一種柔性直流換流器混合仿真物理模擬裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種柔性直流換流器混合仿真物理模擬裝置，屬于電氣自動(dòng)化設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。包括柔性直流換流器閥模擬裝置、交流母線功率放大器和直流母線功率放大器。交流母線功率放大器的數(shù)字與模擬信號(hào)端分別連接到外部的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)和被測(cè)試柔性直流換流器控制與保護(hù)裝置，直流母線功率放大器的數(shù)字與模擬信號(hào)端分別連接到外部的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)和被測(cè)試柔性直流換流器控制與保護(hù)裝置。本發(fā)明專利技術(shù)可實(shí)現(xiàn)柔性直流換流器控制與保護(hù)裝置直接接入進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真測(cè)試，還可以和RTDS等電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)相結(jié)合進(jìn)行混合仿真，解決柔性直流換流器控制與保護(hù)裝置的出廠試驗(yàn)問題。

A hybrid simulation physics simulator for flexible DC converter

The invention relates to a flexible DC converter hybrid simulation physical simulation device, belonging to the technical field of electric automation equipment. The utility model comprises a flexible DC converter, a valve analog device, an AC bus power amplifier and a DC bus power amplifier. AC bus power amplifier analog and digital signal terminals connected to the external power system real time digital simulation platform and tested flexible DC converter control and protection device, DC Power Amplifier Analog and digital signal terminals connected to the external power system real time digital simulation platform and tested flexible DC converter control and protection device. The invention can realize converter control and protection device for direct access to real-time simulation test of flexible DC, real-time digital simulation platform can also and RTDS power system combined with mixed simulation test to solve the problem of converter control and protection device of flexible dc.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種柔性直流換流器混合仿真物理模擬裝置
本專利技術(shù)涉及一種柔性直流換流器混合仿真物理模擬裝置，屬于電氣自動(dòng)化設(shè)備

技術(shù)介紹
目前柔性直流換流器及輸電系統(tǒng)控制與保護(hù)的仿真研究一般采用理論分析、離線的PSCAD仿真/MATLAB仿真以及RT-LAB/RTDS實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)。和數(shù)字仿真相比，動(dòng)模物理模擬系統(tǒng)所具有的物理特性和原型一致，其在模型中所發(fā)生的電流、電壓、功率等物理量的相對(duì)值的變化過(guò)程可以和被模擬的原型系統(tǒng)中所發(fā)生的過(guò)程一樣，而且理論分析或離線仿真時(shí)往往忽略或近似的如飽和、磁滯、渦流等效應(yīng)，在動(dòng)態(tài)模擬中它們對(duì)過(guò)渡過(guò)程所起的作用則可以比較完整地反映出來(lái)，而這些作用往往是控制和保護(hù)必須加以考慮的。因此，動(dòng)態(tài)物理模擬仿真可以更真實(shí)地反映實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行特性。