一种换流阀IGBT驱动功能仿真装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种换流阀IGBT驱动功能仿真装置，属于柔性高压直流输电技术领域。本发明专利技术采用包括逻辑处理单元、人机交互单元和测试用例集成模块组成的换流阀IGBT驱动功能仿真装置对IGBT子模块控制器进行测试，只需要通过逻辑处理单元和测试用例集成模块就能够模拟换流IGBT子模块的各种工况，无需构建复杂高压测试环境。本发明专利技术由于采用了仿真的方式，具备极强的兼容性和可扩展性，节约了构建测试环境的时间，显著地提高控制器测试和研发的效率；同时还可以增强子模块控制器的IGBT控制及保护功能验证的全面性和可重复性，最大程度降低将子模块控制器控制及保护功能的设计缺陷带入工程现场的概率。工程现场的概率。工程现场的概率。

【技术实现步骤摘要】
一种换流阀IGBT驱动功能仿真装置


[0001]本专利技术涉及一种换流阀IGBT驱动功能仿真装置，属于柔性高压直流输电


技术介绍

[0002]柔性直流输电技术是以电压源换流器为核心的直流输电技术，模块化多电平换流阀(modular multi
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level converter,MMC)作为柔性高压直流输电系统中的关键设备,其运行的可靠性直接影响着输电系统的安全稳定。IGBT及其驱动器是模块化多电平换流阀(modular multi
‑
level converter,MMC)功率子模块(sub
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module,SM)的核心组成部分，子模块控制器(sub
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module controller,SMC)用于实现对IGBT及其驱动的控制和保护，其控制保护逻辑功能的正确性对于柔性直流换流阀的稳定运行至关重要。不合理的逻辑设计会引发柔性直流输电换流阀功率子模块故障进而导致冗余子模块数(number of redundant sub
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modules)减少，严重时可能会造成系统跳闸停运。
[0003]随着柔性直流输电新技术的快速发展，新型柔性直流输电拓扑的不断出现，高密度大容量的IGBT器件得到广泛应用，与之相适应的IGBT驱动技术也不断更新，同时，对子模块控制器的功能升级和可靠运行也提出了新要求。因此，需要对子模块控制器的驱动性能和保护逻辑的可靠性进行检测，目前的检测方法主要是通过构建复杂高压测试环境的下使子模块控制器遍历IGBT驱动的各种运行工况，以验证换流阀子模块在各种故障工况下的IGBT控制保护特性。这种方式需要构建换流阀工作的复杂高压环境，构建成本高且花费时间长。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种换流阀IGBT驱动功能仿真装置，以解决目前采用模拟实际高压环境对IGBT子模块控制器进行测试导致的成本高、效率低的问题。
[0005]本专利技术为解决上述技术问题而提供一种换流阀IGBT驱动功能仿真装置，该仿真装置包括逻辑处理单元、人机交互单元和测试用例集成模块；所述的逻辑处理单元用于生成测试用例功能仿真数据以及进行逻辑处理；所述人机交互单元用于提供人机接口供模型选择、逻辑控制、参数调整和数据记录使用；所述测试用例集成模块包括状态反馈单元、负载特性单元和通信链路单元；所述状态反馈单元用于仿真IGBT驱动运行状态的反馈及其特征响应；负载特性单元用于仿真IGBT驱动负载的稳态及暂态特性；通信链路单元用于仿真IGBT驱动通信的信号及链路运行特性。
[0006]本专利技术采用包括逻辑处理单元、人机交互单元和测试用例集成模块组成的换流阀IGBT驱动功能仿真装置对IGBT子模块控制器进行测试，只需要通过逻辑处理单元和测试用例集成模块就能够模拟换流IGBT子模块的各种工况，无需构建复杂高压测试环境。本专利技术由于采用了仿真的方式，具备极强的兼容性和可扩展性，节约了构建测试环境的时间，显著地提高控制器测试和研发的效率；同时还可以增强子模块控制器的IGBT控制及保护功能验
证的全面性和可重复性，最大程度降低将子模块控制器控制及保护功能的设计缺陷带入工程现场的概率。
[0007]进一步地，所述逻辑处理单元与人机交互单元通信连接，用于接收通过所述人机交互单元在线编辑的参数和调试数据。
[0008]本专利技术通过人机交互单元进行参数的修改和调试功能的调整，便于逻辑处理单元能够根据人机交互单元的输入的数据进行相应的仿真，提高了仿真的可扩展性。
[0009]进一步地，所述的逻辑处理单元采用FPGA+ARM的设计架构。
