一種柔性直流輸電換流閥仿真系統及方法與流程

2023-06-01 01:25:56

本發明涉及直流輸電技術領域，尤其涉及一種柔性直流輸電換流閥仿真系統及方法。

背景技術：

柔性直流輸電技術是一種以電壓源變流器、可關斷器件和脈寬調製技術為基礎的新型直流輸電技術。與傳統基於晶閘管的電流源型直流輸電技術相比，柔性直流輸電技術具有可控性高、設計施工方便環保、佔地小及換流站間無需通信等優點，在可再生能源併網、分布式發電併網、孤島供電、城市電網供電等方面具有明顯的優勢，因此，柔性直流輸電技術越來越受到重視。

柔性直流輸電技術的實現通常需要採用柔性直流輸電換流閥，為了對柔性直流輸電換流閥工作時的動態特性進行分析和研究，通常通過柔性直流輸電換流閥仿真系統來實現，然而，在現有的柔性直流輸電換流閥仿真系統中，通常只能對僅含有全橋功率模塊或半橋功率模塊的柔性直流輸電換流閥進行仿真，以實現對僅含有全橋功率模塊或半橋功率模塊的柔性直流輸電換流閥工作時的動態特性進行分析和研究，而難以對混合有全橋功率模塊和半橋功率模塊的柔性直流輸電換流閥進行仿真，以實現對混合有全橋功率模塊和半橋功率模塊的柔性直流輸電換流閥工作時的動態特性進行分析和研究。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種柔性直流輸電換流閥仿真系統，用於對混合有全橋功率模塊和半橋功率模塊的柔性直流輸電換流閥工作時的動態特性進行分析和研究。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種柔性直流輸電換流閥仿真系統，包括：柔性直流輸電換流閥，所述柔性直流輸電換流閥包括多個功率模塊，且所述功率模塊工作時可等效為半橋功率模塊，所述功率模塊工作時還可等效為全橋功率模塊，所述功率模塊包括輸出電容；電壓檢測器，所述電壓檢測器分別與各所述功率模塊連接，所述電壓檢測器檢測各所述功率模塊中所述輸出電容的電容電壓；控制保護器，所述控制保護器分別與各所述功率模塊連接；所述控制保護器為各所述功率模塊提供控制信號，所述控制信號為全橋控制信號或半橋控制信號；信號輸入器，所述信號輸入器分別與所述控制保護器、所述電壓檢測器和各所述功率模塊連接；所述信號輸入器根據所述控制保護器提供的控制信號、所述電壓檢測器檢測到的所述功率模塊接收對應的匹配信號前所述輸出電容的電容電壓，將各所述控制信號轉換為與對應的所述功率模塊相匹配的匹配信號，並將所述匹配信號輸入給對應的所述功率模塊。

優選地，所述功率模塊還包括第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管和四個二極體，其中，所述第一開關管的控制端、所述第二開關管的控制端、所述第三開關管的控制端和所述第四開關管的控制端分別與所述信號輸入器連接；所述第一開關管的輸出端與所述第三開關管的輸出端連接，所述第一開關管的輸入端與所述第二開關管的輸出端連接，且所述第一開關管的輸入端和所述第二開關管的輸出端均與所述全橋電路的電源輸入端連接；所述第四開關管的輸入端與所述第二開關管的輸入端連接，所述第四開關管的輸出端與所述第三開關管的輸入端連接，且所述第四開關管的輸出端和所述第三開關管的輸入端均與所述全橋電路的電源輸出端連接；所述第一開關管的輸入端和輸出端之間、所述第二開關管的輸入端和輸出端之間、所述第三開關管的輸入端和輸出端之間、所述第四開關管的輸入端和輸出端之間均並聯有一個所述二極體；且所述二極體的正極與對應的所述開關管的輸入端連接，所述二極體的負極與對應的所述開關管的輸出端連接；所述輸出電容並聯在所述第一開關管的輸出端與所述第二開關管的輸入端之間。

優選地，所述信號輸入器包括第一判斷模塊、第二判斷模塊、第三判斷模塊、輸入信號設定模塊和信號輸入模塊，其中，

所述第一判斷模塊與所述電壓檢測器連接，所述第一判斷模塊判斷所述電壓檢測器所檢測的所述功率模塊接收對應的匹配信號前所述輸出電容的電容電壓是否小於該功率模塊的啟動閾值電壓；

所述第二判斷模塊分別與所述第一判斷模塊和所述控制保護器連接，所述第二判斷模塊在所述第一判斷模塊判斷得知所述電壓檢測器所檢測的所述功率模塊接收對應的匹配信號前所述輸出電容的電容電壓不小於該功率模塊的啟動閾值電壓時，判斷所述控制保護器為該功率模塊提供的控制信號是否使該功率模塊閉鎖；

所述第三判斷模塊分別與所述第一判斷模塊、所述第二判斷模塊和所述控制保護器連接，所述第三判斷模塊在所述第一判斷模塊判斷得知所述電壓檢測器所檢測的所述功率模塊接收對應的匹配信號前所述輸出電容的電容電壓小於該功率模塊的啟動閾值電壓時，或者，在所述第二判斷模塊判斷得知所述控制保護器為所述功率模塊提供的控制信號為使該功率模塊閉鎖時，或者，在所述第二判斷模塊判斷得知所述控制保護器為所述功率模塊提供的控制信號為不使該功率模塊閉鎖時，判斷所述控制保護器為該功率模塊提供的控制信號是否為使該功率模塊工作時等效為全橋功率模塊；

所述輸入信號設定模塊分別與所述第三判斷模塊、所述第一開關管的控制端、所述第二開關管的控制端、所述第三開關管的控制端和所述第四開關管的控制端連接，所述第三判斷模塊在所述第一判斷模塊判斷得知所述電壓檢測器所檢測的所述功率模塊接收對應的匹配信號前所述輸出電容的電容電壓小於該功率模塊的啟動閾值電壓時，或者，在所述第二判斷模塊判斷得知所述控制保護器為所述功率模塊提供的控制信號為使該功率模塊閉鎖時，判斷得知所述控制保護器為該功率模塊提供的控制信號為使該功率模塊工作時等效為全橋功率模塊時，所述輸入信號設定模塊設定該功率模塊的匹配信號包括：使所述第一開關管、所述第二開關管、所述第三開關管和所述第四開關管均關斷；

