CN117949753A - 跟网型变流器的锁相环稳定性测试的电网模拟及测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种跟网型变流器的锁相环稳定性测试的电网模拟及测试装置，包括电压控制型变流器、直流供电端口、交流测试端口和电压控制型变流器控制系统；电压控制型变流器的端口包括一个直流输入端和一个交流输出端，分别通过直流供电端口与外部电源连接；通过交流测试端口输出电网特性，并与外部待测跟网型变流器相连；电压控制型变流器控制系统根据被模拟电网的端口电压特性塑造交流测试端口的电压特性，包括连接的支路1控制环节、支路2控制环节、支路3控制环节、电压控制器和高频脉宽调制器。本发明有效模拟电网中的线路阻抗特性和受锁相环影响的跟网型变流器输出阻抗特性，从而高效实现跟网型变流器在接入复杂电网时的锁相环稳定性测试。

Description

跟网型变流器的锁相环稳定性测试的电网模拟及测试装置

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体地，涉及一种跟网型变流器的锁相环稳定性测试的电网模拟及测试装置。

背景技术

近年来，随着新能源发电的大规模应用，控制输出功率的跟网型变流器在电网中的占比越来越高。为实现跟网型变流器和电网的相位同步，跟网型变流器采用锁相环检测电网电压的相位。锁相环是一种dq轴不对称控制系统，会对变流器的序阻抗造成影响。变流器的序阻抗会和电网的线路阻抗及其他变流器的序阻抗产生耦合，而这种耦合可能造成低频谐振。

为了确保电网的稳定性，跟网型变流器采用锁相环技术，并在并网之前进行稳定性测试。传统的测试方法使用实际的理想电压源、电感及变流器来模拟电网特性，此方法存在以下局限性：

成本较高：需要使用不同的电感及变流器来模拟不同的电网序阻抗。

准确性较低：电感是非线性器件，其电感值会随着流过电流的不同而发生变化。

灵活性较差：若要测试不同序阻抗时，需要不断地更换电感及变流器，操作不便。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种跟网型变流器的锁相环稳定性测试的电网模拟及测试装置。

根据本发明的一个方面，提供一种跟网型变流器的锁相环稳定性测试的电网模拟装置，包括电压控制型变流器、直流供电端口、交流测试端口和电压控制型变流器控制系统；

其中，所述电压控制型变流器的端口包括一个直流输入端和一个交流输出端；所述直流输入端与所述直流供电端口相连，所述直流供电端口与外部电源连接；所述交流输出端与所述交流测试端口相连；所述交流测试端口输出电网特性，并与外部待测跟网型变流器相连；

其中，所述电压控制型变流器控制系统根据被模拟电网的端口电压特性塑造所述交流测试端口的电压特性，包括连接的支路1控制环节、支路2控制环节、支路3控制环节、电压控制器和高频脉宽调制器；所述支路2控制环节的输出信号作为所述支路1控制环节和所述支路3控制环节的输入信号；所述支路3控制环节的输出信号作为所述支路2控制环节的输入信号；所述支路1控制环节的输出信号作为所述电压控制器的输入信号；所述电压控制器的输出信号作为所述高频脉宽调制器的输入信号；所述高频脉宽调制器的输出信号作为所述电压控制型变流器的高开关频率变流器的开关信号；

待测跟网型变流器接入交流测试端口时，电压控制型变流器控制系统能够模拟被模拟电网的端口特性，验证待测跟网型变流器的稳定性。

优选地，所述电压控制型变流器包括高开关频率变流器的电阻抗网络A；所述高开关频率变流器包括直流输入端和交流输出端，所述电阻抗网络A包括交流输入端和交流输出端；所述高开关频率变流器的直流输入端与直流供电端口相连，所述高开关频率变流器的交流输出端与所述电阻抗网络A的交流输入端相连，所述电阻抗网络A的交流输出端与所述交流测试端口相连。

优选地，所述被模拟电网包括电压源、线路阻抗A、被模拟变流器、线路阻抗B和线路阻抗C；其中，电压源和被模拟变流器均有一个交流输出端口，线路阻抗A、线路阻抗B和线路阻抗C均有一个交流输入端口和一个交流输出端口；

