CN207008316U - 一种柔性直流输电换流阀仿真系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种柔性直流输电换流阀仿真系统，涉及直流输电技术领域，用于对混合有全桥功率模块和半桥功率模块的柔性直流输电换流阀工作时的动态特性进行分析和研究。所述柔性直流输电换流阀仿真系统包括：柔性直流输电换流阀包括多个功率模块，功率模块工作时可等效为半桥功率模块或全桥功率模块；电压检测器检测各功率模块的电容电压；控制保护器为各功率模块提供控制信号，控制信号为全桥控制信号或半桥控制信号；信号输入器根据控制保护器提供的控制信号、电压检测器检测到的功率模块接收对应的匹配信号前的电容电压，将各控制信号转换为与对应的功率模块相匹配的匹配信号，并将匹配信号输入给对应的功率模块。

Description

一种柔性直流输电换流阀仿真系统

技术领域

本实用新型涉及直流输电技术领域，尤其涉及一种柔性直流输电换流阀仿真系统。

背景技术

柔性直流输电技术是一种以电压源变流器、可关断器件和脉宽调制技术为基础的新型直流输电技术。与传统基于晶闸管的电流源型直流输电技术相比，柔性直流输电技术具有可控性高、设计施工方便环保、占地小及换流站间无需通信等优点，在可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电等方面具有明显的优势，因此，柔性直流输电技术越来越受到重视。

柔性直流输电技术的实现通常需要采用柔性直流输电换流阀，为了对柔性直流输电换流阀工作时的动态特性进行分析和研究，通常通过柔性直流输电换流阀仿真系统来实现，然而，在现有的柔性直流输电换流阀仿真系统中，通常只能对仅含有全桥功率模块或半桥功率模块的柔性直流输电换流阀进行仿真，以实现对仅含有全桥功率模块或半桥功率模块的柔性直流输电换流阀工作时的动态特性进行分析和研究，而难以对混合有全桥功率模块和半桥功率模块的柔性直流输电换流阀进行仿真，以实现对混合有全桥功率模块和半桥功率模块的柔性直流输电换流阀工作时的动态特性进行分析和研究。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种柔性直流输电换流阀仿真系统，用于对混合有全桥功率模块和半桥功率模块的柔性直流输电换流阀工作时的动态特性进行分析和研究。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种柔性直流输电换流阀仿真系统，包括：柔性直流输电换流阀，所述柔性直流输电换流阀包括多个功率模块，且所述功率模块工作时可等效为半桥功率模块，所述功率模块工作时还可等效为全桥功率模块，所述功率模块包括输出电容；电压检测器，所述电压检测器分别与各所述功率模块连接，所述电压检测器检测各所述功率模块中所述输出电容的电容电压；控制保护器，所述控制保护器分别与各所述功率模块连接；所述控制保护器为各所述功率模块提供控制信号，所述控制信号为全桥控制信号或半桥控制信号；信号输入器，所述信号输入器分别与所述控制保护器、所述电压检测器和各所述功率模块连接；所述信号输入器根据所述控制保护器提供的控制信号、所述电压检测器检测到的所述功率模块接收对应的匹配信号前所述输出电容的电容电压，将各所述控制信号转换为与对应的所述功率模块相匹配的匹配信号，并将所述匹配信号输入给对应的所述功率模块。

优选地，所述功率模块还包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和四个二极管，其中，所述第一开关管的控制端、所述第二开关管的控制端、所述第三开关管的控制端和所述第四开关管的控制端分别与所述信号输入器连接；所述第一开关管的输出端与所述第三开关管的输出端连接，所述第一开关管的输入端与所述第二开关管的输出端连接，且所述第一开关管的输入端和所述第二开关管的输出端均与所述全桥电路的电源输入端连接；所述第四开关管的输入端与所述第二开关管的输入端连接，所述第四开关管的输出端与所述第三开关管的输入端连接，且所述第四开关管的输出端和所述第三开关管的输入端均与所述全桥电路的电源输出端连接；所述第一开关管的输入端和输出端之间、所述第二开关管的输入端和输出端之间、所述第三开关管的输入端和输出端之间、所述第四开关管的输入端和输出端之间均并联有一个所述二极管；且所述二极管的正极与对应的所述开关管的输入端连接，所述二极管的负极与对应的所述开关管的输出端连接；所述输出电容并联在所述第一开关管的输出端与所述第二开关管的输入端之间。

优选地，所述信号输入器包括第一判断模块、第二判断模块、第三判断模块、输入信号设定模块和信号输入模块，其中，

所述第一判断模块与所述电压检测器连接，所述第一判断模块判断所述电压检测器所检测的所述功率模块接收对应的匹配信号前所述输出电容的电容电压是否小于该功率模块的启动阈值电压；

所述第二判断模块分别与所述第一判断模块和所述控制保护器连接，所述第二判断模块在所述第一判断模块判断得知所述电压检测器所检测的所述功率模块接收对应的匹配信号前所述输出电容的电容电压不小于该功率模块的启动阈值电压时，判断所述控制保护器为该功率模块提供的控制信号是否使该功率模块闭锁；

所述第三判断模块分别与所述第一判断模块、所述第二判断模块和所述控制保护器连接，所述第三判断模块在所述第一判断模块判断得知所述电压检测器所检测的所述功率模块接收对应的匹配信号前所述输出电容的电容电压小于该功率模块的启动阈值电压时，或者，在所述第二判断模块判断得知所述控制保护器为所述功率模块提供的控制信号为使该功率模块闭锁时，或者，在所述第二判断模块判断得知所述控制保护器为所述功率模块提供的控制信号为不使该功率模块闭锁时，判断所述控制保护器为该功率模块提供的控制信号是否为使该功率模块工作时等效为全桥功率模块；

