Mmc柔性直流輸電動(dòng)模實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模擬量采集系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種模擬量采集系統(tǒng)，具體涉及一種MMC柔性直流輸電動(dòng)模實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模擬量采集系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]模塊化多電平(Modular Multilevel Converter, MMC)拓?fù)溆捎诿子昧俗幽K級聯(lián)的多電平結(jié)構(gòu)，避免了功率器件直接串聯(lián)所帶來的動(dòng)靜態(tài)均壓問題，因此在柔性直流輸電領(lǐng)域受到關(guān)注。由于各個(gè)子模塊需要單獨(dú)控制觸發(fā)并采取保護(hù)措施，因此對控制保護(hù)系統(tǒng)要求較高。MMC拓?fù)淙嵝灾绷鬏旊妱?dòng)模實(shí)驗(yàn)平臺(tái)使用小功率模塊代替實(shí)際工程中的子模塊，模擬實(shí)際換流站的運(yùn)行，可用于驗(yàn)證控制保護(hù)策略。
[0003]MMC拓?fù)淙嵝灾绷鬏旊妱?dòng)模實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的模擬量經(jīng)過采集電路傳輸?shù)娇刂票Ｗo(hù)設(shè)備(PCP7Pole Control and Protect1n),用于控制保護(hù)算法。這些模擬量一部分用于柔性直流輸電系統(tǒng)的控制策略，一部分用于柔性直流輸電系統(tǒng)的保護(hù)算法。對于一次線路上同一測量量(電壓或者電流)，控制用和保護(hù)用的信號測量范圍和精度要求是不同的?？刂朴眯盘柕牟呗苑秶^小，精度要求高，保護(hù)用信號的測量范圍大，精度要求比控制用信號低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種MMC柔性直流輸電動(dòng)模實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模擬量采集系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法，本發(fā)明的采集系統(tǒng)使用同一路模擬量輸入，輸出幅值和精度不同的兩路信號，分別用于控制和保護(hù)，從而，減少了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的傳感器數(shù)量，簡化了設(shè)計(jì)。
[0005]本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明提供一種MMC柔性直流輸電動(dòng)模實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模擬量采集系統(tǒng)，所述系統(tǒng)與模塊化多電平換流器MMC連接，用于采集模塊化多電平換流器MMC的電壓信號和電流信號，其改進(jìn)之處在于，所述系統(tǒng)包括電壓采集電路和電流采集電路，所述電壓采集電路和電流采集電路采用同一電壓互感器PT和電流互感器CT的輸出信號；所述電壓采集電路和電流采集電路均通過AD轉(zhuǎn)換器與PCP連接；所述電壓采集電路通過電壓互感器PT接入交流電網(wǎng)；所述電流采集電路通過電流互感器CT接入交流電網(wǎng)。
[0007]進(jìn)一步地，所述電壓采集電路包括依次連接的電壓互感器PT、電壓霍爾電路和復(fù)用信號調(diào)理電路；電壓模擬量采集信號依次經(jīng)過電壓互感器PT、電壓霍爾電路，復(fù)用信號調(diào)理電路和AD轉(zhuǎn)換器后接入PCP。
[0008]進(jìn)一步地，所述電流采集電路包括依次連接的電流互感器CT、電流霍爾電路和復(fù)用信號調(diào)理電路；電流模擬量采集信號依次經(jīng)過電流互感器CT、電流霍爾電路、復(fù)用信號調(diào)理電路和AD轉(zhuǎn)換器后接入PCP。
[0009]進(jìn)一步地，所述復(fù)用信號調(diào)理電路由輸入信號相同的兩個(gè)反相比例放大器構(gòu)成，所述復(fù)用信號調(diào)理電路同時(shí)滿足控制用信號和保護(hù)用信號的測量要求。
[0010]進(jìn)一步地，其中一個(gè)反相比例放大器由運(yùn)算放大器U1、電阻Rl和電阻R2構(gòu)成，所述電阻Rl —端接地，另一端連接運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端；所述電阻R2 —端與電阻Rl連接，另一端連接運(yùn)算放大器Ul的輸出端；所述運(yùn)算放大器Ul的放大倍數(shù)為-R2/R1 ；
[0011]另一個(gè)反相比例放大器由運(yùn)算放大器U2、電阻R3和電阻R4構(gòu)成，所述電阻R3 —端接地，另一端連接運(yùn)算放大器U2的反相輸入端；所述電阻R4—端與電阻R3連接，另一端連接運(yùn)算放大器U2的輸出端；所述運(yùn)算放大器U2的放大倍數(shù)為-R4/R3。
