CN102570458B - 一种电网低电压发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电网低电压发生装置，包括带抽头的电抗器，其每一个抽头通过电子开关和负载连接；所述带抽头的电抗器的输入和负载之间设置两个并联支路，第一个支路通过断路器连接，第二个支路通过电子开关连接；在装置旁路时，第一支路的断路器支路闭合，装置不工作；在装置准备工作时，第二支路的电子开关打开，第一支路的断路器打开；当装置开始工作时，断开第二支路的电子开关，开通与某一个电抗器抽头相连的电子开关，从而实现在负载侧模拟电网低电压跌落；当电压跌落模拟结束时，第一支路上的断路器闭合，关闭工作状态的电子开关。本发明具有结构简单，可靠，能够处理的功率大的特点，满足风机测试要求。

Description

一种电网低电压发生装置

技术领域

本发明涉及一种电气工程技术领域的装置，具体地说，涉及的是一种实现模拟电网低电压故障的电网低电压发生装置。

背景技术

随着风力发电的发展，其对电网的影响已不能再被忽略，其中的一个重要的指标便是风电机组(风机)的低电压穿越能力。在测试风机的低电压穿越性能时一般无法在电网实际发生低电压故障的情况下进行，因此需要在实验室中模拟电网低电压故障，本发明装置就是为了实现模拟电网低电压故障的功能。

中国专利CN101149412A，“可编程控制器数控型周波电压跌落模拟发生器”介绍了“一种可编程控制器数控型周波电压跌落模拟发生器，其特征在于，由工业人机界面触摸屏、可编程控制器、步进电机驱动器、步进电机、自偶调压器、过零采样电路、交-直流电压变换电路、IGBT电压控制电路组成，工业人机界面触摸屏与可编程控制器相连接，可编程控制器分别与过零采样电路、步进电机驱动器、交-直流电压变换电路、IGBT电压控制电路连接，交-直流电压变换电路分别与自偶调压器和IGBT电压控制电路连接，步进电机驱动器通过步进电机与自偶调压器连接。”该发明通过步进电机的位置控制来调节一台自偶变压器的触头位置，实现输出电压的连续向下调节。

中国专利CN102244466A，介绍了“一种电压跌落发生装置，包括:整流单元、逆变单元、旁路单元、滤波单元和控制单元，整流单元与逆变单元的直流侧相连并为其提供跌落时所需的能量，逆变单元和滤波单元依次串接于电网系统和负载之间以生成跌落电压，旁路单元并接于逆变单元两端，滤波单元串接于逆变单元的单相逆变桥输出两端以滤除逆变单元的开关频率，控制单元分别与整流单元、逆变单元、旁路单元相连接以控制整个装置的运行。”

中国专利CN101478244A，介绍了“一种风力发电用电压跌落发生器，风力发电用电压跌落发生器，包括上位机、数据采集卡、IGBT驱动与保护电路、两个IGBT双向开关、调压器、电压霍尔传感器、电流霍尔传感器和风电机组。通过电压霍尔传感器、电流霍尔传感器获取电压跌落发生器输出的三相电压、电流信号，利用数据采集卡采集电压跌落发生器输出的三相电压、电流信号并传送到上位机，上位机通过数据采集卡向IGBT驱动与保护电路输出电压跌落与恢复指令信号，控制两个IGBT双向开关轮流导通，使电压跌落发生器输出电压在调压器的原边和副边之间切换，从而模拟各种对称与不对称电网电压跌落故障。”

中国专利CN101149412A的实现方案虽然可以对输出电压的连续调节，但是由于采用了机械式位置调节，响应速度比较慢，不能完全满足风电机组低电压性能测试的要求。中国专利CN102244466A和中国专利CN101478244A分别介绍了利用电力电子变流器来实现模拟电网电压跌落，由于电力电子器件功率的限制，仅适合小功率范围的测试，控制复杂，可靠性不够高。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述不足，提供一种满足风机测试要求，结构简单，可靠，损耗低的电网低电压发生模拟装置。

为实现上述的目的，本发明采用以下技术方案：本发明利用带抽头的电抗器，其抽头通过对应的第二到第N+1双向开关和负载连接；所述带抽头的电抗器的输入和负载之间设置两个并联支路：

第一支路：带抽头的电抗器的输入经过旁路开关连接到负载，所述旁路开关置于电网和负载之间；

第二支路：带抽头的电抗器的输入通过断路器和第一双向开关连接到负载；

当装置不需要工作时，第二支路的断路器断开，第一支路的旁路开关闭合，负载直接由电网供电；当装置准备工作时，第二支路的断路器闭合，第二支路的第一双向开关闭合，第一支路的旁路开关打开；当本装置开始工作时，根据需要的电压跌落程度，选择相应的第二到第N+1双向开关导通，同时关闭第二支路的第一双向开关；当本装置停止工作时，关闭导通的第二到第N+1双向开关，同时开通第二支路的第一双向开关，然后开通第一支路的旁路开关，最后关闭第二支路的断路器；另一种停止装置工作的方法是直接开通第一支路的旁路开关，断开相应处于工作状态的第二到第N+1双向开关，最后断开第二支路的断路器。