所述输入信号设定模块分别与所述第三判断模块、所述第一开关管的控制端、所述第二开关管的控制端、所述第三开关管的控制端和所述第四开关管的控制端连接，所述第三判断模块在所述第一判断模块判断得知所述电压检测器所检测的所述功率模块接收对应的匹配信号前所述输出电容的电容电压小于该功率模块的启动阈值电压时，或者，在所述第二判断模块判断得知所述控制保护器为所述功率模块提供的控制信号为使该功率模块闭锁时，判断得知所述控制保护器为该功率模块提供的控制信号为使该功率模块工作时等效为全桥功率模块时，所述输入信号设定模块设定该功率模块的匹配信号包括：使所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管均关断；

所述第三判断模块在所述第一判断模块判断得知所述电压检测器所检测的所述功率模块接收对应的匹配信号前所述输出电容的电容电压小于该功率模块的启动阈值电压时，或者，在所述第二判断模块判断得知所述控制保护器为所述功率模块提供的控制信号为使该功率模块闭锁时，判断得知所述控制保护器为该功率模块提供的控制信号为使所述该功率模块工作时不等效为全桥功率模块时，所述输入信号设定模块设定该功率模块的匹配信号包括：使所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管均关断，使所述第四开关管导通；

所述第三判断模块在所述第二判断模块判断得知所述控制保护器为所述功率模块提供的控制信号为不使该功率模块闭锁时，判断得知所述控制保护器为该功率模块提供的控制信号为使该功率模块工作时等效为全桥功率模块时，所述输入信号设定模块设定该功率模块的匹配信号为所述控制保护器提供给该功率模块的控制信号；

所述第三判断模块在所述第二判断模块判断得知所述控制保护器为所述功率模块提供的控制信号为不使该功率模块闭锁时，判断得知所述控制保护器为该功率模块提供的控制信号为使该功率模块工作时不等效为全桥功率模块时，所述输入信号设定模块设定该功率模块的匹配信号包括：控制所述第一开关管、所述第二开关管的信号均为所述控制保护器提供给该功率模块的控制信号中对应于所述第一开关管、所述第二开关管的信号，使所述第三开关管关断，使所述第四开关管导通；

所述信号输入模块与所述输入信号设定模块连接，所述信号输入模块向各所述功率模块输入对应的所述匹配信号。

优选地，所述柔性直流输电换流阀仿真系统还包括信号输出器，所述信号输出器与所述电压检测器连接，所述信号输出器根据所述电压检测器检测到的各功率模块接收对应的匹配信号后所述输出电容的电容电压，输出各功率模块的实际匹配电压。

优选地，所述信号输出器包括第四判断模块、输出信号设定模块和信号输出模块，其中，

所述第四判断模块与所述电压检测器连接；所述第四判断模块判断所述电压检测器所检测的各所述功率模块接收对应的匹配信号后所述输出电容的电容电压是否小于对应的所述功率模块的启动阈值电压；

所述输出信号设定模块与所述第四判断模块连接；所述第四判断模块判断得知所述电压检测器所检测的所述功率模块接收对应的匹配信号后所述输出电容的电容电压小于该功率模块的启动阈值电压时，所述输出信号设定模块设定该功率模块的实际匹配电压为0V；

所述第四判断模块判断得知所述电压检测器所检测的所述功率模块接收对应的匹配信号后所述输出电容的电容电压不小于该功率模块的启动阈值电压时，所述输出信号设定模块设定该功率模块的实际匹配电压为所述电压检测器所检测的该功率模块接收对应的匹配信号后所述输出电容的电容电压；

所述信号输出模块与所述输出信号设定模块连接，所述信号输出模块输出所述输出信号设定模块设定的各所述功率模块的实际匹配电压。

在本实用新型提供的柔性直流输电换流阀仿真系统中，将柔性直流输电换流阀中的功率模块设定为在工作时可等效为全桥功率模块或半桥功率模块，通过信号输入器根据控制保护器提供的控制信号、以及电压检测器检测到的功率模块接收对应的匹配信号前所述输出电容的电容电压，将各控制信号转换为与对应的功率模块相匹配的匹配信号，并将匹配信号输入给对应的功率模块，使功率模块均工作在控制保护器所要求的状态，从而实现对混合有全桥功率模块和半桥功率模块的柔性输电换流阀进行仿真，以便对混合有全桥功率模块和半桥功率模块的柔性输电换流阀进行分析和研究。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的柔性直流输电换流阀仿真系统的结构示意图；

图2为图1中柔性直流输电换流阀中功率模块的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的柔性直流输电换流阀仿真方法的流程图；

图4为图3中步骤S300的流程图；

图5为图3中步骤S400的流程图。

附图标记：

10-柔性直流输电换流阀， 11-功率模块，

12-第一开关管， 13-第二开关管，

14-第三开关管， 15-第四开关管，

16-输出电容， 17-二极管，

20-电压检测器， 30-控制保护器，

40-信号输入器， 41-第一判断模块，

42-第二判断模块， 43-第三判断模块，

44-输入信号设定模块， 45-信号输入模块，

50-信号输出器， 51-第四判断模块，

52-输出信号设定模块， 53-信号输出模块。

具体实施方式

为了进一步说明本实用新型实施例提供的柔性直流输电换流阀仿真系统，下面结合说明书附图进行详细描述。

请参阅图1和图2，本实用新型实施例提供的柔性直流输电换流阀仿真系统包括：柔性直流输电换流阀10，柔性直流输电换流阀10包括多个功率模块11，且功率模块11工作时可等效为半桥功率模块，功率模块11工作时还可等效为全桥功率模块，功率模块11包括输出电容16；电压检测器20，电压检测器20分别与各功率模块11连接，电压检测器20检测各功率模块11中输出电容16的电容电压；控制保护器30，控制保护器30分别与各功率模块11连接；控制保护器30为各功率模块11提供控制信号，控制信号为全桥控制信号或半桥控制信号；信号输入器40，信号输入器40分别与控制保护器30、电压检测器20和各功率模块11连接；信号输入器40根据控制保护器30提供的控制信号、电压检测器20检测到的功率模块11接收对应的匹配信号前输出电容16的电容电压，将各控制信号转换为与对应的功率模块11相匹配的匹配信号，并将匹配信号输入给对应的功率模块11。