另一方面，RTDS等電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)可以對(duì)交直流電網(wǎng)的運(yùn)行與保護(hù)進(jìn)行全面仿真，具有物理模擬所無(wú)法比擬的大規(guī)模優(yōu)勢(shì)，因此將RTDS等電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)和柔性直流物理模擬裝置相結(jié)合的混合仿真系統(tǒng)就具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，可以全面準(zhǔn)確地模擬柔性直流HVDC輸電系統(tǒng)的交流場(chǎng)、換流變、換流閥、直流場(chǎng)、直流傳輸線、閥觸發(fā)接口、電壓互感器、電流互感器、直流電壓電流測(cè)量元件、隔離和接地刀閘等各種主要設(shè)備,直流控制保護(hù)系統(tǒng)可以按照與實(shí)際工程基本一致的方式接入模擬系統(tǒng)運(yùn)行。可以在模擬系統(tǒng)交流母線、換流變、換流閥、直流輸電線路等設(shè)置故障點(diǎn),很方便地研究HVDC系統(tǒng)發(fā)生的故障,并研究考核控制保護(hù)系統(tǒng)對(duì)故障的反應(yīng)，詳盡驗(yàn)證柔性直流控制與保護(hù)系統(tǒng)PCP和VBC的控制保護(hù)算法，考核控制保護(hù)裝置的可靠性，作為控制保護(hù)系統(tǒng)出廠試驗(yàn)的手段，修正和優(yōu)化控制參數(shù)，使其在完成測(cè)試后能直接用于工程調(diào)試。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提出一種柔性直流換流器混合仿真物理模擬裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，使柔性直流換流器的控制與保護(hù)裝置直接接入進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真測(cè)試，還可以和RTDS等電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)相結(jié)合進(jìn)行混合仿真，解決柔性直流換流器控制與保護(hù)裝置的出廠試驗(yàn)問題。本專利技術(shù)提出的柔性直流換流器混合仿真物理模擬裝置，包括一臺(tái)柔性直流換流器閥模擬裝置、一臺(tái)交流母線功率放大器、一臺(tái)直流母線功率放大器。交流母線功率放大器的三相交流輸入端AI/BI/CI接入到交流電網(wǎng)，交流母線功率放大器的三相交流輸出端AO/BO/CO接入到柔性直流換流器閥模擬裝置三相交流輸入端A/B/C，柔性直流換流器閥模擬裝置的直流輸出端DC1+/DC1-連接到直流母線功率放大器的直流輸出端DC2+/DC2-，直流母線功率放大器的三相交流輸入端U/V/W連接到交流電網(wǎng)；交流母線功率放大器的數(shù)字與模擬信號(hào)端IO1和IO2分別連接到外部的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)和被測(cè)試柔性直流換流器控制與保護(hù)裝置，直流母線功率放大器的數(shù)字與模擬信號(hào)端IO3和IO4分別連接到外部的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)和被測(cè)試柔性直流換流器控制與保護(hù)裝置。本專利技術(shù)提出的柔性直流換流器混合仿真物理模擬裝置，其優(yōu)點(diǎn)是：可實(shí)現(xiàn)柔性直流換流器控制與保護(hù)裝置直接接入進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真測(cè)試，還可以和RTDS等電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)相結(jié)合進(jìn)行混合仿真，解決柔性直流換流器控制與保護(hù)裝置的出廠試驗(yàn)問題。附圖說(shuō)明圖1為本專利技術(shù)的柔性直流換流器混合仿真物理模擬裝置的構(gòu)成原理圖。圖2為圖1所示的柔性直流換流器混合仿真物理模擬裝置中的交流母線功率放大器的電路原理圖。圖3為圖1所示的一種柔性直流換流器混合仿真物理模擬裝置中的直流母線功率放大器和柔性直流換流器閥模擬裝置的電路原理圖。圖4為圖3所示的直流母線功率放大器中的H橋功率模塊電路示意圖。具體實(shí)施方式本專利技術(shù)提出的柔性直流換流器混合仿真物理模擬裝置，如圖1中虛線框內(nèi)所示包括一臺(tái)柔性直流換流器閥模擬裝置、一臺(tái)交流母線功率放大器、一臺(tái)直流母線功率放大器。交流母線功率放大器的三相交流輸入端AI/BI/CI接入到交流電網(wǎng)，交流母線功率放大器的三相交流輸出端AO/BO/CO接入到柔性直流換流器閥模擬裝置三相交流輸入端A/B/C，柔性直流換流器閥模擬裝置的直流輸出端DC1+/DC1-連接到直流母線功率放大器的直流輸出端DC2+/DC2-，直流母線功率放大器的三相交流輸入端U/V/W連接到交流電網(wǎng)；交流母線功率放大器的數(shù)字與模擬信號(hào)端IO1和IO2分別連接到外部的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)和被測(cè)試柔性直流換流器控制與保護(hù)裝置，直流母線功率放大器的數(shù)字與模擬信號(hào)端IO3和IO4分別連接到外部的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)和被測(cè)試柔性直流換流器控制與保護(hù)裝置。本專利技術(shù)提出的柔性直流換流器混合仿真物理模擬裝置中，使用的交流母線功率放大器，可以采用如圖2所示的基于NPC(中點(diǎn)鉗位)三電平電壓源逆變器直流背靠背連接的交流母線功率放大器，由北京西威清拓變流技術(shù)有限公司公司生產(chǎn)，產(chǎn)品型號(hào)為SWBAD-X/X，也可以采用已有的兩電平電壓源逆變器直流背靠背連接，或采用其他雙向AC-DC-AC變流器電路或雙向AC-AC直接變換的變流器電路。