制電路后，能夠有效克服交流故障清除后逆變器的后續(xù)換相失 敗，加速直流有功功率的恢復(fù)，以及在一定程度上加快發(fā)生換相失敗的逆變器恢復(fù)換相。相 比于傳統(tǒng)的熄弧角線性比例積分控制，該控制電路能有效避免交流故障清除后換流器的換 相失敗，并在一定程度上加速直流有功功率的恢復(fù)，抑制直流無功功率的消耗。
【附圖說明】
[0052] 圖1為新的熄弧角控制電路的原理圖。
[0053] 圖2為非線性調(diào)制單元的非線性函數(shù)示意圖。
[0054] 圖3為采用本實用新型前后的直流恢復(fù)響應(yīng)仿真結(jié)果對比。 具體實施例
[0055] 下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實用新型的實施 方式不限于此。
[0056] 實施例
[0057] 如圖1所示，所述實用新型分別采樣交流電壓測量值V_s、直流電流測量值 和熄弧角測量值y_s。
[0058] 交流電壓測量值送至電壓低通濾波單元的輸入端，電壓低通濾波單元輸出端輸出 的濾波電壓信號V分別同時送至微分器的輸入端和電壓比較器的輸入端。①微分器執(zhí)行微 分運算后所得結(jié)果輸送至脈沖生成單元的輸入端。脈沖生成單元判斷輸入數(shù)據(jù)是否大于設(shè) 定值D，若大于，則脈沖生成單元輸出第二邏輯信號S2 = 1，該信號的持續(xù)時間為T，其中T 為一整定值；否則，始終輸出第二邏輯信號S2 = 0。第二邏輯信號輸送至雙通道選擇器的輸 入端，雙通道選擇器根據(jù)第二邏輯信號S2的取值確定輸出熄弧角偏差增量信號A 的 取值：若S2 = 1，則雙通道選擇器輸出AYm=X2,其中X2為設(shè)定的值；若S2 = 0,則雙 通道選擇器輸出AyOT=〇。②濾波電壓信號V送至電壓比較器的輸入端后，由電壓比較 器判斷濾波電壓信號是否大于電壓設(shè)定值VMt，若大于，則輸出邏輯信號1至邏輯與門（在 圖1中用AND表示）的第一輸入端，否則輸出邏輯信號0至邏輯與門的第一輸入端。
[0059] 直流電流測量值送至電流低通濾波單元的輸入端，電流低通濾波單元輸出端輸出 的濾波電流信號I送至電流比較器的輸入端，由電流比較器判斷濾波電流信號是否大于電 流設(shè)定值Is&若大于，則輸出邏輯信號1至邏輯與門AND的第二輸入端，否則輸出邏輯信號 〇至邏輯與門的第二輸入端。邏輯與門接受兩個輸入端的邏輯信號并進(jìn)行邏輯"與"運算， 所得運算結(jié)果為第一邏輯信號S1。熄弧角測量值輸送至取小單元的輸入端，取小單元將采 樣的熄弧角測量值與采樣時刻之前20ms的所有的采樣熄弧角測量值進(jìn)行比較，求取并輸 出其中的最小值。由預(yù)先設(shè)定的熄弧角熄弧角整定值減去取小單元的輸出，得到第一 熄弧角偏差信號，并把第一熄弧角偏差信號輸送至非線性調(diào)制單元的第一輸入 端。非線性調(diào)制單元的第二輸入端接收邏輯與門輸出的第一邏輯信號S1，非線性調(diào)制單元 輸出第二熄弧角偏差信號，第二熄弧角偏差信號與雙通道選擇器輸出端的熄弧角偏 差增量信號A 相加，得到第三熄弧角偏差信號y_3，第三熄弧角偏差信號輸送至比例 積分單元，比例積分單元輸出延遲角控制量0 Y。由常數(shù)減去比例積分單元輸出的延遲 角控制量0Y得到觸發(fā)角控制量a，觸發(fā)角控制量輸送至脈沖觸發(fā)單元。
[0060] 如圖2所示，非線性調(diào)制單元輸出的第二熄弧角偏差丫^2是輸入的第一熄弧角偏 差的分段線性函數(shù)，函數(shù)特征為具有由七個關(guān)鍵點組成的折線段。
[0061] 所述七個關(guān)鍵點為N'，N，M，0,A，B和B'，七個點的特征包括：
[0062] 0為坐標(biāo)原點；第一關(guān)鍵點N'點滿足：XN，<XM且YN，= -90 ;第二關(guān)鍵點N滿足： XN〈XN，且YN, = -90 ;第三關(guān)鍵點M滿足：XM=YM〈0 ;第五關(guān)鍵點A滿足：XA=YA>0 ;第六關(guān)鍵 點B點滿足：XB>X^YB= 90 ;第七關(guān)鍵點B'點滿足：XB，>X^YB，= 90。