基于lcc与mmc并联的混合直流系统拓扑结构及其实时仿真设备的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及直流输电技术，特别涉及一种基于电网换相换流器(Line-Communicated Converter, LCC)和模块化多电平换流器(Modular MultilevelConverter, MMC)并联的混合直流系统拓扑结构及其实时仿真设备。
【背景技术】
[0002]目前，在直流输电工程中得到广泛应用的是基于电网换相换流器的高压直流输电技术(LCC-HVDC)，其主要核心组成部分是由晶闸管构成的换流器。LCC-HVDC特别适用于大容量高电压远距离的输电场合，不存在同步问题，可用于两个非同步电网的互联。但由于晶闸管是半控器件，只能控制其开通，关断则需要借助外界交流电网电压，对受端交流系统的短路容量要求比较高，且存在换相失败的问题。此外，LCC-HVDC还主要谐波大，需要大量的滤波器和无功补偿装置，不能用于孤岛供电等缺点。
[0003]近几年，随着电力电子器件的发展，基于IGBT、IEGT等全控器件的电压源型换流器的柔性直流输电技术(Voltage Source Converter, VSC-HVDC)得到了快速发展。其中，最具有前景的是采用模块化多电平换流器的柔性直流输电技术(MMC-HVDC)，它比LCC-HVDC控制更灵活，可实现有功和无功的独立控制，且不需要滤波器，特别适用于新能源接入电网。但是受到IGBT等全控器件容量的制约，相对LCC-HVDC而言，MMC-HVDC的输电容量比较小，一定程度上影响其应用。
[0004]LCC和MMC型直流输电技术各有优缺点，但目前对于这种新型的混合直流系统暂时还未有相应的实时仿真试验系统，用于测试相应的控制保护装置，特别是MMC型柔性直流系统需要几微秒仿真步长用于仿真极高的开关频率，而LCC型直流系统的仿真步长只需几十微秒，现有技术无法解决不同仿真步长的混合直流实时仿真设备。
[0005]因此，针对现有技术不足，提供一种基于LCC与MMC并联的混合直流系统拓扑结构及基于LCC与MMC并联的混合直流系统控制保护闭环实时仿真设备以克服现有技术不足甚为必要。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种基于LCC与MMC并联的混合直流系统拓扑结构及基于LCC与MMC并联的混合直流系统控制保护闭环实时仿真设备，可以解决LCC和MMC不同仿真步长协调问题，且所建立的仿真试验系统还可用于LCC和MMC并联的混合直流控制保护研究和控保装置的闭环测试。
[0007]本实用新型的上述目的通过如下技术手段实现:
[0008]提供一种基于LCC与MMC并联的混合直流系统拓扑结构，其特征在于:
[0009]包括有交流系统、交流滤波器、LCC电路和MMC电路；
[0010]所述交流滤波器并联于交流母线，所述LCC电路和MMC电路分别连接于所述交流系统；
[0011]所述LCC电路设置有第一 LCC子电路和第二 LCC子电路，第一 LCC子电路设置有第一三相三绕组换流变压器、第一十二脉动换流器和第一直流电抗器，第二 LCC子电路设置有第二直流电抗器、第二十二脉动换流器和第二三相三绕组换流变压器；
[0012]所述第一三相三绕组换流变压器的一端通过交流主断路器连接于交流母线，所述第一三相三绕组换流变压器另一端与所述第一十二脉动换流器的一端连接，所述第一十二脉动换流器的另一端连接有第一直流电抗器，所述第二十二脉动换流器的一端连接有第二直流电抗器，所述第一直流电抗器与所述第二直流电抗器直接通过直流线路连接，所述第二十二脉动换流器的另一端与第二三相三绕组换流变压器的一端连接，所述第二三相三绕组换流变压器的另一端通过交流主断路器与交流母线连接；