电压源的交流输出端和线路阻抗A的交流输入端相连，被模拟变流器的交流输出端和线路阻抗B的交流输入端相连，线路阻抗B的交流输出端和线路阻抗A的交流输出端相连后与线路阻抗C的交流输入端相连，线路阻抗C的交流输出端与待测跟网型变流器相连。

优选地，所述支路1控制环节采用诺顿等效电路描述交流母线到待测跟网型变流器的阻抗特性；所述支路1控制环节包括反馈信号计算单元和给定信号计算单元两个部分；

所述反馈信号计算单元利用被测试端口的电压信号v_g、被模拟阻抗Z_line和被测试端口的电压信号i_g生成诺顿等效电路中的反馈信号i_s；

所述给定信号计算单元利用所述支路2控制环节的输出信号v_bus和被模拟阻抗Z_line生成诺顿等效电路中的给定信号i_sref。

优选地，所述支路2控制环节用于计算交流母线电压v_bus；

其中，虚拟导纳A描述被测变流器与交流母线之间的阻抗特性，虚拟导纳B描述理想电压源与交流母线之间的阻抗特性；虚拟导纳C描述被模拟变流器与交流母线之间的阻抗特性；虚拟导纳和为虚拟导纳A、虚拟导纳B和虚拟导纳C的和。

优选地，所述支路3控制环节用于描述被模拟变流器和虚拟导纳C的特性，包括虚拟导纳D、变流器模型和锁相环；

其中，所述变流器模型用于描述变流器的特性，输入信号为电流给定i_ref，输出电压v_{g_c}，和锁相环的输出信号θ_c，输出信号为电压v_L；

所述虚拟阻抗D的输入信号为变流器模型的输出信号v_L，虚拟阻抗D的输出信号与所述支路2控制环节输出信号v_bus相加后得到所述支路3控制环节的输出信号v_{g_c}；

所述锁相环根据变流器的输出端口电压v_{g_c}得到变流器模型的输入信号θ_c。

优选地，所述变流器模型包括2个部分：滤波器模型和控制系统；

其中，控制系统的输入信号包括3个信号，即电流给定i_ref，电压v_{g_c}，和锁相环的输出信号θ_c，控制系统的输出信号为所述滤波器模型的输入信号；滤波器模型的输出信号为电压v_L。

优选地，所述虚拟导纳D(Z_{line_c}/sL_f)包括虚拟阻抗C(Z_{line_c})和等效滤波器模型(1/sL_f，)得到一个没有微分项的传递函数；其中，虚拟阻抗C为虚拟导纳C的倒数，等效滤波器模型由所述变流器的滤波器模型等效处理得到；等效过程为：

优选地，还包括电阻抗网络B和电阻抗网络C，与所述电阻抗网络A相同，分别采用无源电阻抗网络，用于抑制共模电流。

根据本发明的第二个方面，提供一种跟网型变流器的锁相环稳定性测试的电网测试装置，采用任一项所述的跟网型变流器的锁相环稳定性测试的电网模拟装置实现；其中：所述电网模拟及测试装置的电压控制型变流器分别作为电网测试装置的变流器，所述电网模拟装置的电压变流器控制系统作为电网测试装置的控制环节，所述电网模拟装置的直流供电端口与外部电源相连，所述电网模拟装置的交流测试端口与待测跟网型变流器相连。

与现有技术相比，本发明实施例至少具有如下的一种有益效果：

本发明实施例中的跟网型变流器的锁相环稳定性测试的电网模拟及测试装置，其支路1控制环节、支路2控制环节直流可以有效模拟电网中的线路阻抗特性，其支路3控制环节可以有效模拟受锁相环影响的跟网型变流器输出阻抗特性，从而高效地实现跟网型变流器在接入复杂电网时的锁相环稳定性测试。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其他特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例的电网模拟器结构示意图；