举例来说，柔性直流输电换流阀10包括多个功率模块11，每个功率模块11工作时可以等效为半桥功率模块或全桥功率模块，即每个功率模块11工作时既可以等效为半桥功率模块，也可以等效为全桥功率模块，功率模块11包括输出电容16，功率模块11工作时，输出电容16的电容电压可以认为是功率模块11的输出电压。当需要利用本实用新型实施例提供的柔性直流输电换流阀仿真系统对混合有全桥功率模块和半桥功率模块的柔性直流输电换流阀10进行仿真时，则控制保护器30提供多个控制信号，每个控制信号对应柔性直流输电换流阀10中的一个功率模块11，即控制保护器30为各功率模块11提供对应的控制信号，控制保护器30提供的多个控制信号中，其中至少一个控制信号为全桥控制信号，至少一个控制信号为半桥控制信号，其中全桥控制信号表示使对应的功率模块11工作时等效为全桥功率模块，半桥控制信号表示使对应的功率模块11工作时等效为半桥功率模块；然后，电压检测器20则检测各功率模块11接收对应的匹配信号前输出电容16的电容电压，此时，各功率模块11接收对应的匹配信号前输出电容16的电容电压为各功率模块11在接收对应的匹配信号前输出电容16的电容电压；然后，信号输入器40则根据控制保护器30提供的控制信号、以及电压检测器20检测到的功率模块11接收对应的匹配信号前输出电容16的电容电压，将各控制信号转换为与对应的功率模块11相匹配的匹配信号，并将匹配信号输入给对应的功率模块11，即，信号输入器40根据控制保护器30需要功率模块11工作时所等效的模块、功率模块11当前的状态，将控制信号转换为与对应的功率模块11相匹配的匹配信号，并将匹配信号输入给对应的功率模块11，使功率模块11工作，多个功率模块11中，其中至少一个功率模块11工作时等效为半桥功率模块，至少一个功率模块11工作时等效为全桥功率模块，利用对功率模块11的测试数据，例如电压检测器20检测到的功率模块11接收对应的匹配信号后输出电容16的电容电压，以对混合有全桥功率模块和半桥功率模块的柔性直流输电换流阀10进行分析和研究。

当需要利用本实用新型实施例提供的柔性直流输电换流阀仿真系统对仅含有全桥功率模块的柔性直流输电换流阀10进行仿真时，则控制保护器30提供多个控制信号，每个控制信号对应柔性直流输电换流阀10中的一个功率模块11，即控制保护器30为各功率模块11提供对应的控制信号，控制保护器30提供的多个控制信号中，所有的控制信号均为全桥控制信号；然后，电压检测器20则检测各功率模块11接收对应的匹配信号前输出电容16的电容电压；然后，信号输入器40则根据控制保护器30提供的控制信号、以及电压检测器20检测到的功率模块11接收对应的匹配信号前输出电容16的电容电压，将各控制信号转换为与对应的功率模块11相匹配的匹配信号，并将匹配信号输入给对应的功率模块11，使功率模块11工作，其中所有的功率模块11工作时均等效为全桥功率模块，利用对功率模块11的测试数据，例如电压检测器20检测到的功率模块11接收对应的匹配信号前输出电容16的电容电压，以对仅含有全桥功率模块的柔性直流输电换流阀10进行分析和研究。

当需要利用本实用新型实施例提供的柔性直流输电换流阀仿真系统对仅含有半桥功率模块的柔性直流输电换流阀10进行仿真时，则控制保护器30提供多个控制信号，每个控制信号对应柔性直流输电换流阀10中的一个功率模块11，即控制保护器30为各功率模块11提供对应的控制信号，控制保护器30提供的多个控制信号中，所有的控制信号均为半桥控制信号；然后，电压检测器20则检测各功率模块11接收对应的匹配信号前输出电容16的电容电压；然后，信号输入器40则根据控制保护器30提供的控制信号、以及电压检测器20检测到的功率模块11接收对应的匹配信号前输出电容16的电容电压，将各控制信号转换为与对应的功率模块11相匹配的匹配信号，并将匹配信号输入给对应的功率模块11，使功率模块11工作，其中所有的功率模块11工作时均等效为半桥功率模块，利用对功率模块11的测试数据，例如电压检测器20检测到的功率模块11接收对应的匹配信号后输出电容16的电容电压，以对仅含有半桥功率模块的柔性直流输电换流阀10进行分析和研究。

根据上述分析可知，在本实用新型实施例提供的柔性直流输电换流阀仿真系统中，将柔性直流输电换流阀10中的功率模块11设定为在工作时可等效为全桥功率模块或半桥功率模块，通过信号输入器40根据控制保护器30提供的控制信号、以及电压检测器20检测到的功率模块11接收对应的匹配信号前输出电容16的电容电压，将各控制信号转换为与对应的功率模块11相匹配的匹配信号，并将匹配信号输入给对应的功率模块11，使功率模块11均工作在控制保护器30所要求的状态，从而实现对混合有全桥功率模块和半桥功率模块的柔性输电换流阀进行仿真，以便对混合有全桥功率模块和半桥功率模块的柔性输电换流阀进行分析和研究。