所述第三判斷模塊在所述第一判斷模塊判斷得知所述電壓檢測器所檢測的所述功率模塊接收對應的匹配信號前所述輸出電容的電容電壓小於該功率模塊的啟動閾值電壓時，或者，在所述第二判斷模塊判斷得知所述控制保護器為所述功率模塊提供的控制信號為使該功率模塊閉鎖時，判斷得知所述控制保護器為該功率模塊提供的控制信號為使所述該功率模塊工作時不等效為全橋功率模塊時，所述輸入信號設定模塊設定該功率模塊的匹配信號包括：使所述第一開關管、所述第二開關管、所述第三開關管均關斷，使所述第四開關管導通；

所述第三判斷模塊在所述第二判斷模塊判斷得知所述控制保護器為所述功率模塊提供的控制信號為不使該功率模塊閉鎖時，判斷得知所述控制保護器為該功率模塊提供的控制信號為使該功率模塊工作時等效為全橋功率模塊時，所述輸入信號設定模塊設定該功率模塊的匹配信號為所述控制保護器提供給該功率模塊的控制信號；

所述第三判斷模塊在所述第二判斷模塊判斷得知所述控制保護器為所述功率模塊提供的控制信號為不使該功率模塊閉鎖時，判斷得知所述控制保護器為該功率模塊提供的控制信號為使該功率模塊工作時不等效為全橋功率模塊時，所述輸入信號設定模塊設定該功率模塊的匹配信號包括：控制所述第一開關管、所述第二開關管的信號均為所述控制保護器提供給該功率模塊的控制信號中對應於所述第一開關管、所述第二開關管的信號，使所述第三開關管關斷，使所述第四開關管導通；

所述信號輸入模塊與所述輸入信號設定模塊連接，所述信號輸入模塊向各所述功率模塊輸入對應的所述匹配信號。

優選地，所述柔性直流輸電換流閥仿真系統還包括信號輸出器，所述信號輸出器與所述電壓檢測器連接，所述信號輸出器根據所述電壓檢測器檢測到的各功率模塊接收對應的匹配信號後所述輸出電容的電容電壓，輸出各功率模塊的實際匹配電壓。

優選地，所述信號輸出器包括第四判斷模塊、輸出信號設定模塊和信號輸出模塊，其中，

所述第四判斷模塊與所述電壓檢測器連接；所述第四判斷模塊判斷所述電壓檢測器所檢測的各所述功率模塊接收對應的匹配信號後所述輸出電容的電容電壓是否小於對應的所述功率模塊的啟動閾值電壓；

所述輸出信號設定模塊與所述第四判斷模塊連接；所述第四判斷模塊判斷得知所述電壓檢測器所檢測的所述功率模塊接收對應的匹配信號後所述輸出電容的電容電壓小於該功率模塊的啟動閾值電壓時，所述輸出信號設定模塊設定該功率模塊的實際匹配電壓為0v；

所述第四判斷模塊判斷得知所述電壓檢測器所檢測的所述功率模塊接收對應的匹配信號後所述輸出電容的電容電壓不小於該功率模塊的啟動閾值電壓時，所述輸出信號設定模塊設定該功率模塊的實際匹配電壓為所述電壓檢測器所檢測的該功率模塊接收對應的匹配信號後所述輸出電容的電容電壓；

所述信號輸出模塊與所述輸出信號設定模塊連接，所述信號輸出模塊輸出所述輸出信號設定模塊設定的各所述功率模塊的實際匹配電壓。

在本發明提供的柔性直流輸電換流閥仿真系統中，將柔性直流輸電換流閥中的功率模塊設定為在工作時可等效為全橋功率模塊或半橋功率模塊，通過信號輸入器根據控制保護器提供的控制信號、以及電壓檢測器檢測到的功率模塊接收對應的匹配信號前所述輸出電容的電容電壓，將各控制信號轉換為與對應的功率模塊相匹配的匹配信號，並將匹配信號輸入給對應的功率模塊，使功率模塊均工作在控制保護器所要求的狀態，從而實現對混合有全橋功率模塊和半橋功率模塊的柔性輸電換流閥進行仿真，以便對混合有全橋功率模塊和半橋功率模塊的柔性輸電換流閥進行分析和研究。

本發明的目的在於提供一種柔性直流輸電換流閥仿真方法，用於對混合有全橋功率模塊和半橋功率模塊的柔性直流輸電換流閥工作時的動態特性進行分析和研究提供便利。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種柔性直流輸電換流閥仿真方法，包括：

控制保護器為柔性直流輸電換流閥中各功率模塊提供控制信號；

電壓檢測器檢測各所述功率模塊中輸出電容的電容電壓；

信號輸入器根據所述控制保護器提供的控制信號、所述電壓檢測器檢測到的所述功率模塊接收對應的匹配信號前所述輸出電容的電容電壓，將各所述控制信號轉換為與對應的所述功率模塊相匹配的匹配信號，並將所述匹配信號輸入給對應的所述功率模塊。

優選地，信號輸入器將各所述控制信號轉換為與對應的所述功率模塊相匹配的匹配信號，並將所述匹配信號輸入給對應的所述功率模塊，包括：

第一判斷模塊判斷所述電壓檢測器所檢測的所述功率模塊接收對應的匹配信號前所述輸出電容的電容電壓是否小於該功率模塊的啟動閾值電壓；

當所述第一判斷模塊判斷得知所述電壓檢測器所檢測的所述功率模塊接收對應的匹配信號前所述輸出電容的電容電壓不小於該功率模塊的啟動閾值電壓時，第二判斷模塊判斷所述控制保護器為該功率模塊提供的控制信號是否使該功率模塊閉鎖；