图2为本发明实施例的一种高开关频率的三相DC/AC电力电子变流器拓扑结构示意图；

图3为本发明实施例的一种与高开关频率变流器交流侧相连的无源电阻抗网络的拓扑结构示意图；

图4为本发明实施例的被模拟电网的结构示意图；

图5为本发明实施例的被模拟电网支路2的控制环节示意图；

图6为本发明实施例的被模拟电网支路3的控制环节示意图；

图7为本发明实施例的被模拟电网中支路1的电路示意图；

图8为本发明实施例的被模拟电网中支路1的等效电路示意图；

图9为本发明实施例的被模拟电网支路1的控制环节示意图和虚拟电流控制示意图；

图10为本发明实施例的一种与高开关频率变流器直流侧相连的无源电阻抗网络的拓扑结构示意图；

图11为本发明实施例的一种用于连接电压控制型变流器交流侧和交流测试端口输入侧的无源电阻抗网络的拓扑结构示意图；

图12为本发明实施例的一种用于连接电压控制型变流器交流侧和交流测试端口输入侧的无源电阻抗网络的拓扑结构示意图。

图中：1-电压控制型变流器；2-高开关频率变流器；3-电阻抗网络A；4-电阻抗网络C；5-直流供电端口；6-电阻抗网络B；7-交流测试端口；8-电压控制型变流器控制系统；9-高频脉宽调制；10-电压控制器；11-支路1控制环节；12-支路2控制环节；13-支路3控制环节；14-高开关频率变流器直流供电端；15-高开关频率变流器交流端；16-电阻抗网络A的输入端；17-电阻抗网络A的输出端；18-虚拟导纳A；19-虚拟导纳B；20-虚拟导纳C；21一总虚拟导纳；22-锁相环；23-PI控制器；24-dq到abc坐标变换；25-虚拟导纳D；26-abc到dq坐标变换；27-等效滤波阻抗；28-锁相环；29-虚拟导纳A；30-虚拟导纳A；31-电阻抗网络C的直流输入端；32-电阻抗网络C的直流输出端；33-电阻抗网络B的交流输入端；34-电阻抗网络B的交流输出端。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，一种跟网型变流器的锁相环稳定性测试的电网模拟装置，包括：电压控制型变流器、直流供电端口、交流测试端口、电压变流器控制系统；其中：

电压控制型变流器的端口包括一个直流输入端和一个交流输出端；电压控制型变流器的直流输入端与直流供电端口相连，直流供电端口与外部电源连接；

电压控制型变流器的交流输出端与交流测试端口相连；交流测试端口输出电网特性，并与外部待测试变流器相连；

电压变流器控制系统，包括连接的支路1控制环节、支路2控制环节、支路3控制环节、电压控制器和高频脉宽调制器；其中，支路2控制环节的输出信号作为支路1控制环节和支路3控制环节的输入信号；支路3控制环节的输出信号作为支路2控制环节的输入信号；支路1控制环节的输出信号作为电压控制器的输入信号；电压控制器的输出信号作为高频脉宽调制器的输入信号；高频脉宽调制器的输出信号作为电压控制型变流器的高开关频率变流器的开关信号。

本实施例中，控制系统能够将电压电流采样值输入到等效模型中，并生成控制参考信号；电压控制器，接收控制参考信号，并生成调制信号；高频脉宽调制，接收调制信号，并生成驱动信号，控制高开关频率变流器的开通与关断行为。与三个支路配合，有效模拟电网中的线路阻抗特性和受锁相环影响的跟网型变流器输出阻抗特性，从而高效地实现跟网型变流器在接入复杂电网时的锁相环稳定性测试。

在本发明的一个优选实施例中，提供电压控制型变流器的优选结构。如图2所示，高开关频率变流器包括直流输入端和交流输出端，如图3所示，电阻抗网络A包括交流输入端和交流输出端；其中：高开关频率变流器的直流输入端与直流供电端口相连，高开关频率变流器的交流输出端与电阻抗网络A的交流输入端相连，电阻抗网络A的交流输出端与交流测试端口相连。

在本发明的一个优选实施例中，提供被模拟对象(电网)的电路结构。如图4所示，被模拟对象的电路结构包括5个部分：理想电压源，线路阻抗、被模拟变流器、线路阻抗B和线路阻抗C。其中，理想电压源和变流器均有一个交流输出端口，线路导纳A、线路导纳B和线路导纳C均有一个交流输入端口和一个交流输出端口。理想电压源的交流输出端和线路导纳B的交流输入端相连，变流器的交流输出端和线路阻抗C的交流输入端相连，线路阻抗B的交流输出端和线路导纳A的交流输出端相连后与线路导纳C的交流输入端相连，线路导纳C的交流输出端与被测变流器相连。

