基于rtds动模试验系统的光电转换装置制造方法
【专利摘要】本实用新型基于RTDS动模试验系统建立的光电转换装置，包括若干能够扩展的光电转换板，以及用于通过并联方式为光电转换板供电的开关电源；光电转换板包括依次连接的用于收发被测模块光信号的光纤接口模块，用于进行光电转换的FPGA处理芯片，以及用于和RTDS动模试验系统进行数据通信的数字信号端口和模拟信号端口。通过作为可编程器件的FPGA处理芯片实现对光电信号的相互转换，结构简单紧凑，实现容易；通过开关电源进行集中供电，并通过并联方式对光电转换板的分别提供电能，从而能够根据需要减少或扩充光电转换板的数量，可扩展性强，安装维护方便。通过将被测模块和RTDS动模试验系统的转换连接，实现对测试的严格考核。
【专利说明】基于RTDS动模试验系统的光电转换装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电力系统动模仿真试验设备领域，具体为一种基于RTDS动模试验系统的光电转换装置。
【背景技术】
[0002]配电网静止同步补偿器(D-STATC0M)是一种重要的用户电力(Custom Power)装置，在配电网中能有效的解决电压波动与闪变、三相电压不平衡、电网谐波污染等电能质量问题。针对国家标准，采取合理有效评估措施对D-STATC0M进行测试，对提高D-STATC0M装置的可靠性、引导D-STATC0M产业的有序发展、规范我国D-STATC0M的产业化具有重要意义。对于特定的无功补偿工程，D-STATC0M能否有效解决负荷带来的电能质量问题，关键之一在于其控制系统实现的功能是否理想，在现场安装调试之前需对其进行严格的系统测试，以闭环实时仿真手段，验证电力电子装置控制器的控制性能是否满足设计要求，并可对控制器硬件进行实时运行考核。因此，对控制设备的测试是整个工程建设中的重要环节，利用实时仿真系统进行实时仿真是测试过程中不可或缺的关键步骤之一。
[0003]RTDSCReal Time Digital Simulators,实时数字仿真器)动模试验接口系统，以闭环实时仿真手段，验证电力电子装置控制器的控制性能是否满足设计要求，并可对控制器硬件进行实时运行考核。RTDS的重要特性就是它能维持实时仿真条件下的连续运行，能足够快地求解电力系统方程并连续地产生输出，输出能真实地代表实际网络的状态。因其优异的实时仿真性能，RTDS已被广泛用于电力系统分析研究、继电保护设备的闭环测试、HVDC和FACTS装置的控制系统的闭环测试。
[0004]现有技术中，多电平级联结构的中高压、大容量无功补偿装置，及采用多电平级联结构的其他相关电力电子装置(如APF、DVR等)，特别是中高压、大容量D-STATC0M，多采用光纤通信方式，即主控机箱与级联模块采用光纤进行通信，光纤通信方式有容量大、衰减小、体积小、抗干扰性强、节约有色金属、扩容便捷的特点，尤其是其抗干扰性可以减少装置在中高压强电磁环境下的误动作概率。而目前的实时数字仿真器的输入输出板卡多采用电平信号接口，在利用RTDS动模试验平台考核D-STATC0M性能的时候必须要进行光电信号的转换。现有的光电转换接口无法满足基于实时数字仿真闭环测试平台建立D-STATC0M的闭环测试对接口的使用需求，并且容错率低，扩展性差，造成测试结果的误差较大。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种基于RTDS动模试验系统的光电转换装置，其能够满足对D-STATC0M等采用光纤通信方式的多电平级联结构电力电子装置进行动模试验的需求，能满足对装置进行闭环测试的需求，结构紧凑，扩展性强。
[0006]本实用新型是通过以下技术方案来实现:
[0007]基于RTDS动模试验系统的光电转换装置,包括若干能够扩展的光电转换板，以及用于通过并联方式为光电转换板供电的开关电源；所述的光电转换板包括依次连接的用于收发被测模块光信号的光纤接口模块，用于进行光电转换的FPGA处理芯片，以及用于和RTDS动模试验系统进行数据通信的数字信号端口和模拟信号端口。