當所述第一判斷模塊判斷得知所述電壓檢測器所檢測的所述功率模塊接收對應的匹配信號前所述輸出電容的電容電壓小於該功率模塊的啟動閾值電壓時，或者，所述第二判斷模塊判斷得知所述控制保護器為所述功率模塊提供的控制信號為使該功率模塊閉鎖時，或者，所述第二判斷模塊判斷得知所述控制保護器為所述功率模塊提供的控制信號為不使該功率模塊閉鎖時，第三判斷模塊判斷所述控制保護器為該功率模塊提供的控制信號是否為使該功率模塊工作時等效為全橋功率模塊；

當所述第一判斷模塊判斷得知所述電壓檢測器所檢測的所述功率模塊接收對應的匹配信號前所述輸出電容的電容電壓小於該功率模塊的啟動閾值電壓，且所述第三判斷模塊判斷得知所述控制保護器為該功率模塊提供的控制信號為使該功率模塊工作時等效為全橋功率模塊時，或者，當所述第二判斷模塊判斷得知所述控制保護器為所述功率模塊提供的控制信號為使該功率模塊閉鎖，且所述第三判斷模塊判斷得知所述控制保護器為該功率模塊提供的控制信號為使該功率模塊工作時等效為全橋功率模塊時，輸入信號設定模塊設定該功率模塊的匹配信號包括：使第一開關管、第二開關管、第三開關管和第四開關管均關斷；

當所述第一判斷模塊判斷得知所述電壓檢測器所檢測的所述功率模塊接收對應的匹配信號前所述輸出電容的電容電壓小於該功率模塊的啟動閾值電壓，且所述第三判斷模塊判斷得知所述控制保護器為該功率模塊提供的控制信號為使所述該功率模塊工作時不等效為全橋功率模塊時，或者，當所述第二判斷模塊判斷得知所述控制保護器為所述功率模塊提供的控制信號為使該功率模塊閉鎖，且所述第三判斷模塊判斷得知所述控制保護器為該功率模塊提供的控制信號為使所述該功率模塊工作時不等效為全橋功率模塊時，所述輸入信號設定模塊設定該功率模塊的匹配信號包括：使所述第一開關管、所述第二開關管、所述第三開關管均關斷，使所述第四開關管導通；

當所述第二判斷模塊判斷得知所述控制保護器為所述功率模塊提供的控制信號為不使該功率模塊閉鎖，且所述第三判斷模塊判斷得知所述控制保護器為該功率模塊提供的控制信號為使該功率模塊工作時等效為全橋功率模塊時，所述輸入信號設定模塊設定該功率模塊的匹配信號為所述控制保護器提供給該功率模塊的控制信號；

當所述第二判斷模塊判斷得知所述控制保護器為所述功率模塊提供的控制信號為不使該功率模塊閉鎖，且所述第三判斷模塊判斷得知所述控制保護器為該功率模塊提供的控制信號為使該功率模塊工作時不等效為全橋功率模塊時，所述輸入信號設定模塊設定該功率模塊的匹配信號包括：控制所述第一開關管、所述第二開關管的信號均為所述控制保護器提供給該功率模塊的控制信號中對應於所述第一開關管、所述第二開關管的信號，使所述第三開關管關斷，使所述第四開關管導通；

信號輸入模塊向各所述功率模塊輸入對應的所述匹配信號。

優選地，信號輸入器將各所述控制信號轉換為與對應的所述功率模塊相匹配的匹配信號，並將所述匹配信號輸入給對應的所述功率模塊的步驟之後，所述柔性直流輸電換流閥仿真方法還包括：

信號輸出器根據所述電壓檢測器檢測到的各所述功率模塊接收對應的所述匹配信號後所述輸出電容的電容電壓，輸出各功率模塊的實際匹配電壓。

優選地，信號輸出器輸出各功率模塊的實際匹配電壓，包括：

第四判斷模塊判斷所述電壓檢測器所檢測的各所述功率模塊接收對應的所述匹配信號後所述輸出電容的電容電壓是否小於對應的所述功率模塊的啟動閾值電壓；

當所述第四判斷模塊判斷得知所述電壓檢測器所檢測的各所述功率模塊接收對應的所述匹配信號後所述輸出電容的電容電壓小於對應的所述功率模塊的啟動閾值電壓時，輸出信號設定模塊設定該功率模塊的實際匹配電壓為0v；

當所述第四判斷模塊判斷得知所述電壓檢測器所檢測的所述功率模塊接收對應的所述匹配信號後所述輸出電容的電容電壓不小於該功率模塊的啟動閾值電壓時，所述輸出信號設定模塊設定該功率模塊的實際匹配電壓為所述電壓檢測器所檢測的該功率模塊接收對應的所述匹配信號後所述輸出電容的電容電壓；

信號輸出模塊輸出所述輸出信號設定模塊設定的所述功率模塊的實際匹配電壓。

所述柔性直流輸電換流閥仿真方法與上述柔性直流輸電仿真系統相對於現有技術所具有的優勢相同，在此不再贅述。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發明實施例提供的柔性直流輸電換流閥仿真系統的結構示意圖；

