CN101453135B - 用于高电压等级电压跌落补偿装置的实验装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于高电压等级电压跌落补偿装置的实验装置及其实验方法，该实验装置包括：主电源；晶闸管S11和晶闸管S13，晶闸管S11的输入端连接至晶闸管S13的输入端，晶闸管S11的输出端连接至主电源；备用电源；晶闸管S12和晶闸管S14，晶闸管S12的输出端连接至晶闸管S14的输出端，晶闸管S12的输入端连接至备用电源；晶闸管S13的输出端和晶闸管S14的输入端连接在一起，共同连接至高电压等级电压跌落补偿装置的一相。本发明的实验装置和方法成本低，灵活性好。
Description
技术领域
本发明涉及电力领域，具体而言，涉及用于高电压等级电压跌落补偿装置的实验装置和方法。
背景技术
电压跌落(voltage sag)，是指电压幅值下降至额定电压幅值的10％～90％，持续时间为半个周期到几秒的一种现象。大部分电压跌落是由于输配电线路的短路故障，感应电机启动等因素造成的。电压跌落是难以预期和无法避免的客观存在。在采用微处理器或计算机的信息产业、军事和医院等重要用户中，每一次电压跌落都可能造成巨大的经济损失或政治影响。
动态电压恢复器(DVR)是解决电压暂降问题的经济、有效的装置。为了验证电压跌落补偿装置的有效性，比如功率回路的设计、控制策略的正确与否，需要在接入系统之前进行各种模拟实验。
目前的电压跌落发生装置多为380V/400V中小容量，对高压动态电压恢复器的电压跌落补偿实验是采用相邻母线模拟短路的方法，成本高，灵活性差，不适合在实验室采用。
发明内容
本发明旨在提供了用于高电压等级电压跌落补偿装置的实验装置和方法，能够解决上述实验方案成本高灵活性差的问题。
在本发明的实施例中，提供了一种用于高电压等级电压跌落补偿装置的实验装置，包括：主电源；晶闸管S11和晶闸管S13，晶闸管S11的输入端连接至晶闸管S13的输入端，晶闸管S11的输出端连接至主电源；备用电源；晶闸管S12和晶闸管S14，晶闸管S12的输出端连接至晶闸管S14的输出端，晶闸管S12的输入端连接至备用电源；晶闸管S13的输出端和晶闸管S14的输入端连接在一起，共同连接至高电压等级电压跌落补偿装置的一相。
在本发明的实施例中，还提供了一种用于高电压等级电压跌落补偿装置的实验装置的实验方法，实验装置包括：主电源；晶闸管S11和晶闸管S13，晶闸管S11的输入端连接至晶闸管S13的输入端，晶闸管S11的输出端连接至主电源的输出端；备用电源；晶闸管S12和晶闸管S14，晶闸管S12的输出端连接至晶闸管S14的输出端，晶闸管S12的输入端连接至备用电源的输出端；晶闸管S13的输出端和晶闸管S14的输入端连接在一起，共同连接至高电压等级电压跌落补偿装置的一相，其中，每个晶闸管包括反并联的二极管和IGBT，输出端是IGBT的发射极，输入端是IGBT的集电极。
本发明的实验装置和方法成本低，灵活性好。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明实施例的单相实验装置的电路原理图；
图2示出了根据本发明实施例的实验装置应用于多相高电压等级电压跌落补偿装置的电路原理图；
图3示出了采用本发明得到的电压跌落试验波形。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
图1示出了根据本发明实施例的单相实验装置的电路原理图，其包括：
主电源；
晶闸管S11和晶闸管S13，晶闸管S11的输入端连接至晶闸管S13的输入端，晶闸管S11的输出端连接至主电源；
备用电源；
晶闸管S12和晶闸管S14，晶闸管S12的输出端连接至晶闸管S14的输出端，晶闸管S12的输入端连接至备用电源；
晶闸管S13的输出端和晶闸管S14的输入端连接在一起，共同连接至高电压等级电压跌落补偿装置的一相。
晶闸管的开关控制可以采用高速数字信号处理芯片DSP和人机界面相结合的方式。人机界面可以控制电压跌落的发生时间(时间精确到1ms)、不同的开关切换组合方式，所以控制方便灵活，并且成本较低。
具体来说，每相可由4个带反并联二极管的IGBT组成，因为IGBT为可关断电力电子全控器件，因此可以通过对IGBT的灵活控制实现电压切换。每个电源支路上的两个IGBT必须采用集电极对接或者发射极对接方式，因为在实际应用时采用了双管封装的IGBT，为了节约器件个数，两种对接方式均采用。
在上述的实验装置中，备用电源是可调压电源。主电源与高电压等级电压跌落补偿装置的一相之间还可包括滤波电路。备用电源与高电压等级电压跌落补偿装置的一相之间也可包括滤波电路。滤波电路可包括串联的电阻器和电容器。
下面以一相为例说明电压切换电路的工作原理，当S11和S13的IGBT导通、S12和S14的IGBT关断时，A点输入电压接到主电源侧，正向电压通过S11的反并联二极管和S13的IGBT输出，反向电压通过S11的IGBT和S13的反并联二极管输出；当S11和S13关断、S12和S14导通时，A点输入电压接到备用电源调压器输出侧，正向电压通过S12的IGBT和S14的反并联二极管输出，反向电压通过S12的反并联二极管和S14的IGBT输出；当S11、S13、S12、S14全部关断，A点和主备电源都没有连接通路。
