[发明专利]一种用于技术技能培训的电力电子数模混合系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子、计算机仿真和示范教学技术领域,具体涉及一种用于技术技能培训的电力电子数模混合系统。

背景技术

电力电子技术就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。各种电力电子装置广泛应用于高压直流输电、静止无功补偿、电力机车牵引、交直流电力传动等之中。实际工程使用的电力电子装置都是应用在高压、大容量的场合，出于安全考虑，员工在上岗之前不可能接触到实际的电力电子装置，即使能够接触到，也不可能在装置正常运行中进行练习操作。目前，在电力电子实验教学领域，没有真实的电力电子装置来供学员进行演示和操作，这样学员不会有深刻的印象，有关的知识掌握不牢固，不能将学到的理论知识很好地应用到实践中去。此外，已有的电力电子数字仿真系统只能进行单纯的模拟仿真，不能与电力电子装置进行在线实时通讯仿真。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种用于技术技能培训的电力电子数模混合系统，利用本发明就可以使培训学员在上岗之前就能够接触到真实的电气装置并亲自进行操作，理论与实践相结合，不仅加强了理论的学习，而且锻炼了动手操作能力。系统中的数字仿真平台不仅能够进行数字仿真研究，而且能够与低压物理模型系统进行通讯，从而控制低压物理模型，实现在线实时仿真，就可以在线通过修改控制策略来调节实际电力电子装置的效果，理论和实际相结合，达到更好的运行效果。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种用于技术技能培训的电力电子数模混合系统，包括低压物理模型控制系统和低压物理模型，所述低压物理模型控制系统与低压物理模型连接并通信，低压物理模型通过接口转接板和光电转换板与数字仿真平台通信。

所述低压物理模型包括低压物理模型主回路，所述低压物理模型主回路包括电源进线，电源进线通过与两个变压器相连分成两路，一路通过总开关与母线相连，母线通过各自开关和与各自开关对应的第一负载模型、光伏逆变器、APF和STATCOM相连，电源进线的另一路通过另一总开关与另一路母线相连，另一路母线通过开关依次与第一线路模型、特高压串补和第二线路模型相串联，第二线路模型分两路，分别通过开关和与开关对应的第二负载模型、特高压高抗相连。

所述接口转接板包括第一转接板、第二转接板、第三转接板、第四转接板、第五转接板、第六转接板、第七转接板和第八转接板。

所述低压物理模型控制系统包括总控平台和控制器，所述总控平台通过数据采集与控制单元采集低压物理模型的电压、电流量，并通过PLC和中间继电器控制低压物理模型的投切；所述控制器包括第一控制器、第二控制器、第三控制器、第四控制器和第五控制器。

所述总控平台根据采集到的电压和电流量进行指令下发，将指令下发到第一转接板、第二转接板、第三转接板、第四转接板、第五转接板、第六转接板、第七转接板和第八转接板。

所述第一转接板与第一控制器通信，第一控制器与光伏逆变器相连，所述第二转接板与第二控制器通信，第二控制器与APF相连，所述第三转接板与第三控制器通信，第三控制器与STATCOM相连，所述第四转接板与第四控制器通信，第四控制器与第一负载模型相连，所述第五转接板与线路模型相连，所述第六转接板通过第一TE板与特高压高抗相连，所述第七转接板通过第二TE板与特高压串补相连，所述第八转接板与第五控制器通信，第五控制器与第二负载模型相连。

所述第一负载模型为高频负载模型，第二负载模型为工频负载模型，线路模型包括第一线路模型和第二线路模型。

所述接口转接板分别通过光纤与光电转换板连接通信，所述光电转换板与仿真机通信。

所述一种用于技术技能培训的电力电子数模混合系统包括三种工作模式，分别为物理控制系统控制物理模型模式、仿真机控制物理模型模式、物理控制系统控制主回路仿真模式。

所述总控平台和控制器的供电电源包括一二次电源，且一二次电源相互隔离。

所述总控平台中包括电压/电流互感器，电压/电流互感器用于采集系统电压和物理模型输出电流量，电压、电流量传送给总控平台，用以显示和保护。

所述各自控制器完成各自装置的自动控制功能。

所述各自接口转换板完成工作模式的硬件选通，总控平台根据指令，将继电器信号发给低压物理模型的各装置接触器节点，控制各装置投入或退出运行。

所述APF为有源电力滤波器，STATCOM为静止同步补偿器，SVC为静止无功补偿装置。