圖2為圖1中柔性直流輸電換流閥中功率模塊的結構示意圖；

圖3為本發明實施例提供的柔性直流輸電換流閥仿真方法的流程圖；

圖4為圖3中步驟s300的流程圖；

圖5為圖3中步驟s400的流程圖。

附圖標記：

10-柔性直流輸電換流閥，11-功率模塊，

12-第一開關管，13-第二開關管，

14-第三開關管，15-第四開關管，

16-輸出電容，17-二極體，

20-電壓檢測器，30-控制保護器，

40-信號輸入器，41-第一判斷模塊，

42-第二判斷模塊，43-第三判斷模塊，

44-輸入信號設定模塊，45-信號輸入模塊，

50-信號輸出器，51-第四判斷模塊，

52-輸出信號設定模塊，53-信號輸出模塊。

具體實施方式

為了進一步說明本發明實施例提供的柔性直流輸電換流閥仿真系統及方法，下面結合說明書附圖進行詳細描述。

請參閱圖1和圖2，本發明實施例提供的柔性直流輸電換流閥仿真系統包括：柔性直流輸電換流閥10，柔性直流輸電換流閥10包括多個功率模塊11，且功率模塊11工作時可等效為半橋功率模塊，功率模塊11工作時還可等效為全橋功率模塊，功率模塊11包括輸出電容16；電壓檢測器20，電壓檢測器20分別與各功率模塊11連接，電壓檢測器20檢測各功率模塊11中輸出電容16的電容電壓；控制保護器30，控制保護器30分別與各功率模塊11連接；控制保護器30為各功率模塊11提供控制信號，控制信號為全橋控制信號或半橋控制信號；信號輸入器40，信號輸入器40分別與控制保護器30、電壓檢測器20和各功率模塊11連接；信號輸入器40根據控制保護器30提供的控制信號、電壓檢測器20檢測到的功率模塊11接收對應的匹配信號前輸出電容16的電容電壓，將各控制信號轉換為與對應的功率模塊11相匹配的匹配信號，並將匹配信號輸入給對應的功率模塊11。

舉例來說，柔性直流輸電換流閥10包括多個功率模塊11，每個功率模塊11工作時可以等效為半橋功率模塊或全橋功率模塊，即每個功率模塊11工作時既可以等效為半橋功率模塊，也可以等效為全橋功率模塊，功率模塊11包括輸出電容16，功率模塊11工作時，輸出電容16的電容電壓可以認為是功率模塊11的輸出電壓。當需要利用本發明實施例提供的柔性直流輸電換流閥仿真系統對混合有全橋功率模塊和半橋功率模塊的柔性直流輸電換流閥10進行仿真時，則控制保護器30提供多個控制信號，每個控制信號對應柔性直流輸電換流閥10中的一個功率模塊11，即控制保護器30為各功率模塊11提供對應的控制信號，控制保護器30提供的多個控制信號中，其中至少一個控制信號為全橋控制信號，至少一個控制信號為半橋控制信號，其中全橋控制信號表示使對應的功率模塊11工作時等效為全橋功率模塊，半橋控制信號表示使對應的功率模塊11工作時等效為半橋功率模塊；然後，電壓檢測器20則檢測各功率模塊11接收對應的匹配信號前輸出電容16的電容電壓，此時，各功率模塊11接收對應的匹配信號前輸出電容16的電容電壓為各功率模塊11在接收對應的匹配信號前輸出電容16的電容電壓；然後，信號輸入器40則根據控制保護器30提供的控制信號、以及電壓檢測器20檢測到的功率模塊11接收對應的匹配信號前輸出電容16的電容電壓，將各控制信號轉換為與對應的功率模塊11相匹配的匹配信號，並將匹配信號輸入給對應的功率模塊11，即，信號輸入器40根據控制保護器30需要功率模塊11工作時所等效的模塊、功率模塊11當前的狀態，將控制信號轉換為與對應的功率模塊11相匹配的匹配信號，並將匹配信號輸入給對應的功率模塊11，使功率模塊11工作，多個功率模塊11中，其中至少一個功率模塊11工作時等效為半橋功率模塊，至少一個功率模塊11工作時等效為全橋功率模塊，利用對功率模塊11的測試數據，例如電壓檢測器20檢測到的功率模塊11接收對應的匹配信號後輸出電容16的電容電壓，以對混合有全橋功率模塊和半橋功率模塊的柔性直流輸電換流閥10進行分析和研究。

當需要利用本發明實施例提供的柔性直流輸電換流閥仿真系統對僅含有全橋功率模塊的柔性直流輸電換流閥10進行仿真時，則控制保護器30提供多個控制信號，每個控制信號對應柔性直流輸電換流閥10中的一個功率模塊11，即控制保護器30為各功率模塊11提供對應的控制信號，控制保護器30提供的多個控制信號中，所有的控制信號均為全橋控制信號；然後，電壓檢測器20則檢測各功率模塊11接收對應的匹配信號前輸出電容16的電容電壓；然後，信號輸入器40則根據控制保護器30提供的控制信號、以及電壓檢測器20檢測到的功率模塊11接收對應的匹配信號前輸出電容16的電容電壓，將各控制信號轉換為與對應的功率模塊11相匹配的匹配信號，並將匹配信號輸入給對應的功率模塊11，使功率模塊11工作，其中所有的功率模塊11工作時均等效為全橋功率模塊，利用對功率模塊11的測試數據，例如電壓檢測器20檢測到的功率模塊11接收對應的匹配信號前輸出電容16的電容電壓，以對僅含有全橋功率模塊的柔性直流輸電換流閥10進行分析和研究。

當需要利用本發明實施例提供的柔性直流輸電換流閥仿真系統對僅含有半橋功率模塊的柔性直流輸電換流閥10進行仿真時，則控制保護器30提供多個控制信號，每個控制信號對應柔性直流輸電換流閥10中的一個功率模塊11，即控制保護器30為各功率模塊11提供對應的控制信號，控制保護器30提供的多個控制信號中，所有的控制信號均為半橋控制信號；然後，電壓檢測器20則檢測各功率模塊11接收對應的匹配信號前輸出電容16的電容電壓；然後，信號輸入器40則根據控制保護器30提供的控制信號、以及電壓檢測器20檢測到的功率模塊11接收對應的匹配信號前輸出電容16的電容電壓，將各控制信號轉換為與對應的功率模塊11相匹配的匹配信號，並將匹配信號輸入給對應的功率模塊11，使功率模塊11工作，其中所有的功率模塊11工作時均等效為半橋功率模塊，利用對功率模塊11的測試數據，例如電壓檢測器20檢測到的功率模塊11接收對應的匹配信號後輸出電容16的電容電壓，以對僅含有半橋功率模塊的柔性直流輸電換流閥10進行分析和研究。