B、C相的工作原理与以上相同。
图2示出了根据本发明实施例的实验装置应用于多相高电压等级电压跌落补偿装置的电路原理图。
通过对A、B、C三相的IGBT实行不同的开关控制组合，再经过星角接三相升压变压器，在升压变压器的副边A1、B1、C1处可以得到高电压等级的伴随相角跳变的多种电压跌落故障；而降压变压器的采用解决了高压负载难的问题，在380V低压侧可以灵活调整负载。实际应用时，根据实验场地的电源容量，结合被实验装置的参数要求，选择合适的调压器、IGBT和变压器的容量以及电压等级，实现对电压跌落补偿装置性能的充分验证。
图3示出了采用本发明得到的电压跌落试验波形。
以上介绍的电压跌落补偿装置实验平台，采用IGBT在低电压等级进行电压切换，并与升降压变压器相结合，能够在高电压等级模拟不同跌落幅值、不同跌落持续时间、以及三相平衡/不平衡等多种电压跌落情况，同时可以实现负荷的灵活调整。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
1、可以实现对单相、多相的独立控制；
2、电压跌落的幅值调节范围广，可以产生伴随相角跳变的多种电压跌落故障；
4、电压跌落的时间灵活控制；
5、在低电压侧实现电压切换，在高电压等级模拟电压跌落；
6、降压变压器的采用方便了负载的调整，解决了高电压等级负载的问题。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于高电压等级电压跌落补偿装置的实验装置，其特征在于，包括：
主电源；
晶闸管S11和晶闸管S13，晶闸管S11的输入端连接至晶闸管S13的输入端，晶闸管S11的输出端连接至所述主电源；备用电源；
晶闸管S12和晶闸管S14，晶闸管S12的输出端连接至晶闸管S14的输出端，晶闸管S12的输入端连接至所述备用电源；
晶闸管S13的输出端和晶闸管S14的输入端连接在一起，共同连接至所述高电压等级电压跌落补偿装置的一相，
其中，每个所述晶闸管还反并联一个二极管。
2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述晶闸管包括IGBT，所述输出端是IGBT的发射极，所述输入端是IGBT的集电极。
3.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述备用电源是可调压电源。
4.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述主电源与所述高电压等级电压跌落补偿装置的所述一相之间还包括滤波电路，所述滤波电路的第一端与所述晶闸管S13的输出端相连接，所述滤波电路的第二端与所述晶闸管S11的输出端相连接。
5.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述备用电源与所述高电压等级电压跌落补偿装置的所述一相之间还包括滤波电路，所述滤波电路的第一端与所述晶闸管S14的输入端相连接，所述滤波电路的第二端与所述晶闸管S12的输入端相连接。
6.根据权利要求4或5所述的实验装置，其特征在于，所述滤波电路包括串联的电阻器和电容器。
7.一种用于高电压等级电压跌落补偿装置的实验装置的实验方法，其特征在于，所述实验装置包括：主电源；晶闸管S11和晶闸管S13，晶闸管S11的输入端连接至晶闸管S13的输入端，晶闸管S11的输出端连接至所述主电源的输出端；备用电源；晶闸管S12和晶闸管S14，晶闸管S12的输出端连接至晶闸管S14的输出端，晶闸管S12的输入端连接至所述备用电源的输出端；晶闸管S13的输出端和晶闸管S14的输入端连接在一起，共同连接至所述高电压等级电压跌落补偿装置的一相，其中，每个晶闸管包括IGBT，每个所述晶闸管还反并联一个二极管，所述输出端是IGBT的发射极，所述输入端是IGBT的集电极，
其中，所述实验方法包括以下步骤：
当晶闸管S11和晶闸管S13的IGBT导通、晶闸管S12和晶闸管S14的IGBT关断时，A点输入电压接到主电源侧，正向电压通过晶闸管S11的反并联二极管和晶闸管S13的IGBT输出，反向电压通过晶闸管S11的IGBT和晶闸管S13的反并联二极管输出；当晶闸管S11和晶闸管S13关断、晶闸管S12和晶闸管S14导通时，A点输入电压接到备用电源输出侧，正向电压通过晶闸管S12的IGBT和晶闸管S14的反并联二极管输出，反向电压通过晶闸管S12的反并联二极管和晶闸管S14的IGBT输出；当晶闸管S11、晶闸管S13、晶闸管S12、晶闸管S14全部关断，A点和主备电源都没有连接通路；
其中，A点是指晶闸管S13的输出端和晶闸管S14的输入端连接点。
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