其中：XN，和YN，分 別為第一關(guān)鍵點的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；\和Yn分別為第二關(guān)鍵點的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；XM和Ym 分別為第三關(guān)鍵點的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；XJPYa分別為第五關(guān)鍵點的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；XjP YB分別為第六關(guān)鍵點的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；XB，和YB，分別為第七關(guān)鍵點的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。
[0063] 若邏輯與門單元輸出的第一邏輯信號S1 = 0,分段函數(shù)為由點N-M-O-A-B' -B依 次連接組成的折線段；若SI= 1時，分段函數(shù)為由點N-N'-M-0-A-B'-B依次連接組成的折 線段。本實施例中涉及的各常量數(shù)值如下表表1所示：
[0064]
[0065] 表 1
[0066] 如圖3所示，采用本實施方式對直流系統(tǒng)進(jìn)行熄弧角控制，在逆變側(cè)換流母線上 設(shè)置三相短路故障，接地電阻為20Q，持續(xù)時間為l〇〇ms，仿真對比傳統(tǒng)的比例積分控制與 本實用新型之間的響應(yīng)差別，圖示變量依次為逆變站交流電壓、熄弧角、直流有功、換流站 從交流系統(tǒng)吸收的無功等電氣量。由圖可見，采用實用新型改造原控制系統(tǒng)后，首次換相失 敗后換流器更快恢復(fù)換相，且當(dāng)交流故障清除后不再出現(xiàn)后續(xù)換相失??；恢復(fù)后期熄弧角 回落更快，加速了有功功率的恢復(fù)并降低了換流站動態(tài)無功需求。
[0067] 上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述 實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替 代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種改善直流輸電系統(tǒng)換相失敗恢復(fù)性能的熄弧角控制電路，其特征在于，包括： 依次連接的非線性調(diào)制單元、比例積分單元和脈沖觸發(fā)單元； 非線性調(diào)制單元對輸入的第一熄弧角偏差信號y_進(jìn)行調(diào)制，并輸出第二熄弧角偏差 信號Tot2; 比例積分單元接收第二熄弧角偏差信號y，將自身的輸入量標(biāo)記為第三熄弧角偏 差信號Tot3，并計算延遲角控制量0Y，所述延遲角控制量0 7的計算公式如下：其中，s為拉式算子，K為比例常數(shù)，T1為積分常數(shù)，常數(shù)減去延遲角控制量P7得 到觸發(fā)角控制量a; 脈沖觸發(fā)單元接收觸發(fā)角控制量a，并通過所述觸發(fā)角控制量a控制直流換流器晶 閘管的通斷。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述改善直流輸電系統(tǒng)換相失敗恢復(fù)性能的熄弧角控制電路，其特 征在于，還包括：取小單元、電流低通濾波單元、電流比較器、電壓低通濾波單元、電壓比較 器和邏輯與門；取小單元的輸出端連接非線性調(diào)制單元的一個輸入端，電流低通濾波單元、 電流比較器和邏輯與門的一個輸入端依次連接，電壓低通濾波單元、電壓比較器和邏輯與 門的另一個輸入端依次連接；邏輯與門的輸出端與非線性調(diào)制單元的另一個輸入端連接； 取小單元接收、存儲和比較20ms內(nèi)的熄弧角測量值g_s并得到熄弧角采樣值的最小 值，由熄弧角整定值Yraf減去熄弧角采樣值的最小值，得到第一熄弧角偏差信號Y_，并把 第一熄弧角偏差信號輸送至非線性調(diào)制單元； 電流低通濾波單元處理直流電流測量值Idlireas，并輸出濾波電流I，采用如下式子計算所 述濾波電流I:其中，T1為電流積分常數(shù)，s為拉氏算子； 電流比較器接收濾波電流I，并判斷接收濾波電流I是否大于電流設(shè)定值Isf3t,若大于， 則輸出邏輯信號1，否則，輸出邏輯信號〇 ; 電壓低通濾波單元處理交流電壓測量值V_s，并輸出濾波電壓V，采用如下式子計算所 述濾波電壓V:其中，Tv為電壓積分常數(shù)，S為拉氏算子； 電壓比較器接收濾波電壓V，并將其與電壓設(shè)定值VMt進(jìn)行比較，若濾波電壓大于電壓 設(shè)定值，則輸出邏輯信號1，否則輸出邏輯信號〇 ; 邏輯與門接收電壓比較器和電流比較器輸出的邏輯信號，并進(jìn)行"與"處理，輸出第一 邏輯信號Sl至非線性調(diào)制單元，所述第一邏輯信號Sl取值為0或1。