端为基于晶闸管的常规直流，受端为基于IGBT的柔性直流构成的，在实时仿真建模中解决了不同仿真步长的协调问题。通过结合常规直流和柔性直流的优缺点，避免受端为弱系统时发生换相失败，并可通过柔性直流向受端无源网络供电。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
Claims (8)
1.一种混合直流的闭环试验装置，其特征在于：所述混合直流的闭环试验装置包括：实时数字仿真器、实时仿真工作站、MMC仿真装置、MMC阀控装置、MMC单元控保装置、IO板卡、光电转换装置、LCC阀控装置、LCC单元控保装置以及混合直流系统协调控制装置；
所述实时数字仿真器与实时仿真工作站通过网线连接；
所述实时数字仿真器与所述IO板卡通过光纤连接；
所述实时数字仿真器、MMC仿真装置、MMC阀控装置通过光纤顺序连接；
所述MMC阀控装置、MMC单元控保装置、混合直流系统协调控制装置通过光纤/电缆顺序连接；
所述IO板卡与光电转换装置通过电缆连接；
所述光电转换装置与所述LCC阀控装置通过光纤连接；
所述LCC阀控装置、LCC单元控保装置以及混合直流系统协调控制装置通过光纤/线缆顺序连接；
所述IO板卡分别与所述LCC单元控保装置、MMC单元控保装置、混合直流系统协调控制装置通过电缆连接。
2.根据权利要求1所述的闭环试验装置，其特征在于：所述实时仿真工作站与实时数字仿真器均包括有PB5处理板卡，所述两块PB5处理板卡通过网线连接，用于计算混合直流系统的电气网络；
所述PB5处理板卡分别模拟柔性直流的2.5us小步长仿真，以及常规直流电路的50us大步长仿真；所述两块PB5板卡是通过实时数字仿真器的背板通讯，并用光纤连接。
3.根据权利要求2所述的闭环试验装置，其特征在于：所述实时数字仿真器中的PB5板卡通过光纤与IO板卡相连，用于实现模拟量和数字量信号的输入输出；PB5板卡通过光纤与模块化多电平换流器MMC仿真装置连接，用于MMC模型仿真；MMC仿真装置通过光纤与MMC阀控装置连接，用于实现MMC的子模块投切控制；MMC阀控装置通过光纤和电缆与MMC单元控保装置连接，用于实现柔性直流的控制目标；MMC单元控保装置通过电缆与IO板卡连接，用于模拟量和数字量信号交互；
所述MMC仿真装置为模块化多电平换流器MMC仿真装置。
4.根据权利要求3所述的闭环试验装置，其特征在于：所述闭环试验装置还包括基于晶闸管的12脉动换流器LCC。
5.根据权利要求4所述的闭环试验装置，其特征在于：所述IO板卡通过电缆与光电转换装置连接，光电转换装置将IO板卡输出的电信号转成光信号，再通过光纤与常规直流的LCC阀控装置连接，用于实现所述12脉动换流器LCC的触发控制；LCC阀控装置通过光纤和电缆与LCC单元控保装置连接，用于实现常规直流的控制目标；LCC单元控保装置通过电缆与IO板卡连接，用于模拟量和数字量信号交互。
6.根据权利要求5所述的闭环试验装置，其特征在于：所述MMC单元控保装置与LCC单元控保装置通过光纤和电缆与混合直流系统协调控制装置连接，用于实现送端常规直流与受端柔性直流的混合直流系统的协调控制。
7.根据权利要求6所述的闭环试验装置，其特征在于：所述柔性直流包含有模块化多电平换流器MMC、三相双绕组联接变压器、交流断路器、旁路开关以及启动电阻；
所述三相双绕组联接变压器的一次侧连接于所述交流断路器，二次侧连接于所述启动电阻；所述旁路开关并联于启动电阻，所述启动电阻的另一端连接于模块化多电平换流器MMC的交流侧；所述模块化多电平换流器MMC的直流侧通过小步长接口线路与大步长接口线路互联。
8.根据权利要求7所述的闭环试验装置，其特征在于：模块化多电平换流器MMC由三相六个桥臂构成，每个桥臂由一个桥臂电抗器和多个子模块组成；
所述子模块分别包括第一IGBT管、第二IGBT管、与第一IGBT管反并联的第一二极管、与第二IGBT管反并联的第二二极管以及电容器构成；所述第一IGBT管的集电极与第二IGBT管的发射极连接，所述电容器一端与第一IGBT管的发射极连接，所述电容器另一端与第二IGBT管的集电极连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520244812.0U CN204790351U (zh) | 2015-04-21 | 2015-04-21 | 一种混合直流的闭环试验装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520244812.0U CN204790351U (zh) | 2015-04-21 | 2015-04-21 | 一种混合直流的闭环试验装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN204790351U true CN204790351U (zh) | 2015-11-18 |
Family
ID=54530364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201520244812.0U Active CN204790351U (zh) | 2015-04-21 | 2015-04-21 | 一种混合直流的闭环试验装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN204790351U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105896558A (zh) * | 2016-04-26 | 2016-08-24 | 中国电力科学研究院 | 一种基于vsc的upfc机电暂态模块化建模方法 |
| CN106707796A (zh) * | 2017-02-28 | 2017-05-24 | 北京西威清拓变流技术有限公司 | 一种柔性直流换流器混合仿真物理模拟装置 |
| CN110673508A (zh) * | 2019-09-02 | 2020-01-10 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种适用多种场景的闭环试验平台的搭建方法及装置 |
-
2015
- 2015-04-21 CN CN201520244812.0U patent/CN204790351U/zh active Active
