CN107784173B - 一种三相电网模拟方法和三相电网模拟器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种三相电网模拟方法和三相电网模拟器，该三相电网模拟器中的A、B、C相模拟单元中预先存储有本相输出电压的初相，三个初相之间依次相差120°，一个模拟单元为主机、另外两个模拟单元为从机。该三相电网模拟方法包括：A、B、C相模拟单元接收上位机下发的振幅和频率，并根据自身存储的初相以及所述振幅和频率，确定本相输出电压给定；主机根据本相输出电压给定调节本相输出电压，并在本相输出电压进入一个新振荡周期时控制一干接点闭合；从机一旦检测到所述干接点闭合，则根据本相输出电压给定调节本相输出电压；之后主机控制所述干接点断开。本申请提高了A、B、C相模拟单元动作的同步性质量。
Description
技术领域
本发明涉及三相电网模拟技术领域，更具体地说，涉及一种三相电网模拟方法和三相电网模拟器。
背景技术
三相电网模拟器用于模拟三相电网干扰，是光伏并网逆变器测试设备之一，可做低电压穿越、过/欠压保护、过/欠频保护等实验。
三相电网模拟器包括A相模拟单元、B相模拟单元和C相模拟单元，这三个模拟单元根据上位机下发的指令(所述指令包含三相电网电压给定)独立动作，分别模拟三相电网中的一相。
为了精确保持三相之间相位依次相差120°，要求这三个模拟单元的动作必须要保持同步。但受各种干扰因素影响，所述指令传输到这三个模拟单元的时间可能并不一致，此时三个模拟单元将按照各自接收到所述指令的先后顺序依次动作，从而无法精确保持三相之间相位依次相差120°。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种三相电网模拟方法和三相电网模拟器，以提高A、B、C相模拟单元动作的同步性质量。
一种三相电网模拟方法，应用于三相电网模拟器，所述三相电网模拟器包括A相模拟单元、B相模拟单元和C相模拟单元，其中一个模拟单元为主机、另外两个模拟单元为从机；A、B、C相模拟单元中分别预先存储有本相输出电压的初相，三个初相之间依次相差120°；所述三相电网模拟方法包括：
A、B、C相模拟单元接收上位机下发的振幅和频率，并根据自身存储的本相输出电压的初相以及所述上位机下发的振幅和频率，确定本相输出电压给定；
所述主机根据本相输出电压给定调节本相输出电压，并在本相输出电压进入一个新振荡周期时，控制一干接点闭合；
所述从机实时检测所述干接点的开闭状态，一旦检测到所述干接点闭合，则根据本相输出电压给定调节本相输出电压；之后，所述主机控制所述干接点断开。
其中，所述三个初相之间依次相差120°，包括：
其中，所述主机和两个从机接收上位机下发的振幅和频率，包括：所述主机和两个从机接收上位机通过通讯总线下发的振幅和频率。
一种三相电网模拟器，包括A相模拟单元、B相模拟单元和C相模拟单元，其中一个模拟单元为主机、另外两个模拟单元为从机；A、B、C相模拟单元中分别预先存储有本相输出电压的初相，三个初相之间依次相差120°；
所述三相电网模拟器中还包括一干接点，所述主机连接所述干接点的控制端，所述干接点的状态输出端连接两个从机；
所述主机和两个从机均用于接收上位机下发的振幅和频率，并根据自身存储的本相输出电压的初相以及所述上位机下发的振幅和频率，确定本相输出电压给定；
所述主机还用于根据本相输出电压给定调节本相输出电压，并在本相输出电压进入一个新振荡周期时，控制一干接点闭合，之后再断开所述干接点；
所述从机还用于实时检测所述干接点的开闭状态，一旦检测到所述干接点闭合，则根据本相输出电压给定调节本相输出电压。
其中，所述三个初相之间依次相差120°，包括：
其中，A、B、C相模拟单元中与所述上位机之间通过通讯总线连接。
从上述的技术方案可以看出，主机在接收到上位机下发的指令(所述指令包含振幅和频率)时开始动作，并在控制本相输出电压进入一个新振荡周期时向两个从机发干接点信号，以通知两个从机开始动作，那么两个从机动作滞后主机动作的时间差就是干接点响应时间t，而t通常为一个PWM斩波周期，为微秒级，可以忽略不计，因此可视为A、B、C相模拟单元是同步动作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种三相电网模拟器结构示意图；