[0012]進(jìn)一步地，所述運(yùn)算放大器Ul的放大倍數(shù)大于運(yùn)算放大器U2的放大倍數(shù)；在運(yùn)算放大器Ul的輸出端接有穩(wěn)壓管限幅電路，所述穩(wěn)壓管限幅電路用于防止運(yùn)算放大器Ul的輸出過壓，損壞后級的AD轉(zhuǎn)換器。
[0013]進(jìn)一步地，所述穩(wěn)壓管限幅電路由穩(wěn)壓二極管以及與其兩端連接的晶體管組成。
[0014]本發(fā)明還提供一種MMC柔性直流輸電動(dòng)模實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模擬量采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其改進(jìn)之處在于，所述實(shí)現(xiàn)方法采用同一電壓互感器PT和電流互感器CT的輸出信號，所述實(shí)現(xiàn)方法包括同時(shí)進(jìn)行的下述處理過程:
[0015](I)采集模塊化多電平換流器MMC的電壓信號；
[0016](2)采集模塊化多電平換流器MMC的電流信號。
[0017]進(jìn)一步地，所述(I)包括:電壓模擬量采集信號經(jīng)過電壓互感器PT轉(zhuǎn)換為幅值在土 100V以內(nèi)的電壓信號，再經(jīng)過電壓霍爾電路降低電壓幅度到± 1V以內(nèi)，然后經(jīng)復(fù)用信號調(diào)理電路輸入到AD轉(zhuǎn)換器中，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后輸入PCP。
[0018]進(jìn)一步地，所述(2)包括:電壓模擬量采集信號經(jīng)過電流互感器CT轉(zhuǎn)換為幅值在±5A以內(nèi)的電流信號，再經(jīng)過電流霍爾電路將電流信號轉(zhuǎn)換為±10V以內(nèi)的電壓信號，然后經(jīng)復(fù)用信號調(diào)理電路輸入到AD轉(zhuǎn)換器中，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后輸入PCP。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是:
[0020]1、對于既用于控制策略，又用于保護(hù)算法的模擬信號，采用同一 PT或CT的輸出，減少了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的傳感器數(shù)量，并且滿足精度和測量范圍的要求。
[0021]2、復(fù)用信號調(diào)理電路由兩個(gè)放大倍數(shù)不同的放大器構(gòu)成，可以滿足控制用信號和保護(hù)用信號的不同測量范圍要求。
[0022]3、復(fù)用信號調(diào)理電路由兩個(gè)輸入信號相同的反相比例放大器構(gòu)成，輸入阻抗大，避免了對前級霍爾輸出信號的影響，也避免了兩個(gè)放大器之間的相互影響。
[0023]4、復(fù)用模擬量采集電路設(shè)計(jì)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明提供的MMC柔性直流輸電實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模擬量傳輸路徑示意圖；
[0025]圖2是本發(fā)明提供的復(fù)用信號調(diào)理電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0027]本發(fā)明提供一種MMC柔性直流輸電動(dòng)模實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模擬量采集系統(tǒng)，其傳輸路徑示意圖如圖1所示，所述系統(tǒng)與模塊化多電平換流器MMC連接，用于采集模塊化多電平換流器MMC的電壓信號和電流信號，所述系統(tǒng)包括電壓采集電路和電流采集電路，所述電壓采集電路和電流采集電路采用同一電壓互感器PT和電流互感器CT的輸出信號；所述電壓采集電路和電流采集電路均通過AD轉(zhuǎn)換器與換流站的控制保護(hù)系統(tǒng)PCP連接；所述電壓采集電路通過電壓互感器PT接入交流電網(wǎng)；所述電流采集電路通過電流互感器CT接入交流電網(wǎng)。
[0028]電壓采集電路包括依次連接的電壓互感器PT、電壓霍爾電路和復(fù)用信號調(diào)理電路；電壓模擬量采集信號依次經(jīng)過電壓互感器PT、電壓霍爾電路，復(fù)用信號調(diào)理電路和AD轉(zhuǎn)換器后接入換流站的控制保護(hù)系統(tǒng)PCP。
[0029]電流采集電路包括依次連接的電流互感器CT、電流霍爾電路和復(fù)用信號調(diào)理電路；電流模擬量采集信號依次經(jīng)過電流互感器CT、電流霍爾電路、復(fù)用信號調(diào)理電路和AD轉(zhuǎn)換器后接入換流站的控制保護(hù)系統(tǒng)PCP。
[0030]對于既要用于控制又要用于保護(hù)的信號，采用同一 PT/CT的輸出信號，在信號調(diào)理電路I和信號調(diào)理電路2中均采用復(fù)用信號調(diào)理電路。復(fù)用信號調(diào)理電路示意圖如圖2所示。復(fù)用信號調(diào)理電路由輸入信號相同的兩個(gè)反相比例放大器構(gòu)成，所述復(fù)用信號調(diào)理電路同時(shí)滿足控制用信號和保護(hù)用信號的測量要求。
[0031]其中一個(gè)反相比例放大器由運(yùn)算放大器U1、電阻Rl和電阻R2構(gòu)成，所述電阻Rl一端接地