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105896558A (zh) * | 2016-04-26 | 2016-08-24 | 中国电力科学研究院 | 一种基于vsc的upfc机电暂态模块化建模方法 |
| CN105896558B (zh) * | 2016-04-26 | 2022-03-18 | 中国电力科学研究院 | 一种基于vsc的upfc机电暂态模块化建模方法 |
| CN106707796A (zh) * | 2017-02-28 | 2017-05-24 | 北京西威清拓变流技术有限公司 | 一种柔性直流换流器混合仿真物理模拟装置 |
| CN106707796B (zh) * | 2017-02-28 | 2023-09-29 | 北京西威清拓变流技术有限公司 | 一种柔性直流换流器混合仿真物理模拟装置 |
| CN110673508A (zh) * | 2019-09-02 | 2020-01-10 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种适用多种场景的闭环试验平台的搭建方法及装置 |
| CN110673508B (zh) * | 2019-09-02 | 2023-04-14 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种适用多种场景的闭环试验平台的搭建方法及装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104914734B (zh) | 一种混合直流闭环试验系统及实现方法 | |
| US11791632B2 (en) | High-frequency uncontrolled rectifier-based DC transmission system for offshore wind farm | |
| CN103337972B (zh) | 一种混合型换流器及风力发电系统 | |
| CN103268117B (zh) | 基于rtds的mmc柔性直流控制装置试验系统及方法 | |
| CN106911132B (zh) | 基于mmc的分布式潮流控制器的控制系统及建模方法 | |
| CN206920842U (zh) | 一种多端混合直流输电中控制保护装置的测试系统 | |
| CN102736028B (zh) | 移动式风电机组高低电压穿越测试装置 | |
| CN104330980A (zh) | 一种基于rt-lab的微电网仿真测试系统 | |
| CN104052026A (zh) | 用于模块化多电平换流器的子模块拓扑及其应用 | |
| CN102013691A (zh) | 一种基于mmc模块化多电平逆变器的无变压器电池储能拓扑结构 | |
| CN107196537B (zh) | 模拟同步发电机特性和谐波电压发生的装置及控制方法 | |
| CN108663946A (zh) | 一种多端混合直流输电中控制保护装置的测试方法及系统 | |
| CN204424920U (zh) | 基于lcc与mmc并联的混合直流系统拓扑结构及其实时仿真设备 | |
| CN104950694A (zh) | 一种联合rtds和rt-lab的mmc仿真系统 | |
| CN204790351U (zh) | 一种混合直流的闭环试验装置 | |
| CN109407035A (zh) | 一种基于mosfet管的大电流发生系统 | |
| CN102244466A (zh) | 电压跌落发生装置 | |
| CN103986152B (zh) | 柔性直流换流站联结区和阀厅配电装置的布置方法 | |
| CN102013690A (zh) | 一种基于mmc模块化多电平的无变压器电感储能拓扑结构 | |
| CN104796025A (zh) | 一种模块化多电平换流器子模块拓扑结构 | |
| CN108918998B (zh) | 一种mmc功率模块控制保护闭环测试方法及系统 | |
| CN105186550A (zh) | 一种改进型模块化多电平换流器子模块拓扑 | |
| Whitehouse et al. | A new simulator laboratory for research and development of VSC HVDC topologies and control algorithms | |
| CN112557704A (zh) | 一种可灵活组态的交直流混联配电网架及真型试验系统 | |
| Mitra et al. | Dynamic performance study of a HVDC grid using real-time digital simulator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210603 Address after: 510670 3rd, 4th and 5th floors of building J1 and 3rd floor of building J3, No.11 Kexiang Road, Science City, Luogang District, Guangzhou City, Guangdong Province Patentee after: China Southern Power Grid Research Institute Co.,Ltd. Address before: Room 505-508, 4th and 5th floor, No.6 Huasui Road, Zhujiang New Town, Tianhe District, Guangzhou, Guangdong 510000 Patentee before: CSG POWER GRID TECHNOLOGY RESEARCH CENTER Patentee before: China Southern Power Grid Research Institute Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |