一种用于轻型直流输电系统的控制结构技术方案

一种用于轻型直流输电系统的控制结构，包括整流侧换流站、逆变侧换流站和直流输电电缆组成，其中整流侧换流站由移相变压器、变压器、LC滤波电路、功率单元和短路保护装置构成，逆变侧换流站由短路保护装置、功率单元、LC滤波电路、变压器和移相变压器构成，其特征在于，所述的整流侧换流站、逆变侧换流站的每个每个功率单元均采用独立控制器，所述控制器的核心部件包括TMS320C240 DSP处理器及由AD7863和EP2C20F256低功耗型FPGA组成的交流采样系统和一个MCS-80C196单片机。每个单元均采用独立控制策略，即每一个单元都有独立的DSP处理器、采样回路及相关保护；提高系统整体的可靠性、稳定性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种用于轻型直流输电系统的控制结构，包括整流侧换流站、逆变侧换流站和直流输电电缆组成，其中整流侧换流站由移相变压器、变压器、LC滤波电路、功率单元和短路保护装置构成，逆变侧换流站由短路保护装置、功率单元、LC滤波电路、变压器和移相变压器构成，其特征在于，所述的整流侧换流站、逆变侧换流站的每个每个功率单元均采用独立控制器，所述控制器的核心部件包括TMS320C240 DSP处理器及由AD7863和EP2C20F256低功耗型FPGA组成的交流采样系统和一个MCS-80C196单片机。每个单元均采用独立控制策略，即每一个单元都有独立的DSP处理器、采样回路及相关保护；提高系统整体的可靠性、稳定性。【专利说明】一种用于轻型直流输电系统的控制结构
本技术涉及一种用于功率单元串联多电平型轻型直流输电系统的控制结构。
技术介绍
随着国民经济的高速增长，我国电力工业得到快速发展，根据国家能源局发布的数据显示，2013年，全社会用电量累计53223亿千瓦时，同比增长7.5%，全国发电设备累计平均利用小时为4511小时，分别居于世界第一位和第二位。与此同时，我国电网发展速度更快，截止2013年年底，全国电网220kV及以上输电线路回路长度为52.75万公里，公用变电设备容量为23.87亿千伏安，位居世界第一。由于我国能源与负荷呈逆向分布，能源远距离输送现象突出，而直流输电具有送电距离远、送电容量大、控制灵活等特点，符合电力系统之间的网络互联及巨型水电、火电基地电力外送等，因而是目前我国电网发展中所迫切需要的技术。 柔性直流输电(也就是轻型直流输电，HVDC-Light)是在绝缘栅双极晶闸管和电压源换流器基础上发展起来的一种新型直流输电技术。自1999年连接瑞典大陆与哥特兰岛之间的第一条商业化轻型直流输电线路投入运行以来，柔性直流输电技术以其自身的优点得到工程界的高度重视和快速发展。传统的换流器中晶闸管出发后，只能在电流过零点才能自然关闭，而且两端交流系统必须是有缘的，而新型的电压源换流器使用大功率门极关断晶闸管，可自由地控制电流的导通或关断，从而使换流器具有更大的控制自由度。 功率单兀串联多电平型轻型直流输电系统的结构不同于传统系统的拓扑结构，功率单元串联多电平型轻型直流输电系统的整流侧、逆变侧均为多个单元串联组成，每个单元的直流侧也串联组成一个整体直流侧。整流侧与逆变侧采用相同的结构，控制方式上均采用PWM整流控制。目前，整流站与逆变站都将对直流侧电压进行控制，采用整体的控制器控制多个功率单元的控制结构，由于整流侧与逆变侧并联在同一母线，容易导致系统失控。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种用于功率单元串联多电平型轻型直流输电系统的控制结构，每个功率单元均采用独立控制策略，采用先进的采样系统及处理器，可减小功率单元因过压或欠压引起的故障，提高系统整体的可靠性、稳定性。 为实现上述目的，本技术通过以下技术方案实现: —种用于轻型直流输电系统的控制结构，包括整流侧换流站、逆变侧换流站和直流输电电缆组成，其中整流侧换流站由移相变压器、变压器、LC滤波电路、功率单元和短路保护装置构成，逆变侧换流站由短路保护装置、功率单元、LC滤波电路、变压器和移相变压器构成，其特征在于，所述的整流侧换流站、逆变侧换流站的每个每个功率单元均采用独立控制器，所述控制器的核心部件包括TMS320C240 DSP处理器及由AD7863和EP2C20F256低功耗型FPGA组成的交流采样系统和一个MCS-80C196单片机，系统所有的输入，输出端口都采取了完善的隔离措施。 与现有技术相比，本技术的优点是: 每个功率单元均采用独立控制策略，可减小功率单元因过压或欠压引起的故障，提高系统整体的可靠性、稳定性。 【专利附图】【附图说明】 图1是功率单元串联多电平型轻型直流输电系统整体拓扑结构图。 图2是每个功率单元独立控制的结构示意图。 图3是控制器结构图。 【具体实施方式】 下面结合附图详细叙述本新型控制方式的【具体实施方式】。 见图1、图2，一种用于轻型直流输电系统的控制结构，轻型直流输电设备包括整流侧换流站、逆变侧换流站和直流输电电缆组成，其中整流侧换流站由移相变压器、变压器、LC滤波电路、功率单元和短路保护装置构成，逆变侧换流站由短路保护装置、功率单元、LC滤波电路、变压器和移相变压器构成。每个单元均采用独立控制策略，即每一个单元都有独立的DSP处理器、采样回路及相关保护等。 见图3，控制器它的核心部件是以TMS320C240 DSP与AD7863组成的交流采样系统和一片高档单片机MCS-80C196，系统所有的输入，输出端口都采取了完善的隔离施，确保系统安全和工作可靠。采样部分选用Altera公司的EP2C20F256低功耗型FPGA作为Α/D转换的控制器，它具有18K个逻辑单元，240KB的嵌入式RAM，26个18*18的嵌入式乘法器，4个系统时钟管理锁相环，最大可以拥有315个I/O端口，模拟量数据采集由14bit的A/D与D/Α组成。 DSP处理器采用TMS320F240系列具有直接访问存储器的DMA功能。具有DMA功能的DSP能够为设计双CPU系统提供利用共享存储器实现双机通信的方便，非常适合这样需要交换大量数据的应用系统，利用DMA功能实现主机下载DAP程序至DSP的高速存储器中，主机外加32KB的EPR0M，其中一半用于DSP的程序和初始化数据，另一半存放主机的程序，系统采用DMA方式实现双机通信，在设计上可实现以下功能: (a)对系列DSP的控制信号及TMS320F240系列DSP的响应信号: (b)主机与TMS320F240系列DSP的数据总线和地址总线均需加隔离电路，隔离电路的功能要实现在双机不通信时，要将双方的数据总线与地址总线隔开，在DMA通信时则需要导通。 (c)设计主从CPU均有能对存储器进行读写的选通信号和读写的信号。 整流侧换流站，移相变压器原边接入高压交流系统，在副边形成低压交流电送入功率单元；功率单元为IGBT组成的三相可控整流电路整流，在直流侧电容C两端形成直流电压，直流侧电容器C输出端并联短路保护装置，即两个串联的电子式开关器件IGBT1和IGBT2，通过两个串联的电子式开关器件IGBT1、IGBT2的串联点和直流电容C负极输出稳定的直流电压；正常工作时，IGBT1处于开通状态，IGBT2处于关断状态。 逆变侧换流站，直流电压通过电子式开关器件IGBT3、IGBT4的串联点加在电容器两端，然后经过由IGBT所组成的三相可控逆变电路逆变成交流电压输出；正常工作时IGBT3处于开通状态，IGBT4处于关断状态；将直流输入侧级联起来再与直流输电电缆连接，采用电容和电阻均压使每个功率单元承担等分的直流电压，功率单元采用PWM脉宽调制技术将直流电压逆变输出交流电，再将每个功率单元的交流输出端经过LC滤波电路接入变压器副边，通过不同型号的变压器输出用户所需求的交流电。 所述的整流侧、逆变侧换流站均包括12个功率单元，每个功率单元均采用独立控制策略，即每一个单元都有独立的由CPU、采样回路、保护装置构成的控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于轻型直流输电系统的控制结构，包括整流侧换流站、逆变侧换流站和直流输电电缆组成，其中整流侧换流站由移相变压器、变压器、LC滤波电路、功率单元和短路保护装置构成，逆变侧换流站由短路保护装置、功率单元、LC滤波电路、变压器和移相变压器构成，其特征在于，所述的整流侧换流站、逆变侧换流站的每个每个功率单元均采用独立控制器，所述控制器的核心部件包括TMS320C240DSP处理器及由AD7863和EP2C20F256低功耗型FPGA组成的交流采样系统和一个MCS‑80C196单片机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵向东，王伟利，高海旭，刘凤珍，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司朝阳供电公司，朝阳电力勘测设计院有限公司，国家电网公司，
类型：新型
国别省市：辽宁;21