另外，在本实用新型实施例提供的柔性直流输电换流阀仿真系统中，柔性直流输电换流阀10中的功率模块11工作时可等效为全桥功率模块或半桥功率模块，因此，利用本实用新型实施例提供的柔性直流输电换流阀仿真系统对混合有全桥功率模块和半桥功率模块的柔性输电换流阀进行仿真时，无需将柔性直流输电换流阀10分设为仅含有全桥功率模块的换流阀和仅含有半桥功率模块的换流阀，即无需增加仿真硬件设备，降低对混合有全桥功率模块和半桥功率模块的柔性输电换流阀进行仿真时的成本。

再者，在本实用新型实施例提供的柔性直流输电换流阀仿真系统中，柔性直流输电换流阀10中的功率模块11工作时可等效为全桥功率模块或半桥功率模块，因此，利用本实用新型实施例提供的柔性直流输电换流阀仿真系统，还可以对仅含有全桥功率模块的柔性输电换流阀进行仿真，以及对仅含有半桥功率模块的柔性输电换流阀进行仿真，从而可以提高本实用新型实施例提供的柔性直流输电换流阀仿真系统的适用性。

请参阅图2，功率模块11为全桥电路模块，功率模块11包括第一开关管12、第二开关管13、第三开关管14、第四开关管15、输出电容16和四个二极管17，其中，第一开关管12的控制端、第二开关管13的控制端、第三开关管14的控制端和第四开关管15的控制端分别与信号输入器40连接；第一开关管12的输出端与第三开关管14的输出端连接，第一开关管12的输入端与第二开关管13的输出端连接，且第一开关管12的输入端和第二开关管13的输出端均与全桥电路的电源输入端P连接；第四开关管15的输入端与第二开关管13的输入端连接，第四开关管15的输出端与第三开关管14的输入端连接，且第四开关管15的输出端和第三开关管14的输入端均与全桥电路的电源输出端N连接；第一开关管12的输入端和输出端之间、第二开关管13的输入端和输出端之间、第三开关管14的输入端和输出端之间、第四开关管15的输入端和输出端之间均并联有一个二极管17；且二极管17的正极与对应的开关管的输入端连接，二极管17的负极与对应的开关管的输出端连接；输出电容16并联在第一开关管12的输出端与第二开关管13的输入端之间。

第一开关管12、第二开关管13、第三开关管14和第四开关管15均可以为场效应晶体管(Field Effect Transistor，FET)，例如，可以为金属-氧化物半导体场效应管(metal-oxide semiconductor FET，MOS-FET)，此时，第一开关管12的栅极、第二开关管13的栅极、第三开关管14的栅极和第四开关管15的栅极分别与信号输入器40连接；第一开关管12的漏极与第三开关管14的漏极连接，第一开关管12的源极与第二开关管13的漏极连接，且第一开关管12的源极和第二开关管13的漏极均与全桥电路的电源输入端P连接；第四开关管15的源极与第二开关管13的源极连接，第四开关管15的漏极与第三开关管14的源极连接，且第四开关管15的漏极和第三开关管14的源极均与全桥电路的电源输出端N连接；第一开关管12的源极和漏极之间、第二开关管13的源极和漏极之间、第三开关管14的源极和漏极之间、第四开关管15的源极和漏极之间均并联有一个二极管17；且二极管17的正极与对应的开关管的源极连接，二极管17的负极与对应的开关管的漏极连接；输出电容16并联在第一开关管12的漏极与第二开关管13的源极之间。

控制保护器30向功率模块11提供的控制信号为全桥控制信号时，全桥控制信号包括控制第一开关管12、第二开关管13、第三开关管14和第四开关管15导通或关断的信号，控制保护器30向功率模块11提供的控制信号为半桥控制信号时，半桥控制信号包括控制第一开关管12和第二开关管13导通或关断的信号；信号输入器40将全桥控制信号转换为与对应的功率模块11相匹配的匹配信号时，该匹配信号包括控制第一开关管12、第二开关管13、第三开关管14和第四开关管15导通或关断的信号，信号输入器40将半桥控制信号转换为与对应的功率模块11相匹配的匹配信号时，该匹配信号包括控制第一开关管12和第二开关管13导通或关断的信号、以及使第三开关管14关断、使第四开关管15导通的信号，此时功率模块11工作时等效为半桥功率模块。

请继续参阅图1，在本实用新型实施例中，信号输入器40包括第一判断模块41、第二判断模块42、第三判断模块43、输入信号设定模块44和信号输入模块45。

第一判断模块41与电压检测器20连接，第一判断模块41判断电压检测器20所检测的功率模块11接收对应的匹配信号前输出电容16的电容电压是否小于该功率模块11的启动阈值电压，第一判断模块41判断得知电压检测器20所检测的功率模块11接收对应的匹配信号前输出电容16的电容电压小于该功率模块11的启动阈值电压时，则该功率模块11没有电源输入，该功率模块11未得电启动，第一判断模块41判断得知电压检测器20所检测的功率模块11接收对应的匹配信号前输出电容16的电容电压不小于该功率模块11的启动阈值电压时，即第一判断模块41判断得知电压检测器20所检测的功率模块11接收对应的匹配信号前输出电容16的电容电压大于或等于该功率模块11的启动阈值电压时，则该功率模块11有电源输入，该功率模块11已得电启动。