[0013]所述MMC电路设置有第一 MMC子电路和第二 MMC子电路，第一 MMC子电路设置有第一三相双绕组联接变压器、第一旁路断路器、第一启动电阻和第一 MMC换流器，第二 MMC子电路设置有第二 MMC换流器、第二旁路断路器、第二启动电阻和第二三相双绕组联接变压器；
[0014]所述第一三相双绕组联接变压器的一端通过交流主断路器联接于交流母线，所述第一三相双绕组联接变压器另一端与第一旁路断路器一端、第一启动电阻一端连接，所述第一旁路断路器另一端、第一启动电阻另一端与所述第一 MMC换流器的一端连接，所述第一 MMC换流器的另一端与第二 MMC换流器的一端通过直流线路连接，第二 MMC换流器的另一端与第二旁路断路器的一端、第二启动电阻的一端连接，所述第二旁路断路器的另一端、第二启动电阻的另一端与所述第二三相双绕组联接变压器的一端连接，所述第二三相双绕组联接变压器的另一端通过交流主断路器与交流母线连接。
[0015]优选的，上述第一 MMC换流器与第二 MMC换流器的结构相同，每个MMC换流器均由三相六个桥臂构成，每个桥臂由一个桥臂电抗器和多个子模块组成；
[0016]每个子模块分别包括第一 IGBT管、第二 IGBT管、与第一 IGBT管反并联的第一二极管、与第二 IGBT管反并联的第二二极管以及电容器构成；
[0017]所述第一 IGBT管的集电极与第二 IGBT管的发射极连接，所述电容器一端与第一IGBT管的发射极连接，所述电容器另一端与第二 IGBT管的集电极连接。
[0018]优选的，上述第一十二脉动换流器与所述第二十二脉动换流器的结构相同，每个十二脉动换流器均由两个六脉动换流电路串联而成，每个六脉动换流电路由三个晶闸管组并联构成，每个晶闸管组由串联的两个晶闸管构成，且两个六脉动换流电路的连接点连接有接地刀闸。
[0019]优选的，上述第一三相双绕组联接变压器和所述第二三相双绕组联接变压器结构相同，三相双绕组联接变压器为具有50us步长和2.5us步长接口的三相双绕组联接变压器。
[0020]本实用新型同时提供一种基于LCC与MMC并联的混合直流系统控制保护闭环实时仿真设备，设置有实时仿真器、GTFPGA板卡、MMC阀控装置、MMC换流器级及换流站级控制保护装置、1接口、LCC控制保护装置和LCC-MCC混合系统协调控制装置；
[0021]所述实时仿真器设置有LCC仿真电路和MMC仿真电路，所述LCC仿真电路设置有第一 LCC仿真子电路和第二 LCC仿真子电路，所述MMC仿真电路包括第一 MMC仿真子电路和第二 MMC仿真子电路；
[0022]第一 MMC仿真子电路和第二 MMC仿真子电路分别与所述LCC仿真电路联接；
[0023]所述第一 LCC仿真子电路设置有第一三相三绕组换流变压器、第一十二脉动换流器和第一直流电抗器，第二 LCC仿真子电路设置有第二直流电抗器、第二十二脉动换流器、第二三相三绕组换流变压器；
[0024]所述第一三相三绕组换流变压器的一端通过交流主断路器连接于交流母线，所述第一三相三绕组换流变压器另一端与所述第一十二脉动换流器的一端连接，所述第一十二脉动换流器的另一端连接有第一直流电抗器，所述第二十二脉动换流器的一端连接有第二直流电抗器，所述第一直流电抗器与所述第二直流电抗器直接通过直流线路连接，所述第二十二脉动换流器的另一端与第二三相三绕组换流变压器的一端连接，所述第二三相三绕组换流变压器的另一端通过交流主断路器与交流母线连接；
[0025]所述第一 MMC仿真子电路设置有第一三相双绕组联接变压器、第一旁路断路器、第一启动电阻和第一 MMC换流器，第二 MMC仿真子电路设置有第二 MMC换流器、第二旁路断路器、第二启动电阻和第二三相双绕组联接变压器；
[0026]所述第一三相双绕组联接变压器的一端通过交流主断路器联接于交流母线，所述第一三相双绕组联接变压器另一端与第一旁路断路器一端、第一启动电阻一端连接，所述第一旁路断路器另一端、第一启动电阻另一端与所述第一 MMC换流器的一端连接，所述第一 MMC换流器的另一端与第二 MMC换流器的一