待测对象接入交流测试端口时，电压控制型变流器控制系统能够模拟被模拟对象的端口特性，从而验证待测对象的稳定性。

本实施例采用被模拟电网的等效模型来实现被模拟复杂电网的端口特性模拟，被模拟复杂电网的等效模拟包括线路阻抗以及单个或多个含有锁相环的跟网型变流器。被模拟复杂电网的等效模型中消除了传统模拟方法中的低通滤波器，提高了模拟的准确性。可以有效模拟电网中的线路阻抗特性和受锁相环影响的跟网型变流器输出阻抗特性，从而高效地实现跟网型变流器在接入复杂电网时的锁相环稳定性测试。

在本发明的一个优选实施例中，提供支路1的优选结构。如图9所示，支路1控制环节采用诺顿等效电路描述交流母线到待测跟网型变流器的阻抗特性；支路1控制环节包括反馈信号计算单元和给定信号计算单元两个部分；

反馈信号计算单元利用被测试端口的电压信号v_g、被模拟阻抗Z_line和被测试端口的电压信号i_g生成诺顿等效电路中的反馈信号i_s；

给定信号计算单元利用支路2控制环节的输出信号v_bus和被模拟阻抗Z_line生成诺顿等效电路中的给定信号i_sref。

进一步的，反馈信号计算单元中，被测试端口的电压信号v_g与被模拟阻抗Z_ref相除后，得到的结果和被测试端口的电压信号i_g相加生成诺顿等效电路中的反馈信号i_s；给定信号计算单元中，支路2控制环节的输出信号v_bus和被模拟阻抗Z_ref相除后，得到诺顿等效电路中的给定信号i_sref。表达式如下所示：

在本发明的一个优选实施例中，提供支路2的优选结构。如图5所示，支路2控制环节用于计算交流母线电压v_bus；其中，虚拟导纳A描述被测变流器与交流母线之间的阻抗特性，虚拟导纳B描述理想电压源与交流母线之间的阻抗特性；虚拟导纳C描述被模拟变流器与交流母线之间的阻抗特性；虚拟导纳和为虚拟导纳A、虚拟导纳B和虚拟导纳C的和。

进一步的，支路2控制环节，输入信号为理想电压源电压v_s、变流器模型的输出电压v_{g_c}、和交流测试端口的采样电压v_g。其中，理想电压源电压v_s与虚拟导纳B相乘，变流器模型的输出电压v_{g_c}和虚拟导纳C相乘，交流测试端口的采样电压v_g与虚拟导纳A相乘，上述3个乘积结果相加后除以虚拟导纳和(即虚拟导纳A、虚拟导纳B和虚拟导纳C相加后得到的和)，得到支路2控制环节的输出信号v_bus。表达式如下所示：

在本发明的一个优选实施例中，提供支路3的优选结构。如图6所示，支路3控制环节的包括被模拟变流器模型、虚拟阻抗D和锁相环。其中，被模拟变流器模型的输入信号包括3个信号，即电流给定i_ref，输出电压v_{g_c}，和锁相环的输出信号θ_c；被模拟变流器模型的输出信号为电压v_L；虚拟阻抗D的输入信号为变流器模型的输出信号v_L，虚拟阻抗D的输出信号与支路2控住环节输出信号v_bus相加后得到支路3控制环节的输出信号v_{g_c}。

进一步的，被模拟变流器模型包括2个部分：滤波器模型和控制系统，其中，控制系统的输入信号包括3个信号，即电流给定i_ref，电压v_{g_c}，和锁相环的输出信号θ_c，控制系统的输出信号为滤波器模型的输入信号；滤波器模型的输出信号为电压v_L。

锁相环的输入信号为电压v_{g_c}，输出信号为θ_c。

虚拟导纳D由虚拟阻抗C和等效滤波器模型结合，得到一个没有微分项的传递函数。其中，虚拟阻抗C为虚拟导纳C的倒数，等效滤波器模型由变流器的滤波器模型等效处理得到。

本发明的一个优选实施例中，电阻抗网络C、电阻抗网络D和/或电阻抗网络E分别采用无源电阻抗网络，用于抑制共模电流。

基于相同的发明构思，本发明的其他实施例中，还提供一种跟网型变流器的锁相环稳定性测试的电网测试装置，采用任一项的跟网型变流器的锁相环稳定性测试的电网模拟装置实现；其中：电网模拟及测试装置的电压控制型变流器分别作为电网测试装置的变流器，电网模拟装置的电压变流器控制系统作为电网测试装置的控制环节，电网模拟装置的直流供电端口与外部电源相连，电网模拟装置的交流测试端口与待测跟网型变流器相连。

下面结合附图对本发明上述实施例提供的技术方案进一步详细描述如下。

如图1所示，本发明上述实施例提供的电网模拟装置，其部件主要包括：电压控制型变流器1，直流供电端口5，电阻抗网络A3，电阻抗网络C4，电阻抗网络B6，交流测试端口7，电压控制型变流器控制环节8。需要说明的是，图1中略去了辅助性的电路和软件模块，在本发明提供的实施例上进行常规性电路模块的增加，也属于本发明的实质内容。

电压控制型变流器1包括高开关频率变流器2和电阻抗网络3.