根據上述分析可知，在本發明實施例提供的柔性直流輸電換流閥仿真系統中，將柔性直流輸電換流閥10中的功率模塊11設定為在工作時可等效為全橋功率模塊或半橋功率模塊，通過信號輸入器40根據控制保護器30提供的控制信號、以及電壓檢測器20檢測到的功率模塊11接收對應的匹配信號前輸出電容16的電容電壓，將各控制信號轉換為與對應的功率模塊11相匹配的匹配信號，並將匹配信號輸入給對應的功率模塊11，使功率模塊11均工作在控制保護器30所要求的狀態，從而實現對混合有全橋功率模塊和半橋功率模塊的柔性輸電換流閥進行仿真，以便對混合有全橋功率模塊和半橋功率模塊的柔性輸電換流閥進行分析和研究。

另外，在本發明實施例提供的柔性直流輸電換流閥仿真系統中，柔性直流輸電換流閥10中的功率模塊11工作時可等效為全橋功率模塊或半橋功率模塊，因此，利用本發明實施例提供的柔性直流輸電換流閥仿真系統對混合有全橋功率模塊和半橋功率模塊的柔性輸電換流閥進行仿真時，無需將柔性直流輸電換流閥10分設為僅含有全橋功率模塊的換流閥和僅含有半橋功率模塊的換流閥，即無需增加仿真硬體設備，降低對混合有全橋功率模塊和半橋功率模塊的柔性輸電換流閥進行仿真時的成本。

再者，在本發明實施例提供的柔性直流輸電換流閥仿真系統中，柔性直流輸電換流閥10中的功率模塊11工作時可等效為全橋功率模塊或半橋功率模塊，因此，利用本發明實施例提供的柔性直流輸電換流閥仿真系統，還可以對僅含有全橋功率模塊的柔性輸電換流閥進行仿真，以及對僅含有半橋功率模塊的柔性輸電換流閥進行仿真，從而可以提高本發明實施例提供的柔性直流輸電換流閥仿真系統的適用性。

請參閱圖2，功率模塊11為全橋電路模塊，功率模塊11包括第一開關管12、第二開關管13、第三開關管14、第四開關管15、輸出電容16和四個二極體17，其中，第一開關管12的控制端、第二開關管13的控制端、第三開關管14的控制端和第四開關管15的控制端分別與信號輸入器40連接；第一開關管12的輸出端與第三開關管14的輸出端連接，第一開關管12的輸入端與第二開關管13的輸出端連接，且第一開關管12的輸入端和第二開關管13的輸出端均與全橋電路的電源輸入端p連接；第四開關管15的輸入端與第二開關管13的輸入端連接，第四開關管15的輸出端與第三開關管14的輸入端連接，且第四開關管15的輸出端和第三開關管14的輸入端均與全橋電路的電源輸出端n連接；第一開關管12的輸入端和輸出端之間、第二開關管13的輸入端和輸出端之間、第三開關管14的輸入端和輸出端之間、第四開關管15的輸入端和輸出端之間均並聯有一個二極體17；且二極體17的正極與對應的開關管的輸入端連接，二極體17的負極與對應的開關管的輸出端連接；輸出電容16並聯在第一開關管12的輸出端與第二開關管13的輸入端之間。

第一開關管12、第二開關管13、第三開關管14和第四開關管15均可以為場效應電晶體(fieldeffecttransistor，fet)，例如，可以為金屬-氧化物半導體場效應管(metal-oxidesemiconductorfet，mos-fet)，此時，第一開關管12的柵極、第二開關管13的柵極、第三開關管14的柵極和第四開關管15的柵極分別與信號輸入器40連接；第一開關管12的漏極與第三開關管14的漏極連接，第一開關管12的源極與第二開關管13的漏極連接，且第一開關管12的源極和第二開關管13的漏極均與全橋電路的電源輸入端p連接；第四開關管15的源極與第二開關管13的源極連接，第四開關管15的漏極與第三開關管14的源極連接，且第四開關管15的漏極和第三開關管14的源極均與全橋電路的電源輸出端n連接；第一開關管12的源極和漏極之間、第二開關管13的源極和漏極之間、第三開關管14的源極和漏極之間、第四開關管15的源極和漏極之間均並聯有一個二極體17；且二極體17的正極與對應的開關管的源極連接，二極體17的負極與對應的開關管的漏極連接；輸出電容16並聯在第一開關管12的漏極與第二開關管13的源極之間。

控制保護器30向功率模塊11提供的控制信號為全橋控制信號時，全橋控制信號包括控制第一開關管12、第二開關管13、第三開關管14和第四開關管15導通或關斷的信號，控制保護器30向功率模塊11提供的控制信號為半橋控制信號時，半橋控制信號包括控制第一開關管12和第二開關管13導通或關斷的信號；信號輸入器40將全橋控制信號轉換為與對應的功率模塊11相匹配的匹配信號時，該匹配信號包括控制第一開關管12、第二開關管13、第三開關管14和第四開關管15導通或關斷的信號，信號輸入器40將半橋控制信號轉換為與對應的功率模塊11相匹配的匹配信號時，該匹配信號包括控制第一開關管12和第二開關管13導通或關斷的信號、以及使第三開關管14關斷、使第四開關管15導通的信號，此時功率模塊11工作時等效為半橋功率模塊。

請繼續參閱圖1，在本發明實施例中，信號輸入器40包括第一判斷模塊41、第二判斷模塊42、第三判斷模塊43、輸入信號設定模塊44和信號輸入模塊45。

第一判斷模塊41與電壓檢測器20連接，第一判斷模塊41判斷電壓檢測器20所檢測的功率模塊11接收對應的匹配信號前輸出電容16的電容電壓是否小於該功率模塊11的啟動閾值電壓，第一判斷模塊41判斷得知電壓檢測器20所檢測的功率模塊11接收對應的匹配信號前輸出電容16的電容電壓小於該功率模塊11的啟動閾值電壓時，則該功率模塊11沒有電源輸入，該功率模塊11未得電啟動，第一判斷模塊41判斷得知電壓檢測器20所檢測的功率模塊11接收對應的匹配信號前輸出電容16的電容電壓不小於該功率模塊11的啟動閾值電壓時，即第一判斷模塊41判斷得知電壓檢測器20所檢測的功率模塊11接收對應的匹配信號前輸出電容16的電容電壓大於或等於該功率模塊11的啟動閾值電壓時，則該功率模塊11有電源輸入，該功率模塊11已得電啟動。