第二判断模块42分别与第一判断模块41和控制保护器30连接，第二判断模块42在第一判断模块41判断得知电压检测器20所检测的功率模块11接收对应的匹配信号前输出电容16的电容电压不小于该功率模块11的启动阈值电压时，判断控制保护器30为该功率模块11提供的控制信号是否使该功率模块11闭锁，即当功率模块11已得电启动时，第二判断模块42判断控制保护器30为该功率模块11提供的控制信号是否使该功率模块11闭锁。也可以理解为，第二判断模块42判断控制保护器30为功率模块11提供的控制信号是否为使功率模块11中第一开关管12、第二开关管13、第三开关管14和第四开关管15均关断，当第二判断模块42判断得知控制信号为使功率模块11中第一开关管12、第二开关管13、第三开关管14和第四开关管15均关断时，则表明控制保护器30为该功率模块11提供的控制信号使该功率模块11闭锁；第二判断模块42判断控制保护器30为功率模块11提供的控制信号是否仅包括使功率模块11中第一开关管12和第二开关管13均关断，当第二判断模块42判断得知控制信号仅包括使功率模块11中第一开关管12和第二开关管13均关断时，则表明控制保护器30为该功率模块11提供的控制信号使该功率模块11闭锁。

第三判断模块43分别与第一判断模块41、第二判断模块42和控制保护器30连接，当第一判断模块41判断得知电压检测器20所检测的功率模块11接收对应的匹配信号前输出电容16的电容电压小于该功率模块11的启动阈值电压时，或者，当第二判断模块42判断得知控制保护器30为功率模块11提供的控制信号为使该功率模块11闭锁时，或者，当第二判断模块42判断得知控制保护器30为功率模块11提供的控制信号为不使该功率模块11闭锁时，第三判断模块43判断控制保护器30为该功率模块11提供的控制信号是否为使该功率模块11工作时等效为全桥功率模块。也可以理解为，当第一判断模块41判断得知电压检测器20所检测的功率模块11接收对应的匹配信号前输出电容16的电容电压小于该功率模块11的启动阈值电压时，或者，当第二判断模块42判断得知控制保护器30为功率模块11提供的控制信号为使该功率模块11闭锁时，或者，当第二判断模块42判断得知控制保护器30为功率模块11提供的控制信号为不使该功率模块11闭锁时，第三判断模块43判断控制保护器30为该功率模块11提供的控制信号是否为全桥控制信号，即控制保护器30为该功率模块11提供的控制信号是否包括控制第一开关管12、第二开关管13、第三开关管14和第四开关管15导通或关系，如果是，则表明控制保护器30为该功率模块11提供的控制信号为全桥控制信号，控制保护器30为该功率模块11提供的控制信号为使该功率模块11工作时等效为全桥功率模块，如果否，则表明控制保护器30为该功率模块11提供的控制信号为半桥控制信号，控制保护器30为该功率模块11提供的控制信号为使该功率模块11工作时等效为半桥功率模块。

输入信号设定模块44分别与第三判断模块43、第一开关管12的控制端、第二开关管13的控制端、第三开关管14的控制端和第四开关管15的控制端连接。当第一判断模块41判断得知电压检测器20所检测的功率模块11接收对应的匹配信号前输出电容16的电容电压小于该功率模块11的启动阈值电压，且第三判断模块43判断得知控制保护器30为该功率模块11提供的控制信号为使该功率模块11工作时等效为全桥功率模块时，或者，当第二判断模块42判断得知控制保护器30为功率模块11提供的控制信号为使该功率模块11闭锁时，且第三判断模块43判断得知控制保护器30为该功率模块11提供的控制信号为使该功率模块11工作时等效为全桥功率模块时，输入信号设定模块44设定该功率模块11的匹配信号包括：使第一开关管12、第二开关管13、第三开关管14和第四开关管15均关断，例如，假设“1”表示导通，“0”表示关断，则输入信号设定模块44设定该功率模块11的匹配信号包括：S1＝S2＝S3＝S4＝0；当第一判断模块41判断得知电压检测器20所检测的功率模块11接收对应的匹配信号前输出电容16的电容电压小于该功率模块11的启动阈值电压，且第三判断模块43判断得知控制保护器30为该功率模块11提供的控制信号为使该功率模块11工作时不等效为全桥功率模块(即，使该功率模块11工作时等效为半桥功率模块)时，或者，当第二判断模块42判断得知控制保护器30为功率模块11提供的控制信号为使该功率模块11闭锁时，且第三判断模块43判断得知控制保护器30为该功率模块11提供的控制信号为使该功率模块11工作时不等效为全桥功率模块(即，使该功率模块11工作时等效为半桥功率模块)时，输入信号设定模块44设定该功率模块11的匹配信号包括：使第一开关管12、第二开关管13、第三开关管14均关断，使第四开关管15导通，例如，假设“1”表示导通，“0”表示关断，则输入信号设定模块44设定该功率模块11的匹配信号包括：S1＝S2＝S3＝0，S4＝1；当第二判断模块42判断得知控制保护器30为功率模块11提供的控制信号为不使该功率模块11闭锁，且第三判断模块43判断得知控制保护器30为该功率模块11提供的控制信号为使该功率模块11工作时等效为全桥功率模块时，输入信号设定模块44设定该功率模块11的匹配信号为控制保护器30提供给该功率模块11的控制信号，即输入信号设定模块44设定该功率模块11的匹配信号中S1、S2、S3和S4均为控制保护器30提供给该功率模块11的控制信号中对应的信号；当第二判断模块42判断得知控制保护器30为功率模块11提供的控制信号为不使该功率模块11闭锁，且第三判断模块43判断得知控制保护器30为该功率模块11提供的控制信号为使该功率模块11工作时不等效为全桥功率模块(即，使该功率模块11工作时等效为半桥功率模块)时，输入信号设定模块44设定该功率模块11的匹配信号包括：控制第一开关管12、第二开关管13的信号均为控制保护器30提供给该功率模块11的控制信号中对应于第一开关管12、第二开关管13的信号，使第三开关管14关断，使第四开关管15导通，假设“1”表示导通，“0”表示关断，输入信号设定模块44设定该功率模块11的匹配信号中S1和S2均为控制保护器30提供给该功率模块11的控制信号中对应的信号，S3＝0，S4＝1。