高开关频率变流器2用于在电路层面上模拟电网的端口电压，可以采用但不限于三相两电平结构(如图2所示)在内的任意DC/AC拓扑结构，半导体器件可以选择但不限于SiC MOSFET等高开关频率全控型或半控型功率器件。

电阻抗网络A3，是采用电阻R、电感L、电容C等无源器件中的一种或者多种所构成的电路结构，包括至少一组输入端和输出端，用于配合高开关频率变流器2，塑造交流测试端的电压，并减少系统中交流测试端电压的高次谐波；无源电阻抗网络采用包括但不限于如图3所示在内的电路拓扑结构。

电阻抗网络B4，是采用电阻R、电感L等无源器件中的一种或者多种所构成的电路结构，包括至少一组直流输入端和直流输出端，用于抑制共模电流；无源电阻抗网络采用包括但不限于如图10所示在内的电路拓扑结构；

电阻抗网络C6，是采用电阻R、电感L、变压器等无源器件中的一种或者多种所构成的电路结构，包括至少一组交流输入端和交流输出端，用于抑制共模电流；无源电阻抗网络采用包括但不限于如图11和如图12在内的电路拓扑结构；

直流供电端口5，包含一个正极端口和一个负极端口，与高开关频率变流器1或电阻抗网络4的正、负极相连。供电方式包括但不限于直流电压源、整流电路等供电方式。

交流测试端口7，输入端直接与电压控制型变流器1输出端相连，或通过电阻抗网络6与电压控制型变流器的交流输出端相连；输出端与待测试变流器相连。

如图1所示，电压控制型变流器控制环节包括支路1控制环节11、支路2控制环节12、支路3控制环节13、电压控制器10和高频脉宽调制器9；其中，支路2控制环节12的输出信号作为支路1控制环节11和支路3控制环节13的输入信号；支路3控制环节13的输出信号作为支路2控制环节12的输入信号；支路1控制环节的输出信号作为电压控制器10的输入信号；电压控制器10的输出信号作为高频脉宽调制器9的输入信号；高频脉宽调制器9的输出信号作为电压控制型变流器的高开关频率变流器2的开关信号。

如图9所示，支路1控制环节主要包括反馈信号计算单元和给定信号计算单元两个部分；反馈信号计算单元中，被测试端口的电压信号v_g与被模拟阻抗_Zref相除后，得到的结果和被测试端口的电压信号i_g相加生成诺顿等效电路中的反馈信号i_s；给定信号计算单元中，支路2控制环节的输出信号v_bus和被模拟阻抗Z_ref相除后，得到诺顿等效电路中的给定信号i_sref；

如图5所示，支路2控制环节，输入信号为理想电压源电压v_s、变流器模型的输出电压v_{g_c}、和交流测试端口的采样电压v_g。其中，理想电压源电压v_s与虚拟导纳B相乘，变流器模型的输出电压v_{g_c}和虚拟导纳C相乘，交流测试端口的采样电压vg与虚拟导纳A相乘，上述3个乘积结果相加后除以虚拟导纳和(即虚拟导纳A、虚拟导纳B和虚拟导纳C相加后得到的和)，得到支路2控制环节的输出信号v_bus。

如图6所示，支路3控制环节的包括被模拟变流器模型、虚拟阻抗D和锁相环。其中，被模拟变流器模型的输入信号包括3个信号，即电流给定i_ref，输出电压v_{g_c}，和锁相环的输出信号θ_c；被模拟变流器模型的输出信号为电压v_L；虚拟阻抗D的输入信号为变流器模型的输出信号v_L，虚拟阻抗D的输出信号与支路2控制环节输出信号v_bus相加后得到支路3控制环节的输出信号v_{g_c}。