第二判斷模塊42分別與第一判斷模塊41和控制保護器30連接，第二判斷模塊42在第一判斷模塊41判斷得知電壓檢測器20所檢測的功率模塊11接收對應的匹配信號前輸出電容16的電容電壓不小於該功率模塊11的啟動閾值電壓時，判斷控制保護器30為該功率模塊11提供的控制信號是否使該功率模塊11閉鎖，即當功率模塊11已得電啟動時，第二判斷模塊42判斷控制保護器30為該功率模塊11提供的控制信號是否使該功率模塊11閉鎖。也可以理解為，第二判斷模塊42判斷控制保護器30為功率模塊11提供的控制信號是否為使功率模塊11中第一開關管12、第二開關管13、第三開關管14和第四開關管15均關斷，當第二判斷模塊42判斷得知控制信號為使功率模塊11中第一開關管12、第二開關管13、第三開關管14和第四開關管15均關斷時，則表明控制保護器30為該功率模塊11提供的控制信號使該功率模塊11閉鎖；第二判斷模塊42判斷控制保護器30為功率模塊11提供的控制信號是否僅包括使功率模塊11中第一開關管12和第二開關管13均關斷，當第二判斷模塊42判斷得知控制信號僅包括使功率模塊11中第一開關管12和第二開關管13均關斷時，則表明控制保護器30為該功率模塊11提供的控制信號使該功率模塊11閉鎖。

第三判斷模塊43分別與第一判斷模塊41、第二判斷模塊42和控制保護器30連接，當第一判斷模塊41判斷得知電壓檢測器20所檢測的功率模塊11接收對應的匹配信號前輸出電容16的電容電壓小於該功率模塊11的啟動閾值電壓時，或者，當第二判斷模塊42判斷得知控制保護器30為功率模塊11提供的控制信號為使該功率模塊11閉鎖時，或者，當第二判斷模塊42判斷得知控制保護器30為功率模塊11提供的控制信號為不使該功率模塊11閉鎖時，第三判斷模塊43判斷控制保護器30為該功率模塊11提供的控制信號是否為使該功率模塊11工作時等效為全橋功率模塊。也可以理解為，當第一判斷模塊41判斷得知電壓檢測器20所檢測的功率模塊11接收對應的匹配信號前輸出電容16的電容電壓小於該功率模塊11的啟動閾值電壓時，或者，當第二判斷模塊42判斷得知控制保護器30為功率模塊11提供的控制信號為使該功率模塊11閉鎖時，或者，當第二判斷模塊42判斷得知控制保護器30為功率模塊11提供的控制信號為不使該功率模塊11閉鎖時，第三判斷模塊43判斷控制保護器30為該功率模塊11提供的控制信號是否為全橋控制信號，即控制保護器30為該功率模塊11提供的控制信號是否包括控制第一開關管12、第二開關管13、第三開關管14和第四開關管15導通或關係，如果是，則表明控制保護器30為該功率模塊11提供的控制信號為全橋控制信號，控制保護器30為該功率模塊11提供的控制信號為使該功率模塊11工作時等效為全橋功率模塊，如果否，則表明控制保護器30為該功率模塊11提供的控制信號為半橋控制信號，控制保護器30為該功率模塊11提供的控制信號為使該功率模塊11工作時等效為半橋功率模塊。

輸入信號設定模塊44分別與第三判斷模塊43、第一開關管12的控制端、第二開關管13的控制端、第三開關管14的控制端和第四開關管15的控制端連接。當第一判斷模塊41判斷得知電壓檢測器20所檢測的功率模塊11接收對應的匹配信號前輸出電容16的電容電壓小於該功率模塊11的啟動閾值電壓，且第三判斷模塊43判斷得知控制保護器30為該功率模塊11提供的控制信號為使該功率模塊11工作時等效為全橋功率模塊時，或者，當第二判斷模塊42判斷得知控制保護器30為功率模塊11提供的控制信號為使該功率模塊11閉鎖時，且第三判斷模塊43判斷得知控制保護器30為該功率模塊11提供的控制信號為使該功率模塊11工作時等效為全橋功率模塊時，輸入信號設定模塊44設定該功率模塊11的匹配信號包括：使第一開關管12、第二開關管13、第三開關管14和第四開關管15均關斷，例如，假設「1」表示導通，「0」表示關斷，則輸入信號設定模塊44設定該功率模塊11的匹配信號包括：s1＝s2＝s3＝s4＝0；當第一判斷模塊41判斷得知電壓檢測器20所檢測的功率模塊11接收對應的匹配信號前輸出電容16的電容電壓小於該功率模塊11的啟動閾值電壓，且第三判斷模塊43判斷得知控制保護器30為該功率模塊11提供的控制信號為使該功率模塊11工作時不等效為全橋功率模塊(即，使該功率模塊11工作時等效為半橋功率模塊)時，或者，當第二判斷模塊42判斷得知控制保護器30為功率模塊11提供的控制信號為使該功率模塊11閉鎖時，且第三判斷模塊43判斷得知控制保護器30為該功率模塊11提供的控制信號為使該功率模塊11工作時不等效為全橋功率模塊(即，使該功率模塊11工作時等效為半橋功率模塊)時，輸入信號設定模塊44設定該功率模塊11的匹配信號包括：使第一開關管12、第二開關管13、第三開關管14均關斷，使第四開關管15導通，例如，假設「1」表示導通，「0」表示關斷，則輸入信號設定模塊44設定該功率模塊11的匹配信號包括：s1＝s2＝s3＝0，s4＝1；當第二判斷模塊42判斷得知控制保護器30為功率模塊11提供的控制信號為不使該功率模塊11閉鎖，且第三判斷模塊43判斷得知控制保護器30為該功率模塊11提供的控制信號為使該功率模塊11工作時等效為全橋功率模塊時，輸入信號設定模塊44設定該功率模塊11的匹配信號為控制保護器30提供給該功率模塊11的控制信號，即輸入信號設定模塊44設定該功率模塊11的匹配信號中s1、s2、s3和s4均為控制保護器30提供給該功率模塊11的控制信號中對應的信號；當第二判斷模塊42判斷得知控制保護器30為功率模塊11提供的控制信號為不使該功率模塊11閉鎖，且第三判斷模塊43判斷得知控制保護器30為該功率模塊11提供的控制信號為使該功率模塊11工作時不等效為全橋功率模塊(即，使該功率模塊11工作時等效為半橋功率模塊)時，輸入信號設定模塊44設定該功率模塊11的匹配信號包括：控制第一開關管12、第二開關管13的信號均為控制保護器30提供給該功率模塊11的控制信號中對應於第一開關管12、第二開關管13的信號，使第三開關管14關斷，使第四開關管15導通，假設「1」表示導通，「0」表示關斷，輸入信號設定模塊44設定該功率模塊11的匹配信號中s1和s2均為控制保護器30提供給該功率模塊11的控制信號中對應的信號，s3＝0，s4＝1。