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述改善直流輸電系統(tǒng)換相失敗恢復(fù)性能的熄弧角控制電路，其特 征在于，還包括：依次連接的微分器、脈沖生成單元和雙通道選擇器； 微分器對電壓低通濾波單元輸出的濾波電壓V進(jìn)行微分計算，得到濾波電壓微分值； 脈沖生成單元接收并判斷濾波電壓微分值是否大于脈沖設(shè)定值D;若大于，則輸出的 第二邏輯信號S2 = 1，持續(xù)時間為整定值T;否則，始終輸出第二邏輯信號S2 =O; 雙通道選擇器接收脈沖生成單元輸出的第二邏輯信號S2,并輸出熄弧角偏差增量信號A7@;若第二邏輯信號S2 = 0,則熄弧角偏差增量信號AY_= 〇 ;若第二邏輯信號S2 =1，則熄弧角偏差增量信號Ay_=X2,其中，X2為設(shè)定的值；輸出的熄弧角偏差增量信 號A 與非線性調(diào)制單元輸出的第二熄弧角偏差信號y_2相加，得到第三熄弧角偏差 信號Tot3，并把第三熄弧角偏差信號出至比例積分單元。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述改善直流輸電系統(tǒng)換相失敗恢復(fù)性能的熄弧角控制電路，其特 征在于，所述非線性調(diào)制單元，其輸出的第二熄弧角偏差y_2是輸入的第一熄弧角偏差 Y_的分段線性函數(shù)，函數(shù)特征為具有由七個關(guān)鍵點組成的折線段； 所述七個關(guān)鍵點為N'，N，M，0,A，B和B'，七個點的特征包括： 0為坐標(biāo)原點；第一關(guān)鍵點N'點滿足：XN，〈XM且YN，= -90 ;第二關(guān)鍵點N滿足：\〈\，且Yn, = -90 ;第三關(guān)鍵點M滿足：XM=YM〈0 ;第五關(guān)鍵點A滿足：XA=YA>0 ;第六關(guān)鍵點B點滿 足：XB>XjYB= 90 ;第七關(guān)鍵點B'點滿足：XB, >&且YB, = 90 ;其中：XN,和Yn,分別為第一 關(guān)鍵點的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；\和Yn分別為第二關(guān)鍵點的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；Xm和Ym分別為第 三關(guān)鍵點的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；XjPYa分別為第五關(guān)鍵點的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；XjPYb分別為 第六關(guān)鍵點的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；Xb，和Yb，分別為第七關(guān)鍵點的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。
【專利摘要】本實用新型提出一種改善直流輸電系統(tǒng)換相失敗恢復(fù)性能的熄弧角控制電路，包括依次連接的非線性調(diào)制單元、比例積分單元和脈沖觸發(fā)單元；非線性調(diào)制單元對輸入的第一熄弧角偏差信號進(jìn)行調(diào)制，并輸出第二熄弧角偏差信號；比例積分單元接收第二熄弧角偏差信號，將自身的輸入量標(biāo)記為第三熄弧角偏差信號，并計算延遲角控制量，脈沖觸發(fā)單元接收觸發(fā)角控制量，并據(jù)此控制直流換流器晶閘管的通斷。本實用新型具有能有效避免交流故障清除后換流器的換相失敗，并在一定程度上加速直流有功功率的恢復(fù)，抑制直流無功功率的消耗等優(yōu)點。
【IPC分類】H02M7/515
【公開號】CN204761327
【申請?zhí)枴緾N201520429404
【發(fā)明人】夏成軍, 梁國開, 黃浩宇, 周保榮, 洪潮
【申請人】華南理工大學(xué), 南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月19日