具体的，本发明所述的电网低电压发生模拟装置，包括断路器，旁路开关，带N个抽头的3相电抗器，N+1个双向开关，控制器和上位机。旁路开关置于电网和负载之间，断路器置于电网和带N个抽头的3相电抗器之间，第一个双向开关置于带N个抽头的3相电抗器输入端和负载输入端之间，第二到第N+1个双向开关分别置于3相电抗的第1个到第N+1个抽头和负载的输入端之间，控制器接受上位机的控制指令，输出双向开关、旁路开关和断路器的开/关信号。N为大于2的自然数。

与上述的现有技术相比较，本发明具有结构简单，可靠，能够处理的功率大的特点，是一种满足风机测试要求的电网低电压发生模拟装置，可以在实验室环境内模拟电网发生低电压故障，为如风力发电机等一些设备的低电压穿越实验提供条件。

附图说明

图1为本发明一实施例结构原理图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的解释，但是以下的内容不用于限定本发明的保护范围。

本发明提供一种电网低电压发生模拟装置，利用带抽头的电抗器，每一个抽头通过一个双向开关(即图1中第1到N+1双向开关)和负载连接。电抗器的输入和负载之间设置两个个并联支路：

第一支路：带抽头的电抗器的输入经过旁路开关连接到负载，所述旁路开关置于电网和负载之间；

第二支路：带抽头的电抗器的输入通过断路器和第一双向开关连接到负载。

所述带抽头的电抗器，其抽头分为几档，如90％，75％，50％，20％和10％。

所述电子开关采用现有技术中常用技术，如双向晶闸管。

具体的，如图1所示，为本发明一实施例的结构原理图，包括断路器，旁路开关，带N个抽头的3相电抗器，N+1个双向开关，控制器和上位机。旁路开关置于电网和负载之间，断路器置于电网和带N个抽头的3相电抗器之间，第一个双向开关置于带N个抽头的3相电抗器输入端和负载输入端之间，第二到第N+1个双向开关分别置于3相电抗的第1个到第N个抽头和负载的输入端之间，控制器接受上位机的控制指令，输出双向开关、旁路开关和断路器的开/关信号。

本实施例中，当装置不需要工作时，断路器断开，旁路开关闭合，负载直接由电网供电。当装置准备工作时，断路器闭合，第一双向开关闭合，旁路开关打开。当本装置开始工作时，根据需要的电压跌落程度，选择相应的第K+1双向开关(1到N)导通，同时关闭第一双向开关。当本装置停止工作时，可以关闭导通的双向开关K+1，同时开通第一双向开关，然后开通旁路开关，最后关闭断路器；另一种停止装置工作的方法是直接开通旁路开关，断开双向开关K+1，最后断开断路器。

本实施例采用带抽头电抗器，双向开关，旁路开关和控制器，控制器接受上位机的控制指令，输出双向开关、旁路开关和断路器的开/关信号。

由以上的实施例可以看出，本发明是一种满足风机测试要求，结构简单，可靠，损耗低的电网低电压发生模拟装置，本装置经过试验结果验证，结果符合预期。

以上仅仅是对本发明的较佳实施例进行的详细说明，但是本发明并不限于以上实施例。应该理解的是，在不脱离本申请的权利要求的精神和范围情况下，本领域的技术人员做出的各种修改，仍属于本发明的范围。

Claims (1)

1.一种电网低电压发生装置，其特征在于包括断路器，旁路开关，带N个抽头的3相电抗器，N+1个双向开关，控制器和上位机，所述电抗器的抽头通过对应的第二到第N+1双向开关和负载连接；其中：所述旁路开关置于电网和负载之间，断路器置于电网和带N个抽头的3相电抗器之间，第一双向开关置于带N个抽头的3相电抗器输入端和负载输入端之间，第二到第N+1双向开关分别置于3相电抗器的第1个到第N个抽头和负载的输入端之间，控制器接受上位机的控制指令，输出双向开关、旁路开关和断路器的开/关信号；

所述带N个抽头的3相电抗器的输入和负载之间设置两个并联支路：

第一支路：带N个抽头的3相电抗器的输入经过旁路开关连接到负载，所述旁路开关置于电网和负载之间；

第二支路：带N个抽头的3相电抗器的输入通过断路器和第一双向开关连接到负载；

当装置不需要工作时，第二支路的断路器断开，第一支路的旁路开关闭合，负载直接由电网供电；当装置准备工作时，第二支路的断路器闭合，第二支路的第一双向开关闭合，第一支路的旁路开关打开；当本装置开始工作时，根据需要的电压跌落程度，选择相应的第二到第N+1双向开关导通，同时关闭第二支路的第一双向开关；当本装置停止工作时，先关闭导通的第二到第N+1双向开关，同时开通第二支路的第一双向开关，然后开通第一支路的旁路开关，最后关闭第二支路的断路器；另一种停止装置工作的方法是直接开通第一支路的旁路开关，断开相应处于工作状态的第二到第N+1双向开关，最后断开第二支路的断路器；

所述电抗器，其抽头分为五档，即：90％，75％，50％，20％和10％；

所述双向开关采用双向晶闸管。