制电路后，能够有效克服交流故障清除后逆变器的后续换相失 败，加速直流有功功率的恢复，以及在一定程度上加快发生换相失败的逆变器恢复换相。相 比于传统的熄弧角线性比例积分控制，该控制电路能有效避免交流故障清除后换流器的换 相失败，并在一定程度上加速直流有功功率的恢复，抑制直流无功功率的消耗。
【附图说明】
[0052] 图1为新的熄弧角控制电路的原理图。
[0053] 图2为非线性调制单元的非线性函数示意图。
[0054] 图3为采用本实用新型前后的直流恢复响应仿真结果对比。 具体实施例
[0055] 下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施 方式不限于此。
[0056] 实施例
[0057] 如图1所示，所述实用新型分别采样交流电压测量值V_s、直流电流测量值 和熄弧角测量值y_s。
[0058] 交流电压测量值送至电压低通滤波单元的输入端，电压低通滤波单元输出端输出 的滤波电压信号V分别同时送至微分器的输入端和电压比较器的输入端。①微分器执行微 分运算后所得结果输送至脉冲生成单元的输入端。脉冲生成单元判断输入数据是否大于设 定值D，若大于，则脉冲生成单元输出第二逻辑信号S2 = 1，该信号的持续时间为T，其中T 为一整定值；否则，始终输出第二逻辑信号S2 = 0。第二逻辑信号输送至双通道选择器的输 入端，双通道选择器根据第二逻辑信号S2的取值确定输出熄弧角偏差增量信号A 的 取值：若S2 = 1，则双通道选择器输出AYm=X2,其中X2为设定的值；若S2 = 0,则双 通道选择器输出AyOT=〇。②滤波电压信号V送至电压比较器的输入端后，由电压比较 器判断滤波电压信号是否大于电压设定值VMt，若大于，则输出逻辑信号1至逻辑与门（在 图1中用AND表示）的第一输入端，否则输出逻辑信号0至逻辑与门的第一输入端。
[0059] 直流电流测量值送至电流低通滤波单元的输入端，电流低通滤波单元输出端输出 的滤波电流信号I送至电流比较器的输入端，由电流比较器判断滤波电流信号是否大于电 流设定值Is&若大于，则输出逻辑信号1至逻辑与门AND的第二输入端，否则输出逻辑信号 〇至逻辑与门的第二输入端。逻辑与门接受两个输入端的逻辑信号并进行逻辑"与"运算， 所得运算结果为第一逻辑信号S1。熄弧角测量值输送至取小单元的输入端，取小单元将采 样的熄弧角测量值与采样时刻之前20ms的所有的采样熄弧角测量值进行比较，求取并输 出其中的最小值。由预先设定的熄弧角熄弧角整定值减去取小单元的输出，得到第一 熄弧角偏差信号，并把第一熄弧角偏差信号输送至非线性调制单元的第一输入 端。非线性调制单元的第二输入端接收逻辑与门输出的第一逻辑信号S1，非线性调制单元 输出第二熄弧角偏差信号，第二熄弧角偏差信号与双通道选择器输出端的熄弧角偏 差增量信号A 相加，得到第三熄弧角偏差信号y_3，第三熄弧角偏差信号输送至比例 积分单元，比例积分单元输出延迟角控制量0 Y。由常数减去比例积分单元输出的延迟 角控制量0Y得到触发角控制量a，触发角控制量输送至脉冲触发单元。
[0060] 如图2所示，非线性调制单元输出的第二熄弧角偏差丫^2是输入的第一熄弧角偏 差的分段线性函数，函数特征为具有由七个关键点组成的折线段。
[0061] 所述七个关键点为N'，N，M，0,A，B和B'，七个点的特征包括：
[0062] 0为坐标原点；第一关键点N'点满足：XN，<XM且YN，= -90 ;第二关键点N满足： XN〈XN，且YN, = -90 ;第三关键点M满足：XM=YM〈0 ;第五关键点A满足：XA=YA>0 ;第六关键 点B点满足：XB>X^YB= 90 ;第七关键点B'点满足：XB，>X^YB，= 90。其中：XN，和YN，分 别为第一关键点的横坐标和纵坐标；\和Yn分别为第二关键点的横坐标和纵坐标；XM和Ym 分别为第三关键点的横坐标和纵坐标；XJPYa分别为第五关键点的横坐标和纵坐标；XjP YB分别为第六关键点的横坐标和纵坐标；XB，和YB，分别为第七关键点的横坐标和纵坐标。
[0063] 若逻辑与门单元输出的第一逻辑信号S1 = 0,分段函数为由点N-M-O-A-B' -B依 次连接组成的折线段；若SI= 1时，分段函数为由点N-N'-M-0-A-B'-B依次连接组成的折 线段。本实施例中涉及的各常量数值如下表表1所示：
[0064]
[0065] 表 1
[0066] 如图3所示，采用本实施方式对直流系统进行熄弧角控制，在逆变侧换流母线上 设置三相短路故障，接地电阻为20Q，持续时间为l〇〇ms，仿真对比传统的比例积分控制与 本实用新型之间的响应差别，图示变量依次为逆变站交流电压、熄弧角、直流有功、换流站 从交流系统吸收的无功等电气量。由图可见，采用实用新型改造原控制系统后，首次换相失 败后换流器更快恢复换相，且当交流故障清除后不再出现后续换相失败；恢复后期熄弧角 回落更快，加速了有功功率的恢复并降低了换流站动态无功需求。
