基于lcc與mmc并聯(lián)的混合直流系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其實(shí)時(shí)仿真設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及直流輸電技術(shù)，特別涉及一種基于電網(wǎng)換相換流器(Line-Communicated Converter, LCC)和模塊化多電平換流器(Modular MultilevelConverter, MMC)并聯(lián)的混合直流系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其實(shí)時(shí)仿真設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在直流輸電工程中得到廣泛應(yīng)用的是基于電網(wǎng)換相換流器的高壓直流輸電技術(shù)(LCC-HVDC)，其主要核心組成部分是由晶閘管構(gòu)成的換流器。LCC-HVDC特別適用于大容量高電壓遠(yuǎn)距離的輸電場(chǎng)合，不存在同步問(wèn)題，可用于兩個(gè)非同步電網(wǎng)的互聯(lián)。但由于晶閘管是半控器件，只能控制其開(kāi)通，關(guān)斷則需要借助外界交流電網(wǎng)電壓，對(duì)受端交流系統(tǒng)的短路容量要求比較高，且存在換相失敗的問(wèn)題。此外，LCC-HVDC還主要諧波大，需要大量的濾波器和無(wú)功補(bǔ)償裝置，不能用于孤島供電等缺點(diǎn)。
[0003]近幾年，隨著電力電子器件的發(fā)展，基于IGBT、IEGT等全控器件的電壓源型換流器的柔性直流輸電技術(shù)(Voltage Source Converter, VSC-HVDC)得到了快速發(fā)展。其中，最具有前景的是采用模塊化多電平換流器的柔性直流輸電技術(shù)(MMC-HVDC)，它比LCC-HVDC控制更靈活，可實(shí)現(xiàn)有功和無(wú)功的獨(dú)立控制，且不需要濾波器，特別適用于新能源接入電網(wǎng)。但是受到IGBT等全控器件容量的制約，相對(duì)LCC-HVDC而言，MMC-HVDC的輸電容量比較小，一定程度上影響其應(yīng)用。
[0004]LCC和MMC型直流輸電技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，但目前對(duì)于這種新型的混合直流系統(tǒng)暫時(shí)還未有相應(yīng)的實(shí)時(shí)仿真試驗(yàn)系統(tǒng)，用于測(cè)試相應(yīng)的控制保護(hù)裝置，特別是MMC型柔性直流系統(tǒng)需要幾微秒仿真步長(zhǎng)用于仿真極高的開(kāi)關(guān)頻率，而LCC型直流系統(tǒng)的仿真步長(zhǎng)只需幾十微秒，現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法解決不同仿真步長(zhǎng)的混合直流實(shí)時(shí)仿真設(shè)備。
[0005]因此，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種基于LCC與MMC并聯(lián)的混合直流系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及基于LCC與MMC并聯(lián)的混合直流系統(tǒng)控制保護(hù)閉環(huán)實(shí)時(shí)仿真設(shè)備以克服現(xiàn)有技術(shù)不足甚為必要。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種基于LCC與MMC并聯(lián)的混合直流系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及基于LCC與MMC并聯(lián)的混合直流系統(tǒng)控制保護(hù)閉環(huán)實(shí)時(shí)仿真設(shè)備，可以解決LCC和MMC不同仿真步長(zhǎng)協(xié)調(diào)問(wèn)題，且所建立的仿真試驗(yàn)系統(tǒng)還可用于LCC和MMC并聯(lián)的混合直流控制保護(hù)研究和控保裝置的閉環(huán)測(cè)試。
[0007]本實(shí)用新型的上述目的通過(guò)如下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn):
[0008]提供一種基于LCC與MMC并聯(lián)的混合直流系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于:
[0009]包括有交流系統(tǒng)、交流濾波器、LCC電路和MMC電路；
[0010]所述交流濾波器并聯(lián)于交流母線，所述LCC電路和MMC電路分別連接于所述交流系統(tǒng)；
[0011]所述LCC電路設(shè)置有第一 LCC子電路和第二 LCC子電路，第一 LCC子電路設(shè)置有第一三相三繞組換流變壓器、第一十二脈動(dòng)換流器和第一直流電抗器，第二 LCC子電路設(shè)置有第二直流電抗器、第二十二脈動(dòng)換流器和第二三相三繞組換流變壓器；