图2为本发明实施例公开的一种三相电网模拟方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种三相电网模拟方法，应用于三相电网模拟器。所述三相电网模拟器包括A相模拟单元、B相模拟单元和C相模拟单元，其中一个模拟单元为主机、另外两个模拟单元为从机；A、B、C相模拟单元分别用于模拟三相电网中的A相、B相和C相，技术人员可以预先选择A相模拟单元、B相模拟单元和C相模拟单元中的任意一个作为主机，其余两个作为从机。
A、B、C相模拟单元中分别预先存储有本相输出电压的初相，三个初相之间依次相差120°。三相电网模拟器要模拟的三相电网电压的相序可以是正序或负序，定义A相模拟单元中预先存储的A相输出电压的初相为
B相模拟单元中预先存储的B相输出电压的初相为
C相模拟单元中预先存储的C相输出电压的初相为
则所述正序是指：
所述负序是指：
通常情况下三相电网电压采用的是正序。
本发明实施例允许对
中的一个量在初相的主值范围(0°～360°)内任意指定一值，由于三个初相之间依次相差120°，则此时也就同时确定了另外两个量的值。例如在正序情况下，可指定
则
如图1所示，所述三相电网模拟器中还包括干接点K(干接点是一种电气开关，具有闭合和断开2个状态)，所述主机连接干接点K的控制端，干接点K的状态输出端连接两个从机(参见图1中示出的从机1和从机2)。A、B、C相模拟单元与上位机之间保持通讯连接，例如采用通讯总线的方式连接，接收上位机下发的指令。
参见图2，所述三相电网模拟方法包括：
步骤S01：A、B、C相模拟单元接收所述上位机下发的振幅和频率。
步骤S02：A、B、C相模拟单元根据自身存储的本相输出电压的初相以及所述上位机下发的振幅和频率，确定本相输出电压给定。
具体的，三相电网电压的每相都是一个正弦量，确定正弦量波形的三要素是振幅、频率和初相，则：
A相输出电压瞬时值表达式为
B相输出电压瞬时值表达式为
C相输出电压瞬时值表达式为
A、B、C相模拟单元根据自身存储的本相输出电压的初相以及上位机下发的Um和ω，即可确定本相输出电压给定，也就是说：A相电网模拟单元是根据自身存储的
以及上位机下发的Um和ω，确定uA的给定值，B相电网模拟单元是根据自身存储的
以及上位机下发的Um和ω，确定uB的给定值，C相电网模拟单元是根据自身存储的
以及上位机下发的Um和ω，确定uC的给定值。
假设A相模拟单元为主机，B相模拟单元为从机1，C相模拟单元为从机2，则：A相模拟单元根据A相输出电压给定调节A相输出电压的起始时刻(即A相模拟单元开始动作的时刻)，参见下述步骤S03；B相模拟单元根据B相输出电压给定调节B相输出电压的起始时刻(即B相模拟单元开始动作的时刻)，以及C相模拟单元根据C相输出电压给定调节C相输出电压的起始时刻(即C相模拟单元开始动作的时刻)，参见下述步骤S04。
步骤S03：所述主机根据本相输出电压给定调节本相输出电压，并在本相输出电压进入一个新振荡周期时，控制干接点K闭合。
步骤S04：所述从机实时检测干接点K的开闭状态，一旦检测到干接点K闭合，则根据本相输出电压给定调节本相输出电压。
具体的，主机以确定出本相输出电压给定的时刻，作为调节本相输出电压的起始时刻；主机在本相输出电压的一个新振荡周期开始时，控制干接点K闭合，两个从机都以干接点K闭合的时刻，作为调节本相输出电压的起始时刻。也就是说，假设干接点K响应外部控制从而完成开闭状态切换所用的时间(即干接点响应时间)为t，则在所述新的振荡周期下，从机动作滞后主机动作一个时间t，该时间t通常为一个PWM斩波周期，为微秒级，可以忽略不计，此时可视为主机和两个从机的动作是同步的，从而能够精确保持三相之间相位依次相差120°。
为简化计算，可以设定所述主机中预先存储的本相输出电压的初相为0°，此时步骤S03中所述的在本相输出电压进入一个新振荡周期时，是指在主机的相输出电压达到峰值时，此时主机的相输出电压为Um。
步骤S05：所述主机控制干接点K断开，以便进行下一次电网扰动。