信号输入模块45与输入信号设定模块44连接，信号输入模块45向各功率模块11输入对应的匹配信号，使各功率模块11按照控制保护器30提供的对应的控制信号工作。

请继续参阅图1，本实用新型实施例提供的柔性直流输电换流阀仿真系统还包括信号输出器50，信号输出器50与电压检测器20连接，信号输出器50根据电压检测器20检测到的各功率模块11接收对应的匹配信号后输出电容16的电容电压，输出各功率模块11的实际匹配电压。此时，电压检测器20检测到的各功率模块11输出电容16的电容电压，为各功率模块11接收对应的匹配信号后输出电容16的电容电压，信号输出器50则根据电压检测器20检测到的各功率模块11接收对应的匹配信号后输出电容16的电容电压，输出各功率模块11的实际匹配电压，从而获得柔性直流输电换流阀10中各功率模块11的动态特性，进而获得柔性直流输电换流阀10的一次回路动态特性。

请继续参阅图1，在本实用新型实施例中，信号输出器50包括第四判断模块51、输出信号设定模块52和信号输出模块53。

第四判断模块51与电压检测器20连接；第四判断模块51判断电压检测器20所检测的各功率模块11接收对应的匹配信号后输出电容16的电容电压是否小于对应的功率模块11的启动阈值电压。此时，电压检测器20检测到的各功率模块11中输出电容16的电容电压，为各功率模块11接收对应的匹配信号后输出电容16的电容电压，第四判断模块51则判断各功率模块11接收对应的匹配信号后输出电容16的电容电压是否小于对应的功率模块11的启动阈值电压。当第四判断模块51判断得知电压检测器20所检测的各功率模块11接收对应的匹配信号后输出电容16的电容电压小于对应的功率模块11的启动阈值电压时，则表明功率模块11没有电源输入；当第四判断模块51判断得知电压检测器20所检测的各功率模块11接收对应的匹配信号后输出电容16的电容电压小于对应的功率模块11的启动阈值电压时，即第四判断模块51判断得知电压检测器20所检测的各功率模块11接收对应的匹配信号后输出电容16的电容电压大于或等于对应的功率模块11的启动阈值电压时，则表明功率模块11有电源输入。

输出信号设定模块52与第四判断模块51连接；当第四判断模块51判断得知电压检测器20所检测的功率模块11接收对应的匹配信号后输出电容16的电容电压小于该功率模块11的启动阈值电压时，输出信号设定模块52设定该功率模块11的实际匹配电压为0V；当第四判断模块51判断得知电压检测器20所检测的功率模块11接收对应的匹配信号后输出电容16的电容电压不小于该功率模块11的启动阈值电压时，即第四判断模块51判断得知电压检测器20所检测的各功率模块11接收对应的匹配信号后输出电容16的电容电压大于或等于对应的功率模块11的启动阈值电压时，输出信号设定模块52设定该功率模块11的实际匹配电压为电压检测器20所检测的该功率模块11接收对应的匹配信号后输出电容16的电容电压，即电压检测器20所检测的该功率模块11接收对应的匹配信号后输出电容16的电容电压作为该功率模块11的实际匹配电压。

信号输出模块53与输出信号设定模块52连接，信号输出模块53输出输出信号设定模块52设定的各功率模块11的实际匹配电压。

如此设计，根据第四判断模块51的判断结果，输出信号设定模块52设定各功率模块11的实际匹配电压，将各功率模块11的实际匹配电压作为对应的功率模块11中输出电容16的电容电压输出，使得信号输出器50输出的各功率模块11的实际匹配电压符合柔性直流输电换流阀10在实际工作时的状态。

需要注意的是，上述实施例通过各模块的组合，来实现上述实施例的目的，且各模块的功能均可以采用现有的功能模块来实现，并不需要设定新的功能模块来实现。

请参阅图3，本实用新型实施例还提供一种柔性直流输电换流阀仿真方法，应用于如上述实施例所述的柔性直流输电换流阀仿真系统，所述柔性直流是对安换流阀仿真方法包括：

步骤S100、控制保护器为柔性直流输电换流阀中各功率模块提供控制信号。

步骤S200、电压检测器检测各功率模块中输出电容的电容电压。

步骤S300、信号输入器根据控制保护器提供的控制信号、电压检测器检测到的功率模块接收对应的匹配信号前输出电容的电容电压，将各控制信号转换为与对应的功率模块相匹配的匹配信号，并将匹配信号输入给对应的功率模块。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于系统实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。

请参阅图4，步骤S300、信号输入器将各控制信号转换为与对应的功率模块相匹配的匹配信号，并将匹配信号输入给对应的功率模块，可以包括：

步骤S310、第一判断模块判断电压检测器所检测的功率模块接收对应的匹配信号前输出电容的电容电压是否小于该功率模块的启动阈值电压。

步骤S320、当第一判断模块判断得知电压检测器所检测的功率模块接收对应的匹配信号前输出电容的电容电压不小于该功率模块的启动阈值电压时，第二判断模块判断控制保护器为该功率模块提供的控制信号是否使该功率模块闭锁。