[0008]优选的，光纤接口模块内设置光纤收发芯片。进一步，光纤接口模块的输出端通过第一双向电平转换电路与FPGA处理芯片的输入端连接。光纤接口模块还用于接收FPGA处理芯片的控制信息及回馈运行参数和状态信息。
[0009]优选的，数字信号端口的输入端通过第二双向电平转换电路与FPGA处理芯片的输出端连接，模拟信号端口输出端通过第二双向电平转换电路与FPGA处理芯片的输入端连接。
[0010]进一步，模拟信号端口输出端通过模拟信号调理电路与第二双向电平转换电路连接。模拟信号端口用于从RTDS动模试验系统的GTA0板卡接收动模系统产生的系统运行参数。
[0011]进一步，数字信号端口用于向RTDS动模试验系统的GTDI板卡发送被测模块的驱动使能信号及PWM脉冲信号。
[0012]优选的，光电转换板包括设有9对光纤接口的光纤接口装置、9路模拟信号端口和32路数字端口 ；每对光纤接口包括1路接收接口和1路发送接口。
[0013]优选的，本实用新型还包括用于安装开关电源和若干光电转换板的箱体。
[0014]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果:
[0015]本实用新型通过作为可编程器件的FPGA处理芯片实现对光电信号的相互转换，结构简单紧凑，实现容易；通过开关电源进行集中供电，通过并联方式对光电转换板分别提供电能，从而能够根据需要减少或扩充光电转换板的数量，可扩展性强，安装维护方便；通过将被测模块和RTDS动模试验系统的转换连接，实现对被测装置控制系统的严格考核，以闭环实时仿真手段，验证被测装置控制器的控制性能是否满足设计要求，并可对控制器硬件进行实时运行考核。
[0016]进一步的，通过光纤收发芯片实现对光信号的接收和发送，利用第一双向电平转换电路和第二双向电平转换电路，实现FPGA处理芯片输入输出信号和被测模块及动模试验系统输入输出信号的逻辑一致性，简化了装置复杂性，提高了转换可靠性和稳定性。
[0017]进一步的，通过相对独立的且能够进行扩展的光电转换板实现与被测模块的光纤通信，利用数字信号端口和模拟信号端口分别独立的输入输出控制，实现与RTDS动模试验系统的电信号传输，从而以光电转换板为媒介建立了相对独立的工作通道，能够迅速实现维护检修和替换，具有极高的容错率。
[0018]进一步的，通过设置的箱体，实现对光电转换板和开关电源的安装布置，提高了本实用新型的整体性、安全性和可操作性，
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型实例中所述的光电转换板的结构原理框图。
[0020]图2为本实用新型实例中所述的结构原理连接框图。
[0021]图3为本实用新型实例中所述的动模试验原理框图。
【具体实施方式】[0022]下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述:
[0023]本实用新型基于RTDS动模试验系统的光电转换装置，如图2所示，其包括若干能够扩展的光电转换板，以及用于通过并联方式为光电转换板供电的开关电源；如图1所示，光电转换板包括依次连接的用于收发被测模块光信号的光纤接口模块，用于进行光电转换的FPGA处理芯片，以及用于和RTDS动模试验系统进行数据通信的数字信号端口和模拟信
号端口。
[0024]优选的，光纤接口模块内设置光纤收发芯片；如图1所示，本优选实例中，光纤接口模块的输出端通过第一双向电平转换电路与FPGA处理芯片的输入端连接。光纤接口模块还用于接收FPGA处理芯片的控制信息及回馈运行参数和状态信息。
[0025]本优选实例中，如图1所示，数字信号端口的输入端通过第二双向电平转换电路与FPGA处理芯片的输出端连接，模拟信号端口输出端通过第二双向电平转换电路与FPGA处理芯片的输入端连接。模拟信号端口输出端通过模拟信号调理电路与第二双向电平转换电路连接。