[0012]所述第一三相三繞組換流變壓器的一端通過(guò)交流主斷路器連接于交流母線，所述第一三相三繞組換流變壓器另一端與所述第一十二脈動(dòng)換流器的一端連接，所述第一十二脈動(dòng)換流器的另一端連接有第一直流電抗器，所述第二十二脈動(dòng)換流器的一端連接有第二直流電抗器，所述第一直流電抗器與所述第二直流電抗器直接通過(guò)直流線路連接，所述第二十二脈動(dòng)換流器的另一端與第二三相三繞組換流變壓器的一端連接，所述第二三相三繞組換流變壓器的另一端通過(guò)交流主斷路器與交流母線連接；
[0013]所述MMC電路設(shè)置有第一 MMC子電路和第二 MMC子電路，第一 MMC子電路設(shè)置有第一三相雙繞組聯(lián)接變壓器、第一旁路斷路器、第一啟動(dòng)電阻和第一 MMC換流器，第二 MMC子電路設(shè)置有第二 MMC換流器、第二旁路斷路器、第二啟動(dòng)電阻和第二三相雙繞組聯(lián)接變壓器；
[0014]所述第一三相雙繞組聯(lián)接變壓器的一端通過(guò)交流主斷路器聯(lián)接于交流母線，所述第一三相雙繞組聯(lián)接變壓器另一端與第一旁路斷路器一端、第一啟動(dòng)電阻一端連接，所述第一旁路斷路器另一端、第一啟動(dòng)電阻另一端與所述第一 MMC換流器的一端連接，所述第一 MMC換流器的另一端與第二 MMC換流器的一端通過(guò)直流線路連接，第二 MMC換流器的另一端與第二旁路斷路器的一端、第二啟動(dòng)電阻的一端連接，所述第二旁路斷路器的另一端、第二啟動(dòng)電阻的另一端與所述第二三相雙繞組聯(lián)接變壓器的一端連接，所述第二三相雙繞組聯(lián)接變壓器的另一端通過(guò)交流主斷路器與交流母線連接。
[0015]優(yōu)選的，上述第一 MMC換流器與第二 MMC換流器的結(jié)構(gòu)相同，每個(gè)MMC換流器均由三相六個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂由一個(gè)橋臂電抗器和多個(gè)子模塊組成；
[0016]每個(gè)子模塊分別包括第一 IGBT管、第二 IGBT管、與第一 IGBT管反并聯(lián)的第一二極管、與第二 IGBT管反并聯(lián)的第二二極管以及電容器構(gòu)成；
[0017]所述第一 IGBT管的集電極與第二 IGBT管的發(fā)射極連接，所述電容器一端與第一IGBT管的發(fā)射極連接，所述電容器另一端與第二 IGBT管的集電極連接。
[0018]優(yōu)選的，上述第一十二脈動(dòng)換流器與所述第二十二脈動(dòng)換流器的結(jié)構(gòu)相同，每個(gè)十二脈動(dòng)換流器均由兩個(gè)六脈動(dòng)換流電路串聯(lián)而成，每個(gè)六脈動(dòng)換流電路由三個(gè)晶閘管組并聯(lián)構(gòu)成，每個(gè)晶閘管組由串聯(lián)的兩個(gè)晶閘管構(gòu)成，且兩個(gè)六脈動(dòng)換流電路的連接點(diǎn)連接有接地刀閘。
[0019]優(yōu)選的，上述第一三相雙繞組聯(lián)接變壓器和所述第二三相雙繞組聯(lián)接變壓器結(jié)構(gòu)相同，三相雙繞組聯(lián)接變壓器為具有50us步長(zhǎng)和2.5us步長(zhǎng)接口的三相雙繞組聯(lián)接變壓器。
[0020]本實(shí)用新型同時(shí)提供一種基于LCC與MMC并聯(lián)的混合直流系統(tǒng)控制保護(hù)閉環(huán)實(shí)時(shí)仿真設(shè)備，設(shè)置有實(shí)時(shí)仿真器、GTFPGA板卡、MMC閥控裝置、MMC換流器級(jí)及換流站級(jí)控制保護(hù)裝置、1接口、LCC控制保護(hù)裝置和LCC-MCC混合系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制裝置；
[0021]所述實(shí)時(shí)仿真器設(shè)置有LCC仿真電路和MMC仿真電路，所述LCC仿真電路設(shè)置有第一 LCC仿真子電路和第二 LCC仿真子電路，所述MMC仿真電路包括第一 MMC仿真子電路和第二 MMC仿真子電路；
[0022]第一 MMC仿真子電路和第二 MMC仿真子電路分別與所述LCC仿真電路聯(lián)接；
[0023]所述第一 LCC仿真子電路設(shè)置有第一三相三繞組換流變壓器、第一十二脈動(dòng)換流器和第一直流電抗器，第二 LCC仿真子電路設(shè)置有第二直流電抗器、第二十二脈動(dòng)換流器、第二三相三繞組換流變壓器；
[0024]所述第一三相三繞組換流變壓器的一端通過(guò)交流主斷路器連接于交流母線，所述第一三相三繞組換流變壓器另一端與所述第一十二脈動(dòng)換流器的一端連接，所述第一十二脈動(dòng)換流器的另一端連接有第一直流電抗器，所述第二十二脈動(dòng)換流器的一端連接有第二直流電抗器，所述第一直流電抗器與所述第二直流電抗器直接通過(guò)直流線路連接，所述第二十二脈動(dòng)換流器的另一端與第二三相三繞組換流變壓器的一端連接，所述第二三相三繞組換流變壓器的另一端通過(guò)交流主斷路器與交流母線連接；
[0025]所述第一 MMC仿真子電路設(shè)置有第一三相雙繞組聯(lián)接變壓器、第一旁路斷路器、第一啟動(dòng)電阻和第一 MMC換流器，第二 MMC仿真子電路設(shè)置有第二 MMC換流器、第二旁路斷路器、第二啟動(dòng)電阻和第二三相雙繞組聯(lián)接變壓器；
[0026]所述第一三相雙繞組聯(lián)接變壓器的一端通過(guò)交流主斷路器聯(lián)接于交流母線，所述第一三相雙繞組聯(lián)接變壓器另一端與第一旁路斷路器一端、第一啟動(dòng)電阻一端連接，所述第一旁路斷路器另一端、第一啟動(dòng)電阻另一端與所述第一 MMC換流器的一端連接，所述第一 MMC換流器的另一端與第二 MMC換流器的一