步骤S330、当第一判断模块判断得知电压检测器所检测的功率模块接收对应的匹配信号前输出电容的电容电压小于该功率模块的启动阈值电压时，或者，第二判断模块判断得知控制保护器为功率模块提供的控制信号为使该功率模块闭锁时，或者，第二判断模块判断得知控制保护器为功率模块提供的控制信号为不使该功率模块闭锁时，第三判断模块判断控制保护器为该功率模块提供的控制信号是否为使该功率模块工作时等效为全桥功率模块。

步骤S340、当第一判断模块判断得知电压检测器所检测的功率模块接收对应的匹配信号前输出电容的电容电压小于该功率模块的启动阈值电压，且第三判断模块判断得知控制保护器为该功率模块提供的控制信号为使该功率模块工作时等效为全桥功率模块时，或者，当第二判断模块判断得知控制保护器为功率模块提供的控制信号为使该功率模块闭锁，且第三判断模块判断得知控制保护器为该功率模块提供的控制信号为使该功率模块工作时等效为全桥功率模块时，输入信号设定模块设定该功率模块的匹配信号包括：使第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管均关断。

步骤S350、当第一判断模块判断得知电压检测器所检测的功率模块接收对应的匹配信号前输出电容的电容电压小于该功率模块的启动阈值电压，且第三判断模块判断得知控制保护器为该功率模块提供的控制信号为使该功率模块工作时不等效为全桥功率模块时，或者，当第二判断模块判断得知控制保护器为功率模块提供的控制信号为使该功率模块闭锁，且第三判断模块判断得知控制保护器为该功率模块提供的控制信号为使该功率模块工作时不等效为全桥功率模块时，输入信号设定模块设定该功率模块的匹配信号包括：使第一开关管、第二开关管、第三开关管均关断，使第四开关管导通。

步骤S360、当第二判断模块判断得知控制保护器为功率模块提供的控制信号为不使该功率模块闭锁，且第三判断模块判断得知控制保护器为该功率模块提供的控制信号为使该功率模块工作时等效为全桥功率模块时，输入信号设定模块设定该功率模块的匹配信号为控制保护器提供给该功率模块的控制信号。

步骤S370、当第二判断模块判断得知控制保护器为功率模块提供的控制信号为不使该功率模块闭锁，且第三判断模块判断得知控制保护器为该功率模块提供的控制信号为使该功率模块工作时不等效为全桥功率模块时，输入信号设定模块设定该功率模块的匹配信号包括：控制第一开关管、第二开关管的信号均为控制保护器提供给该功率模块的控制信号中对应于第一开关管、第二开关管的信号，使第三开关管关断，使第四开关管导通。

步骤S380、信号输入模块向各功率模块输入对应的匹配信号。

请继续参阅图3，在步骤S300、信号输入器将各控制信号转换为与对应的功率模块相匹配的匹配信号，并将匹配信号输入给对应的功率模块之后，所述柔性直流输电换流阀仿真方法还包括：

步骤S400、信号输出器根据电压检测器检测到的各功率模块接收对应的匹配信号后输出电容的电容电压，输出各功率模块的实际匹配电压。

其中，请参阅图5，步骤S400、信号输出器输出各功率模块的实际匹配电压，可以包括：

步骤S410、第四判断模块判断电压检测器所检测的各功率模块接收对应的匹配信号后输出电容的电容电压是否小于对应的功率模块的启动阈值电压。

步骤S420、当第四判断模块判断得知电压检测器所检测的各功率模块接收对应的匹配信号后输出电容的电容电压小于对应的功率模块的启动阈值电压时，输出信号设定模块设定该功率模块的实际匹配电压为0V。

步骤S430、当第四判断模块判断得知电压检测器所检测的功率模块接收对应的匹配信号后输出电容的电容电压不小于该功率模块的启动阈值电压时，输出信号设定模块设定该功率模块的实际匹配电压为电压检测器所检测的该功率模块接收对应的匹配信号后输出电容的电容电压；

步骤S440、信号输出模块输出输出信号设定模块设定的功率模块的实际匹配电压。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种柔性直流输电换流阀仿真系统，其特征在于，包括：

柔性直流输电换流阀，所述柔性直流输电换流阀包括多个功率模块，且所述功率模块工作时可等效为半桥功率模块，所述功率模块工作时还可等效为全桥功率模块，所述功率模块包括输出电容；

电压检测器，所述电压检测器分别与各所述功率模块连接，所述电压检测器检测各所述功率模块中所述输出电容的电容电压；

控制保护器，所述控制保护器分别与各所述功率模块连接；所述控制保护器为各所述功率模块提供控制信号，所述控制信号为全桥控制信号或半桥控制信号；

信号输入器，所述信号输入器分别与所述控制保护器、所述电压检测器和各所述功率模块连接；所述信号输入器根据所述控制保护器提供的控制信号、所述电压检测器检测到的所述功率模块接收对应的匹配信号前所述输出电容的电容电压，将各所述控制信号转换为与对应的所述功率模块相匹配的匹配信号，并将所述匹配信号输入给对应的所述功率模块。

2.根据权利要求1所述的柔性直流输电换流阀仿真系统，其特征在于，所述功率模块还包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和四个二极管，其中，

所述第一开关管的控制端、所述第二开关管的控制端、所述第三开关管的控制端和所述第四开关管的控制端分别与所述信号输入器连接；

所述第一开关管的输出端与所述第三开关管的输出端连接，所述第一开关管的输入端与所述第二开关管的输出端连接，且所述第一开关管的输入端和所述第二开关管的输出端均与所述全桥电路的电源输入端连接；

所述第四开关管的输入端与所述第二开关管的输入端连接，所述第四开关管的输出端与所述第三开关管的输入端连接，且所述第四开关管的输出端和所述第三开关管的输入端均与所述全桥电路的电源输出端连接；