[0010]本专利技术的采用FPGA+ARM的设计架构来构建逻辑处理单元，能够方便实现各种运行工况下，IGBT驱动测试用例功能仿真的数据和逻辑处理。
[0011]进一步地，所述状态反馈单元用于按照逻辑处理单元选定模型和参数完成IGBT在各工况下的状态反馈特征信号以及自定义特征信号，并通过所述通信链路单元将状态反馈脉冲发送给待测子模块控制器。
[0012]本专利技术通过状态反馈单元生成IGBT在各工况下的状态反馈特征信号和特殊的自定义特征信号，满足了对各种工况的测试需求。
[0013]进一步地，所述的负载特性单元用于仿真IGBT驱动受开关频率、门极短路以及驱动电源短路影响时的负载特性，以验证IGBT驱动的载荷变化对其取能回路及子模块控制器控制逻辑的影响。
[0014]本专利技术通过负载特性单元仿真IGBT驱动受各种因素影响时的负载特性，进而有助于对验证IGBT驱动的载荷变化对其取能回路及子模块控制器控制逻辑的影响。
[0015]进一步地，所述的负载特性单元采用电子负载，该电子负载在所述逻辑处理单元驱动下产生相应的阻抗变化，以实现各工况下的负载特性的仿真。
[0016]本专利技术利用电子负载来仿真IGBT驱动受各种因素影响时的负载特性，能够方便、准确地模拟出受IGBT驱动影响的载荷变化情况。
[0017]进一步地，所述的通信链路单元用于仿真IGBT驱动在发生通信中断、通信硬件异常或受噪声及环境干扰时的信号及链路运行特性，所述通信链路单元包含与待测子模块控制器匹配的信号传输模块，信号传输模块接收来自待测子模块控制器的IGBT指令，转发给所述逻辑处理单元并将所述逻辑处理单元生成的脉冲信号发送给待测子模块控制器。
[0018]本专利技术通过通信链路单元仿真IGBT驱动在发生通信中断、通信硬件异常或受噪声及环境干扰时的信号及链路运行特性，能够实现对各种信号及链路运行特性下子模块控制器进行测试。
[0019]进一步地，所述通信链路单元采用模块化设计。
[0020]本专利技术采用模块化设计理念构建通信链路单元，使得整个仿真系统装置的极具可扩展性。
附图说明
[0021]图1是本专利技术换流阀IGBT驱动功能仿真装置的结构框图；
[0022]图2是本专利技术换流阀IGBT驱动功能仿真装置的工作流程图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步地说明。
[0024]本专利技术的换流阀IGBT驱动功能仿真装置包括逻辑处理单元、人机交互单元以及测试用例集成模块。逻辑处理单元是装置的核心单元，实现测试用例功能仿真的数据和逻辑处理；人机交互单元为模型选择、逻辑控制、参数调整和数据记录等功能提供人机接口；测试用例集成模块由状态反馈、负载特性和通信链路三个单元组成：状态反馈单元用于仿真IGBT驱动运行状态的反馈及其特征响应；负载特性单元用于仿真IGBT驱动负载的稳态及暂态特性；通信链路单元用于仿真IGBT驱动通信的信号及链路运行特性。本专利技术的装置能够为换流阀子模块控制器的IGBT控制逻辑测试提供系统全面的测试环境，具备测试用例集成度高、功能可扩展性强等特点，无需构建复杂的高压测试环境，可以显著地提高控制器测试和研发的效率。
[0025]如图1所示，下面对该装置的各个组成部分进行具体介绍。逻辑处理单元的核心部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种换流阀IGBT驱动功能仿真装置，其特征在于，该仿真装置包括逻辑处理单元、人机交互单元和测试用例集成模块；所述的逻辑处理单元用于生成测试用例功能仿真数据以及进行逻辑处理；所述人机交互单元用于提供人机接口供模型选择、逻辑控制、参数调整和数据记录使用；所述测试用例集成模块包括状态反馈单元、负载特性单元和通信链路单元；所述状态反馈单元用于仿真IGBT驱动运行状态的反馈及其特征响应；负载特性单元用于仿真IGBT驱动负载的稳态及暂态特性；通信链路单元用于仿真IGBT驱动通信的信号及链路运行特性。2.根据权利要求1所述的换流阀IGBT驱动功能仿真装置，其特征在于，所述逻辑处理单元与人机交互单元通信连接，用于接收通过所述人机交互单元在线编辑的参数和调试数据。3.根据权利要求2所述的换流阀IGBT驱动功能仿真装置，其特征在于，所述的逻辑处理单元采用FPGA+ARM的设计架构。4.根据权利要求1所述的换流阀IGBT驱动功能仿真装置，其特征在于，所述状态反馈单元用于按照逻辑处理单元选定模型和参数完成IGBT在各工况下的状态反馈特征信号以及自定义特征信号，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈路军，李娟，宋建勇，李坤，程佳铭，赵培丽，史亚楠，谷亚飞，慕小乐，田世克，屈春雷，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，
类型：发明
国别省市：