信號輸入模塊45與輸入信號設定模塊44連接，信號輸入模塊45向各功率模塊11輸入對應的匹配信號，使各功率模塊11按照控制保護器30提供的對應的控制信號工作。

請繼續參閱圖1，本發明實施例提供的柔性直流輸電換流閥仿真系統還包括信號輸出器50，信號輸出器50與電壓檢測器20連接，信號輸出器50根據電壓檢測器20檢測到的各功率模塊11接收對應的匹配信號後輸出電容16的電容電壓，輸出各功率模塊11的實際匹配電壓。此時，電壓檢測器20檢測到的各功率模塊11輸出電容16的電容電壓，為各功率模塊11接收對應的匹配信號後輸出電容16的電容電壓，信號輸出器50則根據電壓檢測器20檢測到的各功率模塊11接收對應的匹配信號後輸出電容16的電容電壓，輸出各功率模塊11的實際匹配電壓，從而獲得柔性直流輸電換流閥10中各功率模塊11的動態特性，進而獲得柔性直流輸電換流閥10的一次迴路動態特性。

請繼續參閱圖1，在本發明實施例中，信號輸出器50包括第四判斷模塊51、輸出信號設定模塊52和信號輸出模塊53。

第四判斷模塊51與電壓檢測器20連接；第四判斷模塊51判斷電壓檢測器20所檢測的各功率模塊11接收對應的匹配信號後輸出電容16的電容電壓是否小於對應的功率模塊11的啟動閾值電壓。此時，電壓檢測器20檢測到的各功率模塊11中輸出電容16的電容電壓，為各功率模塊11接收對應的匹配信號後輸出電容16的電容電壓，第四判斷模塊51則判斷各功率模塊11接收對應的匹配信號後輸出電容16的電容電壓是否小於對應的功率模塊11的啟動閾值電壓。當第四判斷模塊51判斷得知電壓檢測器20所檢測的各功率模塊11接收對應的匹配信號後輸出電容16的電容電壓小於對應的功率模塊11的啟動閾值電壓時，則表明功率模塊11沒有電源輸入；當第四判斷模塊51判斷得知電壓檢測器20所檢測的各功率模塊11接收對應的匹配信號後輸出電容16的電容電壓小於對應的功率模塊11的啟動閾值電壓時，即第四判斷模塊51判斷得知電壓檢測器20所檢測的各功率模塊11接收對應的匹配信號後輸出電容16的電容電壓大於或等於對應的功率模塊11的啟動閾值電壓時，則表明功率模塊11有電源輸入。

輸出信號設定模塊52與第四判斷模塊51連接；當第四判斷模塊51判斷得知電壓檢測器20所檢測的功率模塊11接收對應的匹配信號後輸出電容16的電容電壓小於該功率模塊11的啟動閾值電壓時，輸出信號設定模塊52設定該功率模塊11的實際匹配電壓為0v；當第四判斷模塊51判斷得知電壓檢測器20所檢測的功率模塊11接收對應的匹配信號後輸出電容16的電容電壓不小於該功率模塊11的啟動閾值電壓時，即第四判斷模塊51判斷得知電壓檢測器20所檢測的各功率模塊11接收對應的匹配信號後輸出電容16的電容電壓大於或等於對應的功率模塊11的啟動閾值電壓時，輸出信號設定模塊52設定該功率模塊11的實際匹配電壓為電壓檢測器20所檢測的該功率模塊11接收對應的匹配信號後輸出電容16的電容電壓，即電壓檢測器20所檢測的該功率模塊11接收對應的匹配信號後輸出電容16的電容電壓作為該功率模塊11的實際匹配電壓。

信號輸出模塊53與輸出信號設定模塊52連接，信號輸出模塊53輸出輸出信號設定模塊52設定的各功率模塊11的實際匹配電壓。

如此設計，根據第四判斷模塊51的判斷結果，輸出信號設定模塊52設定各功率模塊11的實際匹配電壓，將各功率模塊11的實際匹配電壓作為對應的功率模塊11中輸出電容16的電容電壓輸出，使得信號輸出器50輸出的各功率模塊11的實際匹配電壓符合柔性直流輸電換流閥10在實際工作時的狀態。

需要注意的是，上述實施例通過各模塊的組合，來實現上述實施例的目的，且各模塊的功能均可以採用現有的功能模塊來實現，並不需要設定新的功能模塊來實現。

請參閱圖3，本發明實施例還提供一種柔性直流輸電換流閥仿真方法，應用於如上述實施例所述的柔性直流輸電換流閥仿真系統，所述柔性直流是對安換流閥仿真方法包括：

步驟s100、控制保護器為柔性直流輸電換流閥中各功率模塊提供控制信號。

步驟s200、電壓檢測器檢測各功率模塊中輸出電容的電容電壓。

步驟s300、信號輸入器根據控制保護器提供的控制信號、電壓檢測器檢測到的功率模塊接收對應的匹配信號前輸出電容的電容電壓，將各控制信號轉換為與對應的功率模塊相匹配的匹配信號，並將匹配信號輸入給對應的功率模塊。

