CN110988413A - 一种大容量可调模拟rlc试验负载的匹配与控制方法 - Google Patents

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戴锋
车凯
陈韬
陈轩
陈昊
赵英浩
杨海铭
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Abstract

本申请公开了一种大容量可调模拟RLC试验负载的匹配与控制方法，针对大容量可调模拟组合电阻、电容和电感负载以并联方式接入测试电路；所述电阻、电容和电感负载采用矩阵式的结构，通过开关的选择对电阻、电容和电感负载进行并网投切，实现实时匹配与控制。本发明解决了大容量可调模拟RLC试验负载精确加载问题，可实现纯阻性负载、纯感性负载和纯容性负载的加载；可解决在实际交流电压值与负载元器件额定电压不等的情况下的恒功率加载问题；可实现在三相不平衡时，采用矩阵式结构，使得各相恒功率精确匹配加载。本发明可广泛应用于各种大容量电源类设备的试验测试。

Description

一种大容量可调模拟RLC试验负载的匹配与控制方法
技术领域
本发明属于电力系统控制技术领域，涉及一种大容量可调模拟RLC试验负载的匹配与控制方法。
背景技术
大容量可调模拟RLC试验负载是用于模拟现场实际负载运行特性的装置，被广泛应用于大功率交流电源、柴油发电机组、变压器、通信电源、不间断电源(UPS)、逆变器等设备的功率试验、电气试验、老化试验及可靠性试验等领域，以测试上述设备的各项电气性能指标。
现有大容量可调模拟RLC试验负载包括阻性负载、感性负载、容性负载三种负载形式及其组合，负载容量的匹配方法通常是通过确定负载内部各功耗元器件的电阻值、电容值、电感值，控制方式是通过手动或电动控制相应负载的控制继电器实现相应元件加减载，满足所需要的大容量可调模拟RLC试验负载功率。
这种负载的控制方式存在以下不足：1.多数元器件性能需要元器件在额定电压和额定负荷条件才能达到固有设计参数，特别是负荷条件对元器件的电气性能和功能影响更大，但这需要有很大的配套模拟RLC试验负载，大容量的模拟RLC试验负载不仅成本高、而且体积大。2.传统大容量可调模拟RLC试验负载采用人工手动调节，无法实现自动调节和精准控制，加载的精度不高，而且匹配时计算量大，耗时长。为减小工作难度，通常采用简化的混合型负载，即电阻元器件中有电感或电容的存在，不能够实现真正的纯阻性、纯容性和纯感性负载的模拟，影响了模拟试验的准确性和可信性。
目前，针对大容量可调模拟组合负载需要精确实时匹配与控制，尚未提出一种有效的解决方案，也未见有公开的专利。
因此，设计一种能够满足不同类型设备试验要求，进行大容量可调模拟RLC试验负载容量实时调节与精确匹配与控制技术研究是一项新的研究课题。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本申请提供一种大容量可调模拟RLC试验负载的匹配与控制方法。
为了实现上述目标，本申请的第一件发明采用如下技术方案：
一种大容量可调模拟RLC试验负载的匹配与控制方法，针对大容量可调模拟组合电阻、电容和电感负载以并联方式接入测试电路；
所述电阻、电容和电感负载采用矩阵式的结构，通过开关的选择对电阻、电容和电感负载进行并网投切，实现实时匹配与控制。
本发明进一步包括以下优选方案：
优选地，通过9个电阻形成矩阵式连接，每个电阻都并联有一路开关，根据实际负载的需要组成不同阻值的电阻负载。
优选地，9个电感形成矩阵式连接，每个电感都并联有一路开关，根据实际负载的需要组成不同电感值的电感负载。
优选地，9个电容形成矩阵式连接，每个电容都并联有一路开关，根据实际负载的需要组成不同电容值的电容负载。
优选地，当只需要增加电阻负载时，将电容及电感的开关全部闭合，形成只有电阻并到电网；
当需要增加电容或电感时，打开相应电容或电感的开关，实现该器件参与负载并联。
优选地，对电阻，电容，电感负载的自主选择采用输出频率扰动孤岛效应检测方法。
本申请所达到的有益效果：
1)本发明解决了大容量可调模拟RLC试验负载精确加载问题，可实现纯阻性负载、纯感性负载和纯容性负载的加载，其原理科学，结构简单，具有创新和实用价值。
2)本发明可解决在实际交流电压值与负载元器件额定电压不等的情况下的恒功率加载问题，实现精确负载的加载，有效地提高了容量匹配精度，其效果十分显著。
3)本发明可实现在三相不平衡时，采用矩阵式结构，使得各相恒功率精确匹配加载。本发明可广泛应用于各种大容量电源类设备的试验测试。
附图说明
图1是本申请RLC并联负载结构图；
图2是本申请矩阵式负载；
图3是本申请孤岛检测方法控制原理。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