[0067] 上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述 实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替 代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种改善直流输电系统换相失败恢复性能的熄弧角控制电路，其特征在于，包括： 依次连接的非线性调制单元、比例积分单元和脉冲触发单元； 非线性调制单元对输入的第一熄弧角偏差信号y_进行调制，并输出第二熄弧角偏差 信号Tot2; 比例积分单元接收第二熄弧角偏差信号y，将自身的输入量标记为第三熄弧角偏 差信号Tot3，并计算延迟角控制量0Y，所述延迟角控制量0 7的计算公式如下：其中，s为拉式算子，K为比例常数，T1为积分常数，常数减去延迟角控制量P7得 到触发角控制量a; 脉冲触发单元接收触发角控制量a，并通过所述触发角控制量a控制直流换流器晶 闸管的通断。2. 根据权利要求1所述改善直流输电系统换相失败恢复性能的熄弧角控制电路，其特 征在于，还包括：取小单元、电流低通滤波单元、电流比较器、电压低通滤波单元、电压比较 器和逻辑与门；取小单元的输出端连接非线性调制单元的一个输入端，电流低通滤波单元、 电流比较器和逻辑与门的一个输入端依次连接，电压低通滤波单元、电压比较器和逻辑与 门的另一个输入端依次连接；逻辑与门的输出端与非线性调制单元的另一个输入端连接； 取小单元接收、存储和比较20ms内的熄弧角测量值g_s并得到熄弧角采样值的最小 值，由熄弧角整定值Yraf减去熄弧角采样值的最小值，得到第一熄弧角偏差信号Y_，并把 第一熄弧角偏差信号输送至非线性调制单元； 电流低通滤波单元处理直流电流测量值Idlireas，并输出滤波电流I，采用如下式子计算所 述滤波电流I:其中，T1为电流积分常数，s为拉氏算子； 电流比较器接收滤波电流I，并判断接收滤波电流I是否大于电流设定值Isf3t,若大于， 则输出逻辑信号1，否则，输出逻辑信号〇 ; 电压低通滤波单元处理交流电压测量值V_s，并输出滤波电压V，采用如下式子计算所 述滤波电压V:其中，Tv为电压积分常数，S为拉氏算子； 电压比较器接收滤波电压V，并将其与电压设定值VMt进行比较，若滤波电压大于电压 设定值，则输出逻辑信号1，否则输出逻辑信号〇 ; 逻辑与门接收电压比较器和电流比较器输出的逻辑信号，并进行"与"处理，输出第一 逻辑信号Sl至非线性调制单元，所述第一逻辑信号Sl取值为0或1。3. 根据权利要求1所述改善直流输电系统换相失败恢复性能的熄弧角控制电路，其特 征在于，还包括：依次连接的微分器、脉冲生成单元和双通道选择器； 微分器对电压低通滤波单元输出的滤波电压V进行微分计算，得到滤波电压微分值； 脉冲生成单元接收并判断滤波电压微分值是否大于脉冲设定值D;若大于，则输出的 第二逻辑信号S2 = 1，持续时间为整定值T;否则，始终输出第二逻辑信号S2 =O; 双通道选择器接收脉冲生成单元输出的第二逻辑信号S2,并输出熄弧角偏差增量信号A7@;若第二逻辑信号S2 = 0,则熄弧角偏差增量信号AY_= 〇 ;若第二逻辑信号S2 =1，则熄弧角偏差增量信号Ay_=X2,其中，X2为设定的值；输出的熄弧角偏差增量信 号A 与非线性调制单元输出的第二熄弧角偏差信号y_2相加，得到第三熄弧角偏差 信号Tot3，并把第三熄弧角偏差信号出至比例积分单元。4.根据权利要求1所述改善直流输电系统换相失败恢复性能的熄弧角控制电路，其特 征在于，所述非线性调制单元，其输出的第二熄弧角偏差y_2是输入的第一熄弧角偏差 Y_的分段线性函数，函数特征为具有由七个关键点组成的折线段； 所述七个关键点为N'，N，M，0,A，B和B'，七个点的特征包括： 0为坐标原点；第一关键点N'点满足：XN，〈XM且YN，= -90 ;第二关键点N满足：\〈\，且Yn, = -90 ;第三关键点M满足：XM=YM〈0 ;第五关键点A满足：XA=YA>0 ;第六关键点B点满 足：XB>XjYB= 90 ;第七关键点B'点满足：XB, >&且YB, = 90 ;其中：XN,和Yn,分别为第一 关键点的横坐标和纵坐标；\和Yn分别为第二关键点的横坐标和纵坐标；Xm和Ym分别为第 三关键点的横坐标和纵坐标；XjPYa分别为第五关键点的横坐标和纵坐标；XjPYb分别为 第六关键点的横坐标和纵坐标；Xb，和Yb，分别为第七关键点的横坐标和纵坐标。
【专利摘要】本实用新型提出一种改善直流输电系统换相失败恢复性能的熄弧角控制电路，包括依次连接的非线性调制单元、比例积分单元和脉冲触发单元；非线性调制单元对输入的第一熄弧角偏差信号进行调制，并输出第二熄弧角偏差信号；比例积分单元接收第二熄弧角偏差信号，将自身的输入量标记为第三熄弧角偏差信号，并计算延迟角控制量，脉冲触发单元接收触发角控制量，并据此控制直流换流器晶闸管的通断。本实用新型具有能有效避免交流故障清除后换流器的换相失败，并在一定程度上加速直流有功功率的恢复，抑制直流无功功率的消耗等优点。
【IPC分类】H02M7/515
【公开号】CN204761327
【申请号】CN201520429404
【发明人】夏成军, 梁国开, 黄浩宇, 周保荣, 洪潮
【申请人】华南理工大学, 南方电网科学研究院有限责任公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年6月19日