以下将以图1、图5、图6和图9所描述的实施例为例，对abc静止坐标系下的电网模拟装置的技术细节进行说明。

具体地，电压控制型变流器的控制系统主要包括支路1控制环节11、支路2控制环节12、支路3控制环节13、电压控制器10和高频脉宽调制器22，其中：

第一步，通过采样电路，检测到交流测试端口的电流信号(i_g)和电压信号(v_g)；

第二步，根据如图4所示的被模拟电网中支路2的模型，得到交流母线电压为

第三步，根据被模拟变流器等效模型的输出v_L，母线电压v_bus和虚拟导纳D计算被模拟变流器的输出电压v_{g_c}。

第四步，利用被模拟变流器的输出电压v_{g_c}，通过锁相环，得到相位θc，然后利用相位θc和坐标变换26，将abc坐标系下的电流信号i_{g_c}变为dq坐标系下的电流信号i_{g_c,dq}。

第五步，将给定信号i_ref和dq坐标系下电流信号i_{g_c,dq}做差后，输入到PI控制23中，将得到的信号通过坐标变换24，得到信号ec。将信号ec和被模拟变流器的输出电压v_{g_c}做差后，得到被模拟变流器等效模型的输出v_L。

第六步，一方面，将被模拟变流器等效模型的输出v_L除以s_L后，得到被模拟变流器的输出电流i_{g_c}。另一方面，根据被模拟变流器等效模型的输出v_L，母线电压v_bus和虚拟导纳D计算被模拟变流器的输出电压v_{g_c}。

第七步，将如图7所示的支路1电路等效处理为如图8所示的电路，其中，电流源的电流信号为v_bus/Z_line，并联阻抗为Z_line。通过图7所示，可以得到理想电流源的给定电流信号为

第八步，通过采样电路，检测到交流测试端口的电压信号(v_g)和电流信号(i_g)，得到如图7中所示的流过电流源的反馈电流信号为

由此可以得到如图8所示虚拟阻抗控制环节的实际反馈信号(i_z)：交流测试端口的电压信号(v_g)除以并联阻抗(Z_line)，然后与交流测试端口的电流信号(i_g)相加。

第九步，将流经如图7所示阻抗的给定电流信号和实际反馈电流信号相减，得到电压控制环节10的输入信号。

第十步，将电压控制环节10输出的调制信号(e_v)通过高频调制模块9得到开关管的开关信号。

Claims (10)

1.一种跟网型变流器的锁相环稳定性测试的电网模拟装置，其特征在于，包括电压控制型变流器、直流供电端口、交流测试端口和电压控制型变流器控制系统；

其中，所述电压控制型变流器的端口包括一个直流输入端和一个交流输出端；所述直流输入端与所述直流供电端口相连，所直流供电端口与外部电源连接；所述交流输出端与所述交流测试端口相连；所述交流测试端口输出电网特性，并与外部待测跟网型变流器相连；

其中，所述电压控制型变流器控制系统根据被模拟电网的端口电压特性塑造所述交流测试端口的电压特性，包括连接的支路1控制环节、支路2控制环节、支路3控制环节、电压控制器和高频脉宽调制器；所述支路2控制环节的输出信号作为所述支路1控制环节和所述支路3控制环节的输入信号；所述支路3控制环节的输出信号作为所述支路2控制环节的输入信号；所述支路1控制环节的输出信号作为所述电压控制器的输入信号；所述电压控制器的输出信号作为所述高频脉宽调制器的输入信号；所述高频脉宽调制器的输出信号作为所述电压控制型变流器的高开关频率变流器的开关信号；

待测跟网型变流器接入交流测试端口时，电压控制型变流器控制系统能够模拟被模拟电网的端口特性，验证待测跟网型变流器的稳定性。

2.根据权利要求1所述的一种跟网型变流器的锁相环稳定性测试的电网模拟装置，其特征在于，所述电压控制型变流器包括高开关频率变流器的电阻抗网络A；所述高开关频率变流器包括直流输入端和交流输出端，所述电阻抗网络A包括交流输入端和交流输出端；所述高开关频率变流器的直流输入端与直流供电端口相连，所述高开关频率变流器的交流输出端与所述电阻抗网络A的交流输入端相连，所述电阻抗网络A的交流输出端与所述交流测试端口相连。