[0026]优选的，模拟信号端口用于从RTDS动模试验系统的GTA0板卡接收动模系统产生的系统运行参数。数字信号端口用于向RTDS动模试验系统的GTDI板卡发送被测模块的驱动使能信号及PWM脉冲信号。
[0027]优选的，光电转换板包括设有9对光纤接口的光纤接口装置、9路模拟信号端口和32路数字端口 ；每对光纤接口包括1路接收接口和1路发送接口。本优选实例中，如图2所不，光电转换装置还包括用于安装开关电源和若干光电转换板的箱体。
[0028]具体的，将本优选实例所述的光电转换装置，应用到对D-STATC0M试验样机的测试当中，其结构连接框图如图2所示，其动模试验原理框图如图3所示。在图3中，RTDS动模试验系统模型为单线图，其中的(^中的X代表A、B、C三相中的任意一相。RTDS动模试验系统的系统电压和电流运行参数送入`D-STATC0M控制器，系统电压为三相母线电压，电流运行参数包括D-STATC0M三相支路电流和三相负载电流。级联模块D-STATC0M的直流侧电压通过光电转换装置转换为光信号送入D-STATC0M控制器，D-STATC0M控制器产生的三相PWM脉冲触发及使能信号通过光电转换装置转换为电信号送入RTDS动模试验系统。如图2所示，光电转换装置通过箱体内相对独立设置的光电转换板实现RTDS动模试验系统对被测的D-STATC0M试验样机的闭环测试，容错率高，扩展性好，测试结果的误差小。
【权利要求】
1.基于RTDS动模试验系统的光电转换装置，其特征在于，包括若干能够扩展的光电转换板，以及用于通过并联方式为光电转换板供电的开关电源；所述的光电转换板包括依次连接的用于收发被测模块光信号的光纤接口模块，用于进行光电转换的FPGA处理芯片，以及用于和RTDS动模试验系统进行数据通信的数字信号端口和模拟信号端口。
2.根据权利要求1所述的基于RTDS动模试验系统的光电转换装置，其特征在于，所述的光纤接口模块内设置光纤收发芯片。
3.根据权利要求1或2所述的基于RTDS动模试验系统的光电转换装置，其特征在于，光纤接口模块的输出端通过第一双向电平转换电路与FPGA处理芯片的输入端连接。
4.根据权利要求1或2所述的基于RTDS动模试验系统的光电转换装置，其特征在于，所述的光纤接口模块还用于接收FPGA处理芯片的控制信息及回馈运行参数和状态信息。
5.根据权利要求1所述的基于RTDS动模试验系统的光电转换装置，其特征在于，数字信号端口的输入端通过第二双向电平转换电路与FPGA处理芯片的输出端连接，模拟信号端口输出端通过第二双向电平转换电路与FPGA处理芯片的输入端连接。
6.根据权利要求5所述的基于RTDS动模试验系统的光电转换装置,其特征在于,模拟信号端口输出端通过模拟信号调理电路与第二双向电平转换电路连接。
7.根据权利要求1或5或6所述的基于RTDS动模试验系统的光电转换装置，其特征在于，所述的模拟信号端口用于从RTDS动模试验系统的GTAO板卡接收动模系统产生的系统运行参数。
8.根据权利要求1或5或6所述的基于RTDS动模试验系统的光电转换装置，其特征在于，所述的数字信号端口用于向RTDS动模试验系统的GTDI板卡发送被测模块的驱动使能信号及PWM脉冲信号。
9.根据权利要求1所述的基于RTDS动模试验系统的光电转换装置，其特征在于，所述的光电转换板包括设有9对光纤接口的光纤接口装置、9路模拟信号端口和32路数字端口 ；每对光纤接口包括I路接收接口和I路发送接口。
10.根据权利要求1所述的基于RTDS动模试验系统的光电转换装置，其特征在于，还包括用于安装开关电源和若干光电转换板的箱体。
【文档编号】G05B17/02GK203551962SQ201320700347
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年11月6日 优先权日:2013年11月6日
【发明者】李罗, 朱静, 雷颖, 王跃, 王弋飞, 李万杰, 范伟强, 牛帅, 赵阳杰 申请人:中国西电电气股份有限公司