一种轻型直流输电系统的功率单元控制系统的制作方法
【专利摘要】一种用于轻型直流输电系统的功率单元控制系统，整流侧、逆变侧的每个功率单元都具有各自独立的控制系统，所述的控制系统包括控制器CPU、采样回路和保护回路；其特征在于，所述功率单元控制器CPU采用单片机MCS-80C196，及DSPIC33EP256MU806单元板卡、A/D转换器组成的采样系统，系统的开关量输入，输出端口与DSPIC33EP256MU806单元板卡之间设有光电隔离电路。本实用新型的有益效果是：每个功率单元采用独立控制，便于实现整流站、逆变站整体控制方式的灵活性、可靠性，功率单元控制器采用自主设计的采样系统，使得输入数据更加准确、可靠。
【专利说明】一种轻型直流输电系统的功率单元控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型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功率单元控制系统。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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触发后，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源的，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。
[0004]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。系统的拓朴结构如图1所示，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。但若都采用图2所示的正常的PWM整流控制方式，则整流站与逆变站都将对直流侧电压进行控制，而整流侧与逆变侧并联在同一母线，容易导致系统失控。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是提供一种用于轻型直流输电系统的功率单元控制系统，每个功率单元采取独立控制方式，及自行设计的采样系统，以便于实现整流站和逆变站进行各自独立的控制方式，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。
[0006]为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现:
[0007]一种用于轻型直流输电系统的功率单元控制系统，整流侧、逆变侧的每个功率单元都具有各自独立的控制系统，所述的控制系统包括控制器CPU、采样回路和保护回路；每个功率单元通过接收光纤和发送光纤与上位机CPU进行通信，上位机CPU对每个功率单元发送启动、停止、复位、参数设置命令，同时上位机CPU接收所有功率单元的信息并对所有单元的信息进行综合处理；整流侧与逆变侧之间通过设置于10公里之外的集控中心进行数据交换，当整流侧发生故障后通过集控中心将故障信息传递给从站CPU，从站CPU给所有单元下发脉冲封锁命令；其特征在于，所述功率单元控制器CPU采用单片机MCS-80C196，及DSPIC33EP256MU806单元板卡、A/D转换器组成的采样系统，系统的开关量输入，输出端口与DSPIC33EP256MU806单元板卡之间设有光电隔离电路，A/D转换器与低功耗型FPGA采样控制器EP2C20F256相连接，FPGA采样控制器EP2C20F256与DSP处理器相连接，DSP处理器与单片机MCS-80C196相连接，单片机MCS-80C196设有485接口。
[0008]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0009]每个功率单元采用独立控制，便于实现整流站、逆变站整体控制方式的灵活性、可靠性，功率单元控制器采用自主设计的采样系统，使得输入数据更加准确、可靠。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】
[0010]图1是轻型直流输电系统整体拓扑图。
[0011]图2是功率单元独立控制结结构示意图。
[0012]图3是功率单元控制系统的结构图。
[0013]图4是轻型直流输电系统的整流站、逆变站通讯结构图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图详细叙述本实用新型控制方式的【具体实施方式】。
[0015]见图1，轻型直流输电系统包括整流侧和逆变侧，整流侧与逆变侧采用相同的结构，均采用功率单元串联多电平的结构，由多个功率单元(Powre Unit)组成，功率单元采用IGBT, GTO、IGCT、或IEGT全控型开关器件。每个功率单元桥臂侧通过电抗器连接到变压器二次侧的0.5kV绕组，功率单元直流侧首尾连接。整流侧、逆变侧的变压器的一次侧通过断路器KM2、KM1与电网相连接，且断路器KM2的每一相都并联有保护电阻；整流侧、逆变侧的直流侧与直流电缆的连接处设有熔断器FU、避雷器及电抗器L ;整流侧、逆变侧的功率单元桥臂侧设有电流互感器CT。
[0016]见图2，每个功率单元都有独立的控制系统，所述的控制系统包括控制器CPU、采样回路和保护回路；控制器CPU采用单片机MCS-80C196，单元板卡DSPIC33EP256MU806、A/D转换器组成的采样系统，系统所有的输入，输出端口都采取了完善的隔离措施，确保系统安全和工作可靠。系统选用Altera公司的EP2C20F256低功耗型FPGA作为A/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/A组成。
[0017]见图4，每个功率单元通过接收光纤和发送光纤与上位机CPU进行通信，上位机CPU对每个功率单元发送启动、停止、复位、参数设置命令，同时上位机CPU接收所有功率单元的信息并对所有单元的信息进行综合处理；整流侧与逆变侧之间通过设置于10公里之外的集控中心进行数据交换，当整流侧发生故障后通过集控中心将故障信息传递给从站CPU,从站CPU给所有单元下发脉冲封锁命令。
【权利要求】
1.一种用于轻型直流输电系统的功率单元控制系统，整流侧、逆变侧的每个功率单元都具有各自独立的控制系统，所述的控制系统包括控制器CPU、采样回路和保护回路；每个功率单元通过接收光纤和发送光纤与上位机CPU进行通信，上位机CPU对每个功率单元发送启动、停止、复位、参数设置命令，同时上位机CPU接收所有功率单元的信息并对所有单元的信息进行综合处理；整流侧与逆变侧之间通过设置于10公里之外的集控中心进行数据交换，当整流侧发生故障后通过集控中心将故障信息传递给从站CPU，从站CPU给所有单元下发脉冲封锁命令；其特征在于，所述功率单元控制器CPU采用单片机MCS-80C196，及DSPIC33EP256MU806单元板卡、A/D转换器组成的采样系统，系统的开关量输入，输出端口与DSPIC33EP256MU806单元板卡之间设有光电隔离电路，A/D转换器与低功耗型FPGA采样控制器EP2C20F256相连接，FPGA采样控制器EP2C20F256与DSP处理器相连接，DSP处理器与单片机MCS-80C196相连接，单片机MCS-80C196设有485接口。
【文档编号】H02J3/36GK204230926SQ201420664262
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月6日 优先权日:2014年11月6日
【发明者】张朝龙 申请人:国网辽宁省电力有限公司鞍山供电公司, 国家电网公司