由上述描述可知，主机在接收到上位机下发的指令(所述指令包含振幅和频率)时开始动作，并在控制本相输出电压进入一个新振荡周期时向两个从机发干接点信号，以通知两个从机开始动作，那么两个从机动作滞后主机动作的时间差就是干接点响应时间t，而t通常为一个PWM斩波周期，为微秒级，可以忽略不计，因此可视为主机和两个从机是同步动作。
图1为本发明实施例公开的一种三相电网模拟器。前文已经提及，所述三相电网模拟器包括A相模拟单元、B相模拟单元和C相模拟单元，其中一个模拟单元为主机、另外两个模拟单元为从机；A、B、C相模拟单元中分别预先存储有本相输出电压的初相，三个初相之间依次相差120°；所述三相电网模拟器中还包括干接点K，所述主机连接干接点K的控制端，干接点K的状态输出端连接两个从机。下面，基于上述方法实施例，对所述三相电网模拟器的结构特点进行补充说明：
所述主机和两个从机均用于接收上位机下发的振幅和频率，并根据自身存储的本相输出电压的初相以及所述上位机下发的振幅和频率，确定本相输出电压给定；
所述主机还用于根据本相输出电压给定调节本相输出电压，并在本相输出电压进入一个新振荡周期时，控制一干接点闭合，之后再断开所述干接点；
所述从机还用于实时检测所述干接点的开闭状态，一旦检测到所述干接点闭合，则根据本相输出电压给定调节本相输出电压。
可选的，所述三个初相之间依次相差120°，包括：
其中，
表示A相模拟单元中预先存储的A相输出电压的初相，
表示B相模拟单元中预先存储的B相输出电压的初相，
表示C相模拟单元中预先存储的C相输出电压的初相。
可选的，A、B、C相模拟单元中与所述上位机之间通过通讯总线连接。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种三相电网模拟方法，其特征在于，应用于三相电网模拟器，所述三相电网模拟器包括A相模拟单元、B相模拟单元和C相模拟单元，其中一个模拟单元为主机、另外两个模拟单元为从机；A、B、C相模拟单元中分别预先存储有本相输出电压的初相，三个初相之间依次相差120°；所述三相电网模拟方法包括：
A、B、C相模拟单元接收上位机下发的振幅和频率，并根据自身存储的本相输出电压的初相以及所述上位机下发的振幅和频率，确定本相输出电压给定；
所述主机根据本相输出电压给定调节本相输出电压，并在本相输出电压进入一个新振荡周期时，控制一干接点闭合；
所述从机实时检测所述干接点的开闭状态，一旦检测到所述干接点闭合，则根据本相输出电压给定调节本相输出电压；之后，所述主机控制所述干接点断开。
2.根据权利要求1所述的三相电网模拟方法，其特征在于，所述三个初相之间依次相差120°，包括：
其中，
表示A相模拟单元中预先存储的A相输出电压的初相，
表示B相模拟单元中预先存储的B相输出电压的初相，
表示C相模拟单元中预先存储的C相输出电压的初相。
3.根据权利要求1所述的三相电网模拟方法，其特征在于，所述主机和两个从机接收上位机下发的振幅和频率，包括：
所述主机和两个从机接收上位机通过通讯总线下发的振幅和频率。
4.一种三相电网模拟器，其特征在于，包括A相模拟单元、B相模拟单元和C相模拟单元，其中一个模拟单元为主机、另外两个模拟单元为从机；A、B、C相模拟单元中分别预先存储有本相输出电压的初相，三个初相之间依次相差120°；
所述三相电网模拟器中还包括一干接点，所述主机连接所述干接点的控制端，所述干接点的状态输出端连接两个从机；
所述主机和两个从机均用于接收上位机下发的振幅和频率，并根据自身存储的本相输出电压的初相以及所述上位机下发的振幅和频率，确定本相输出电压给定；
所述主机还用于根据本相输出电压给定调节本相输出电压，并在本相输出电压进入一个新振荡周期时，控制一干接点闭合，之后再断开所述干接点；
所述从机还用于实时检测所述干接点的开闭状态，一旦检测到所述干接点闭合，则根据本相输出电压给定调节本相输出电压。
5.根据权利要求4所述的三相电网模拟器，其特征在于，所述三个初相之间依次相差120°，包括：
其中，
表示A相模拟单元中预先存储的A相输出电压的初相，
表示B相模拟单元中预先存储的B相输出电压的初相，
表示C相模拟单元中预先存储的C相输出电压的初相。
6.根据权利要求4所述的三相电网模拟器，其特征在于，A、B、C相模拟单元中与所述上位机之间通过通讯总线连接。
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