本說明書中的各個實施例均採用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對於方法實施例而言，由於其基本相似於系統實施例，所以描述得比較簡單，相關之處參見系統實施例的部分說明即可。

請參閱圖4，步驟s300、信號輸入器將各控制信號轉換為與對應的功率模塊相匹配的匹配信號，並將匹配信號輸入給對應的功率模塊，可以包括：

步驟s310、第一判斷模塊判斷電壓檢測器所檢測的功率模塊接收對應的匹配信號前輸出電容的電容電壓是否小於該功率模塊的啟動閾值電壓。

步驟s320、當第一判斷模塊判斷得知電壓檢測器所檢測的功率模塊接收對應的匹配信號前輸出電容的電容電壓不小於該功率模塊的啟動閾值電壓時，第二判斷模塊判斷控制保護器為該功率模塊提供的控制信號是否使該功率模塊閉鎖。

步驟s330、當第一判斷模塊判斷得知電壓檢測器所檢測的功率模塊接收對應的匹配信號前輸出電容的電容電壓小於該功率模塊的啟動閾值電壓時，或者，第二判斷模塊判斷得知控制保護器為功率模塊提供的控制信號為使該功率模塊閉鎖時，或者，第二判斷模塊判斷得知控制保護器為功率模塊提供的控制信號為不使該功率模塊閉鎖時，第三判斷模塊判斷控制保護器為該功率模塊提供的控制信號是否為使該功率模塊工作時等效為全橋功率模塊。

步驟s340、當第一判斷模塊判斷得知電壓檢測器所檢測的功率模塊接收對應的匹配信號前輸出電容的電容電壓小於該功率模塊的啟動閾值電壓，且第三判斷模塊判斷得知控制保護器為該功率模塊提供的控制信號為使該功率模塊工作時等效為全橋功率模塊時，或者，當第二判斷模塊判斷得知控制保護器為功率模塊提供的控制信號為使該功率模塊閉鎖，且第三判斷模塊判斷得知控制保護器為該功率模塊提供的控制信號為使該功率模塊工作時等效為全橋功率模塊時，輸入信號設定模塊設定該功率模塊的匹配信號包括：使第一開關管、第二開關管、第三開關管和第四開關管均關斷。

步驟s350、當第一判斷模塊判斷得知電壓檢測器所檢測的功率模塊接收對應的匹配信號前輸出電容的電容電壓小於該功率模塊的啟動閾值電壓，且第三判斷模塊判斷得知控制保護器為該功率模塊提供的控制信號為使該功率模塊工作時不等效為全橋功率模塊時，或者，當第二判斷模塊判斷得知控制保護器為功率模塊提供的控制信號為使該功率模塊閉鎖，且第三判斷模塊判斷得知控制保護器為該功率模塊提供的控制信號為使該功率模塊工作時不等效為全橋功率模塊時，輸入信號設定模塊設定該功率模塊的匹配信號包括：使第一開關管、第二開關管、第三開關管均關斷，使第四開關管導通。

步驟s360、當第二判斷模塊判斷得知控制保護器為功率模塊提供的控制信號為不使該功率模塊閉鎖，且第三判斷模塊判斷得知控制保護器為該功率模塊提供的控制信號為使該功率模塊工作時等效為全橋功率模塊時，輸入信號設定模塊設定該功率模塊的匹配信號為控制保護器提供給該功率模塊的控制信號。

步驟s370、當第二判斷模塊判斷得知控制保護器為功率模塊提供的控制信號為不使該功率模塊閉鎖，且第三判斷模塊判斷得知控制保護器為該功率模塊提供的控制信號為使該功率模塊工作時不等效為全橋功率模塊時，輸入信號設定模塊設定該功率模塊的匹配信號包括：控制第一開關管、第二開關管的信號均為控制保護器提供給該功率模塊的控制信號中對應於第一開關管、第二開關管的信號，使第三開關管關斷，使第四開關管導通。

步驟s380、信號輸入模塊向各功率模塊輸入對應的匹配信號。

請繼續參閱圖3，在步驟s300、信號輸入器將各控制信號轉換為與對應的功率模塊相匹配的匹配信號，並將匹配信號輸入給對應的功率模塊之後，所述柔性直流輸電換流閥仿真方法還包括：

步驟s400、信號輸出器根據電壓檢測器檢測到的各功率模塊接收對應的匹配信號後輸出電容的電容電壓，輸出各功率模塊的實際匹配電壓。

其中，請參閱圖5，步驟s400、信號輸出器輸出各功率模塊的實際匹配電壓，可以包括：

步驟s410、第四判斷模塊判斷電壓檢測器所檢測的各功率模塊接收對應的匹配信號後輸出電容的電容電壓是否小於對應的功率模塊的啟動閾值電壓。

步驟s420、當第四判斷模塊判斷得知電壓檢測器所檢測的各功率模塊接收對應的匹配信號後輸出電容的電容電壓小於對應的功率模塊的啟動閾值電壓時，輸出信號設定模塊設定該功率模塊的實際匹配電壓為0v。

步驟s430、當第四判斷模塊判斷得知電壓檢測器所檢測的功率模塊接收對應的匹配信號後輸出電容的電容電壓不小於該功率模塊的啟動閾值電壓時，輸出信號設定模塊設定該功率模塊的實際匹配電壓為電壓檢測器所檢測的該功率模塊接收對應的匹配信號後輸出電容的電容電壓。

步驟s440、信號輸出模塊輸出輸出信號設定模塊設定的功率模塊的實際匹配電壓。

在上述實施方式的描述中，具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以所述權利要求的保護範圍為準。