本專利技術(shù)提出的柔性直流換流器混合仿真物理模擬裝置中，使用的直流母線功率放大器和柔性直流換流器閥模擬裝置，可以采用如圖3所示的基于MMC(模塊化多電平變流器)變流器的直流母線功率放大器，其中的變流模塊采用如圖4所示的H橋功率模塊。直流母線功率放大器和直流母線功率放大器，由北京西威清拓變流技術(shù)有限公司生產(chǎn)，產(chǎn)品型號(hào)為SWMMC-X/X，也可以采用已有的其他雙向DC-AC變流器電路。本專利技術(shù)提出的柔性直流換流器混合仿真物理模擬裝置，其工作原理是：被測(cè)試柔性直流換流器控制與保護(hù)裝置與閥連接的測(cè)控光纖直接連接到柔性直流換流器閥模擬裝置的對(duì)應(yīng)光纖接口端IO5，用于模擬被測(cè)試柔性直流換流器控制與保護(hù)裝置對(duì)實(shí)際工程柔性直流換流器閥的測(cè)控；可實(shí)現(xiàn)雙向功率傳輸?shù)慕涣髂妇€功率放大器通過(guò)IO1與電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)進(jìn)行模擬或數(shù)字信號(hào)交換，按電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)輸出的交流母線電壓輸出信號(hào)控制交流母線功率放大器的三相交流輸出端AO/BO/CO的三相交流電壓，等效于模擬了柔性直流換流器閥模擬裝置的三相交流輸入端A/B/C接入了電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)的對(duì)應(yīng)交流母線；可實(shí)現(xiàn)雙向功率傳輸?shù)闹绷髂妇€功率放大器通過(guò)IO3與電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)進(jìn)行模擬或數(shù)字信號(hào)交換，按電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)輸出的直流母線電壓或直流母線電流輸出信號(hào)控制直流母線功率放大器的直流輸出端DC1+/DC1-的直流電壓或直流電流，等效于模擬了柔性直流換流器閥模擬裝置的直流輸出端DC1+/DC1-接入了電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)的對(duì)應(yīng)直流母線；交流母線功率放大器通過(guò)數(shù)字與模擬信號(hào)端IO2將交流母線電壓、電流及開關(guān)狀態(tài)等信號(hào)傳送給被測(cè)試柔性直流換流器控制與保護(hù)裝置，直流母線功率放大器通過(guò)數(shù)字與模擬信號(hào)端IO4將直流母線電壓、電流及開關(guān)狀態(tài)等信號(hào)傳送給被測(cè)試柔性直流換流器控制與保護(hù)裝置，從而實(shí)現(xiàn)被測(cè)試柔性直流換流器控制與保護(hù)裝置對(duì)柔性直流換流器閥模擬裝置的閉環(huán)控制與保護(hù)測(cè)試。本專利技術(shù)中的柔性直流換流器閥模擬裝置也可以采用其他種類的電壓源或電流源變流器實(shí)現(xiàn)，任何基于本專利技術(shù)電路所作的等效變換電路，均屬于本專利技術(shù)的保護(hù)范圍。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種柔性直流換流器混合仿真物理模擬裝置，其特征在于，包括一臺(tái)柔性直流換流器閥模擬裝置、一臺(tái)交流母線功率放大器、一臺(tái)直流母線功率放大器。交流母線功率放大器的三相交流輸入端AI/BI/CI接入到交流電網(wǎng)，交流母線功率放大器的三相交流輸出端AO/BO/CO接入到柔性直流換流器閥模擬裝置三相交流輸入端A/B/C，柔性直流換流器閥模擬裝置的直流輸出端DC1+/DC1?連接到直流母線功率放大器的直流輸出端DC2+/DC2?，直流母線功率放大器的三相交流輸入端U/V/W連接到交流電網(wǎng)；交流母線功率放大器的數(shù)字與模擬信號(hào)端IO1和IO2分別連接到外部的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)和被測(cè)試柔性直流換流器控制與保護(hù)裝置，直流母線功率放大器的數(shù)字與模擬信號(hào)端IO3和IO4分別連接到外部的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)和被測(cè)試柔性直流換流器控制與保護(hù)裝置。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種柔性直流換流器混合仿真物理模擬裝置，其特征在于，包括一臺(tái)柔性直流換流器閥模擬裝置、一臺(tái)交流母線功率放大器、一臺(tái)直流母線功率放大器。交流母線功率放大器的三相交流輸入端AI/BI/CI接入到交流電網(wǎng)，交流母線功率放大器的三相交流輸出端AO/BO/CO接入到柔性直流換流器閥模擬裝置三相交流輸入端A/B/C，柔性直流換流器閥模擬裝置的直流輸出端DC1+/DC1-連接...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉文華，趙香花，陳晉輝，劉文輝，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京西威清拓變流技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京,11