如图1所示，本申请的一种大容量可调模拟RLC试验负载的匹配与控制方法，针对大容量可调模拟组合电阻、电容和电感负载以并联方式接入测试电路；
所述电阻、电容和电感负载采用矩阵式的结构，通过开关的选择对电阻、电容和电感负载进行并网投切，实现实时匹配与控制。
如图2所示，本申请实施例中，通过9个电阻形成矩阵式连接，每个电阻都并联有一路开关，根据实际负载的需要组成不同阻值的电阻负载。
9个电感形成矩阵式连接，每个电感都并联有一路开关，根据实际负载的需要组成不同电感值的电感负载。
9个电容形成矩阵式连接，每个电容都并联有一路开关，根据实际负载的需要组成不同电容值的电容负载。
当只需要增加电阻负载时，将电容及电感的开关(S10～S39)全部闭合，形成只有电阻并到电网；
当需要增加电容或电感时，打开相应电容或电感的开关，实现该器件参与负载并联。
对电阻，电容，电感负载的自主选择采用输出频率扰动孤岛效应检测方法，工作原理如图3所示：
系统通过控制逆变器使其输出电压的频率finv，与电网电压的频率存在一定的误差Δf(在并网标准允许范围内)；
当电网正常工作时，由于锁相环电路的矫正作用，Δf终在一个较小的范围内，逆变器正常工作；
当电网出现故障时将发生变化，在逆变器下一个工频周期内，系统将以finv为基准，然后加上设定的频率误差Δf去控制finv，从而导致Δf进一步增加。
该过程不断重复，直至finv超出并网标准的规定，从而进行孤岛保护动作。
其中，finv:逆变器使其输出电压的频率；fgrid:电网频率；Δf:设定的频率误差。
本申请可实现的阻性负载功率分布为：
单相：0.01－0.1KW,0.1-1KW,1-10KW,10-20KW,(A相、B相、C相分别31.1KW)；三相合计：93.3KW；
三相：10KW、20KW、30KW、40KW、100KW、100KW、100KW、100KW、200KW、200KW、200KW、200KW、200KW；
共计：1593.3KW；
可以实现最小10W步进的调节，也可以实现三相不平衡带载。
感性负载的功率分布：
单相：0.01－0.1kVar,0.1-1kVar,1-10kVar,10-20kVar,(A相、B相、C相分别31.1KVA)；三相合计：93.3kVar；
三相：10kVar、20kVar、30kVar、50kVar、100kVar、100kVar、100kVar、100kVar、200kVar、200kVar、200kVar、200kVar、200kVar；
共计：1593.3kVar；
可以实现最小0.01KVar步进的调节，也可以实现三相不平衡带载，可以和容性负载配合实现孤岛测试时候，三相谐振调节的要求。
容性负载的功率分布：
单相：0.01－0.1kVar,0.1-1kVar,1-10kVar,10-20kVar,(A相、B相、C相分别31.1KVA)；三相合计：93.3kVar；
三相：10kVar、20kVar、30kVar、50kVar、100kVar、100kVar、100kVar、100kVar、200kVar、200kVar、200kVar、200kVar、200kVar；
共计：1593.3kVar。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种大容量可调模拟RLC试验负载的匹配与控制方法，其特征在于：
针对大容量可调模拟组合电阻、电容和电感负载以并联方式接入测试电路；
所述电阻、电容和电感负载采用矩阵式的结构，通过开关的选择对电阻、电容和电感负载进行并网投切，实现实时匹配与控制。
2.根据权利要求1所述的一种大容量可调模拟RLC试验负载的匹配与控制方法，其特征在于：
通过9个电阻形成矩阵式连接，每个电阻都并联有一路开关，根据实际负载的需要组成不同阻值的电阻负载。
3.根据权利要求2所述的一种大容量可调模拟RLC试验负载的匹配与控制方法，其特征在于：
9个电感形成矩阵式连接，每个电感都并联有一路开关，根据实际负载的需要组成不同电感值的电感负载。
4.根据权利要求3所述的一种大容量可调模拟RLC试验负载的匹配与控制方法，其特征在于：
9个电容形成矩阵式连接，每个电容都并联有一路开关，根据实际负载的需要组成不同电容值的电容负载。
5.根据权利要求4所述的一种大容量可调模拟RLC试验负载的匹配与控制方法，其特征在于：
当只需要增加电阻负载时，将电容及电感的开关全部闭合，形成只有电阻并到电网；
当需要增加电容或电感时，打开相应电容或电感的开关，实现该器件参与负载并联。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种有载分接开关过渡电阻故障的仿真及诊断方法，其特征在于：
对电阻，电容，电感负载的自主选择采用输出频率扰动孤岛效应检测方法。
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