3.根据权利要求1所述的一种跟网型变流器的锁相环稳定性测试的电网模拟装置，其特征在于，所述被模拟电网包括电压源、线路阻抗A、被模拟变流器、线路阻抗B和线路阻抗C；其中，电压源和被模拟变流器均有一个交流输出端口，线路阻抗A、线路阻抗B和线路阻抗C均有一个交流输入端口和一个交流输出端口；

电压源的交流输出端和线路阻抗A的交流输入端相连，被模拟变流器的交流输出端和线路阻抗B的交流输入端相连，线路阻抗B的交流输出端和线路阻抗A的交流输出端相连后与线路阻抗C的交流输入端相连，线路阻抗C的交流输出端与待测跟网型变流器相连。

4.根据权利要求1所述的一种跟网型变流器的锁相环稳定性测试的电网模拟装置，其特征在于：所述支路1控制环节采用诺顿等效电路描述交流母线到待测跟网型变流器的阻抗特性；所述支路1控制环节包括反馈信号计算单元和给定信号计算单元两个部分；

所述反馈信号计算单元利用被测试端口的电压信号v_g、被模拟阻抗Z_line和被测试端口的电压信号i_g生成诺顿等效电路中的反馈信号i_s；

所述给定信号计算单元利用所述支路2控制环节的输出信号v_bus和被模拟阻抗Z_line生成诺顿等效电路中的给定信号i_sref。

5.根据权利要求3所述的一种跟网型变流器的锁相环稳定性测试的电网模拟装置，其特征在于，所述支路2控制环节用于计算交流母线电压v_bus；

其中，虚拟导纳A描述被测变流器与交流母线之间的阻抗特性，虚拟导纳B描述理想电压源与交流母线之间的阻抗特性；虚拟导纳C描述被模拟变流器与交流母线之间的阻抗特性；虚拟导纳和为虚拟导纳A、虚拟导纳B和虚拟导纳C的和。

6.根据权利要求5所述的一种跟网型变流器的锁相环稳定性测试的电网模拟装置，其特征在于：所述支路3控制环节用于描述被模拟变流器和虚拟导纳C的特性，包括虚拟导纳D、变流器模型和锁相环；

其中，所述变流器模型用于描述变流器的特性，输入信号为电流给定i_ref，输出电压v_{g_c}，和锁相环的输出信号θ_c，输出信号为电压v_L；

所述虚拟阻抗D的输入信号为变流器模型的输出信号v_L，虚拟阻抗D的输出信号与所述支路2控住环节输出信号v_bus相加后得到所述支路3控制环节的输出信号v_{g_c；}

所述锁相环根据变流器的输出端口电压v_{g_c}得到变流器模型的输入信号θ_c。

7.根据权利要求6所述的一种跟网型变流器的锁相环稳定性测试的电网模拟装置，其特征在于：所述变流器模型包括2个部分：滤波器模型和控制系统；

其中，控制系统的输入信号包括3个信号，即电流给定i_ref，电压v_{g_c}，和锁相环的输出信号θ_c，控制系统的输出信号为所述滤波器模型的输入信号；滤波器模型的输出信号为电压v_L。

8.根据权利要求6所述的一种跟网型变流器的锁相环稳定性测试的电网模拟装置，其特征在于：

所述虚拟导纳D(Z_{line_c}/sL_f)包括虚拟阻抗C(Z_{line_c})和等效滤波器模型(1/sL_f，)得到一个没有微分项的传递函数；其中，虚拟阻抗C为虚拟导纳C的倒数，等效滤波器模型由所述变流器的滤波器模型等效处理得到；等效过程为：

9.根据权利要求2所述的一种跟网型变流器的锁相环稳定性测试的电网模拟装置，其特征在于，还包括电阻抗网络B和电阻抗网络C，与所述电阻抗网络A相同，分别采用无源电阻抗网络，用于抑制共模电流。

10.一种跟网型变流器的锁相环稳定性测试的电网测试装置，其特征在于，采用权利要求1-9中任一项所述的跟网型变流器的锁相环稳定性测试的电网模拟装置实现；其中：所述电网模拟及测试装置的电压控制型变流器分别作为电网测试装置的变流器，所述电网模拟装置的电压变流器控制系统作为电网测试装置的控制环节，所述电网模拟装置的直流供电端口与外部电源相连，所述电网模拟装置的交流测试端口与待测跟网型变流器相连。