所述第一开关管的输入端和输出端之间、所述第二开关管的输入端和输出端之间、所述第三开关管的输入端和输出端之间、所述第四开关管的输入端和输出端之间均并联有一个所述二极管；且所述二极管的正极与对应的所述开关管的输入端连接，所述二极管的负极与对应的所述开关管的输出端连接；

所述输出电容并联在所述第一开关管的输出端与所述第二开关管的输入端之间。

3.根据权利要求2所述的柔性直流输电换流阀仿真系统，其特征在于，所述信号输入器包括第一判断模块、第二判断模块、第三判断模块、输入信号设定模块和信号输入模块，其中，

所述第一判断模块与所述电压检测器连接，所述第一判断模块判断所述电压检测器所检测的所述功率模块接收对应的匹配信号前所述输出电容的电容电压是否小于该功率模块的启动阈值电压；

所述第二判断模块分别与所述第一判断模块和所述控制保护器连接，所述第二判断模块在所述第一判断模块判断得知所述电压检测器所检测的所述功率模块接收对应的匹配信号前所述输出电容的电容电压不小于该功率模块的启动阈值电压时，判断所述控制保护器为该功率模块提供的控制信号是否使该功率模块闭锁；

所述第三判断模块分别与所述第一判断模块、所述第二判断模块和所述控制保护器连接，所述第三判断模块在所述第一判断模块判断得知所述电压检测器所检测的所述功率模块接收对应的匹配信号前所述输出电容的电容电压小于该功率模块的启动阈值电压时，或者，在所述第二判断模块判断得知所述控制保护器为所述功率模块提供的控制信号为使该功率模块闭锁时，或者，在所述第二判断模块判断得知所述控制保护器为所述功率模块提供的控制信号为不使该功率模块闭锁时，判断所述控制保护器为该功率模块提供的控制信号是否为使该功率模块工作时等效为全桥功率模块；

所述输入信号设定模块分别与所述第三判断模块、所述第一开关管的控制端、所述第二开关管的控制端、所述第三开关管的控制端和所述第四开关管的控制端连接，所述第三判断模块在所述第一判断模块判断得知所述电压检测器所检测的所述功率模块接收对应的匹配信号前所述输出电容的电容电压小于该功率模块的启动阈值电压时，或者，在所述第二判断模块判断得知所述控制保护器为所述功率模块提供的控制信号为使该功率模块闭锁时，判断得知所述控制保护器为该功率模块提供的控制信号为使该功率模块工作时等效为全桥功率模块时，所述输入信号设定模块设定该功率模块的匹配信号包括：使所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管均关断；

所述第三判断模块在所述第一判断模块判断得知所述电压检测器所检测的所述功率模块接收对应的匹配信号前所述输出电容的电容电压小于该功率模块的启动阈值电压时，或者，在所述第二判断模块判断得知所述控制保护器为所述功率模块提供的控制信号为使该功率模块闭锁时，判断得知所述控制保护器为该功率模块提供的控制信号为使所述该功率模块工作时不等效为全桥功率模块时，所述输入信号设定模块设定该功率模块的匹配信号包括：使所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管均关断，使所述第四开关管导通；

所述第三判断模块在所述第二判断模块判断得知所述控制保护器为所述功率模块提供的控制信号为不使该功率模块闭锁时，判断得知所述控制保护器为该功率模块提供的控制信号为使该功率模块工作时等效为全桥功率模块时，所述输入信号设定模块设定该功率模块的匹配信号为所述控制保护器提供给该功率模块的控制信号；

所述第三判断模块在所述第二判断模块判断得知所述控制保护器为所述功率模块提供的控制信号为不使该功率模块闭锁时，判断得知所述控制保护器为该功率模块提供的控制信号为使该功率模块工作时不等效为全桥功率模块时，所述输入信号设定模块设定该功率模块的匹配信号包括：控制所述第一开关管、所述第二开关管的信号均为所述控制保护器提供给该功率模块的控制信号中对应于所述第一开关管、所述第二开关管的信号，使所述第三开关管关断，使所述第四开关管导通；

所述信号输入模块与所述输入信号设定模块连接，所述信号输入模块向各所述功率模块输入对应的所述匹配信号。

4.根据权利要求1所述的柔性直流输电换流阀仿真系统，其特征在于，所述柔性直流输电换流阀仿真系统还包括信号输出器，所述信号输出器与所述电压检测器连接，所述信号输出器根据所述电压检测器检测到的各功率模块接收对应的匹配信号后所述输出电容的电容电压，输出各功率模块的实际匹配电压。

5.根据权利要求4所述的柔性直流输电换流阀仿真系统，其特征在于，所述信号输出器包括第四判断模块、输出信号设定模块和信号输出模块，其中，

所述第四判断模块与所述电压检测器连接；所述第四判断模块判断所述电压检测器所检测的各所述功率模块接收对应的匹配信号后所述输出电容的电容电压是否小于对应的所述功率模块的启动阈值电压；

所述输出信号设定模块与所述第四判断模块连接；所述第四判断模块判断得知所述电压检测器所检测的所述功率模块接收对应的匹配信号后所述输出电容的电容电压小于该功率模块的启动阈值电压时，所述输出信号设定模块设定该功率模块的实际匹配电压为0V；

所述第四判断模块判断得知所述电压检测器所检测的所述功率模块接收对应的匹配信号后所述输出电容的电容电压不小于该功率模块的启动阈值电压时，所述输出信号设定模块设定该功率模块的实际匹配电压为所述电压检测器所检测的该功率模块接收对应的匹配信号后所述输出电容的电容电压；

所述信号输出模块与所述输出信号设定模块连接，所述信号输出模块输出所述输出信号设定模块设定的各所述功率模块的实际匹配电压。