CN203396861U - 一种静止型动态无功调节装置的老化实验系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种静止型动态无功调节装置的老化实验系统，老化实验系统中包括两台静止型动态无功调节装置，并与10kV电网相连，每个级联单元中的H桥逆变单元依次串联，每个级联单元的首端与一个电抗器相连，各个级联单元的未端相连；老化实验方法包括如下步骤：完成接线，运行第一、二台静止型动态无功调节装置，观察10kV开关柜的电流值，重复以上操作步骤，直到将两台静止型动态无功调节装置运行到额定电流为止，最后停机。本实用新型可以解决在厂内电网容量以及无功负载电流存在限制的情况下静止型动态无功调节装置额定功率老化的问题，无需增加硬件成本，无需单独下载程序，调试方便简单，易于本实用新型的推广。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种老化实验系统，尤其涉及一种静止型动态无功调节老化实验系统。
背景技术
化石能源的瓶颈制约和生态环境的进一步恶化，使得节能减排技术的发展受到广泛关注。链式变换器由于其结构简单、模块化，在大功率、中高压驱动系统中已得到广泛应用。近年来，随着风力发电等可再生能源发电系统并网容量的日益增加，需要在这些系统的并网处安装能够进行动态无功功率调节的电力电子装置来解决其并网带来的电能质量问题。因此，把链式变换器拓扑应用于中压、大容量静止型动态无功调节装置的研究也日益广泛。但是，随着静止型动态无功调节装置向着更大容量方向发展时，由于厂内电网额定容量以及无功负载的限制，使得静止型动态无功调节装置出厂前的老化实验条件已不能满足更大功率等级的静止型动态无功调节装置的老化。目前现有技术的老化实验手段是静止型动态无功调节装置带工频电抗器负载以及向电网发送部分感性无功的老化方式，但静止型动态无功调节装置最大老化电流即为电抗器的额定电流和厂内电网容量额定电流之和，所以若生产大于厂内无功负荷额定电流和厂内电网容量额定电流之和的静止型动态无功调节装置，在出厂前就无法对静止型动态无功调节装置实现额定功率运行，这样就无法验证在额定电流下该静止型动态无功调节装置的整机性能。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种静止型动态无功调节老化实验系统和实验方法，解决现有技术存在的缺憾。
本实用新型采用如下技术方案实现：
一种静止型动态无功调节装置的老化实验系统，其特征在于，包括两台静止型动态无功调节装置，所述静止型动态无功调节装置与10kV电网相连，静止型动态无功调节装置内包括U相、V相和W相的级联单元，三相级联单元之间形成星形连接，所述级联单元内包括H桥逆变单元和电容器组，每个级联单元中的H桥逆变单元依次串联，每个级联单元的首端与一个电抗器相连，各个级联单元的未端相连，所述电容组与H桥逆变单元中的直流母线相连。
进一步的，所述H桥逆变单元由四个绝缘栅双极晶体管或集成门极换流晶闸管组成，绝缘栅双极晶体管或集成门极换流晶闸管成桥式连接，每个级联单元的中的第一个H桥逆变单元的首端与所述电抗器相连，每个级联单元的最后一个H桥逆变单元的末端与其他级联单元中的最后一个H桥逆变单元的末端相连。
进一步的，老化实验系统中还包括充电回路、低压电源、升压变压器、断路器和隔离开关，所述电抗器的一端分别与相应的级联单元相连，电抗器的另一端分别与三个断路器相连；充电回路的一端分别与低压电源的三相相连，充电回路的另一端分别与升压变压器的二次绕组相连；升压变压器的二次绕组与充电回路的三相相连，升压变压器的一次绕组分别与电抗器的另一端相连；三个断路器的一端分别与相应的三台电抗器相连，三个断路器的另一端分别与相应的隔离开关相连；三个隔离开关的一端分别与相应的三个断路器相连，三个隔离开关的另一端分别与电网的三相连接。
一种静止型动态无功调节装置的老化实验方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
1）完成静止型动态无功调节装置额定功率老化实验平台的接线，两台静止型动态无功调节装置都并于10kV开关柜。并将对应的电压、电流采样信号送入各自的主控系统中；
2）运行第一台静止型动态无功调节装置，使得该静止型动态无功调节装置发出容性无功电流；观察10kV开关柜的电流值，当电流值接近厂内电网额定容量电流值时，运行第二台静止型动态无功调节装置，使得该静止型动态无功调节装置发出感性无功电流；
3）再次观察10kV开关柜的电流值，当流入10kV开关柜电流值接近0时，再次增大第一台静止型动态无功调节装置发出的容性无功电流值；此时，再次观察10kV开关柜的电流值，当电流值接近厂内电网额定容量电流值时，增大第二台静止型动态无功调节装置发出的感性无功电流值；重复以上操作步骤，直到将两台静止型动态无功调节装置运行到额定电流为止；
4）停机：交替减小两台静止型动态无功调节装置的电流值，直到将两台静止型动态无功调节装置电流值降为0为止，此时，两台静止型动态无功调节装置停止输出并停机。
本实用新型具备的有益技术效果是：可以解决在厂内电网容量以及无功负载电流存在限制的情况下静止型动态无功调节装置额定功率老化的问题；可以实现静止型动态无功调节装置在老化过程中节约电能、提高功率因数的目的，只需电网提供静止型动态无功调节装置的有功损耗即可；规避了部分由于无法达到额定电流老化的静止型动态无功调节装置在现场出现故障的风险，如某些连接器件在流过大电 流时发热严重等问题；无需增加硬件成本，无需单独下载程序，调试方便简单，易于本实用新型的推广。
附图说明
图1是本实用新型老实验系统的接线图。
图2是本实用新型的一台静止型动态无功调节装置的结构图。
图3是本实用新型系统算法控制框图。
图4是利用本实用新型得到的并网点电压和流入电网电流波形的仿真图。
图5是利用本实用新型老化实验系统得到的并网点电压和第一台静止型动态无功调节装置输出电流波形仿真图。
图6是利用本实用新型系统得到的并网点电压和第二台静止型动态无功调节装置输出电流波形仿真图。
具体实施方式
通过下面对实施例的描述，将更加有助于公众理解本实用新型，但不能也不应当将申请人所给出的具体的实施例视为对本实用新型技术方案的限制，任何对部件或技术特征的定义进行改变和/或对整体结构作形式的而非实质的变换都应视为本实用新型的技术方案所限定的保护范围。
在图1和图2中：静止型动态无功调节装置与10kV电网相连，静止型动态无功调节装置内包括U相、V相和W相的级联单元，三相级联单元之间形成星形连接，级联单元内包括H桥逆变单元和电容器组，每个级联单元中的H桥逆变单元依次串联，每个级联单元的首端与一个电抗器相连，各个级联单元的未端相连，电容组与H桥逆变单元中的直流母线相连。H桥逆变单元由四个绝缘栅双极晶体管或集成门极换流晶闸管组成，绝缘栅双极晶体管或集成门极换流晶 闸管成桥式连接，每个级联单元的中的第一个H桥逆变单元的首端与所述电抗器相连，每个级联单元的最后一个H桥逆变单元的末端与其他级联单元中的最后一个H桥逆变单元的末端相连。
老化实验系统中还包括充电回路、低压电源、升压变压器、断路器和隔离开关，所述电抗器的一端分别与相应的级联单元相连，电抗器的另一端分别与三个断路器相连；充电回路的一端分别与低压电源的三相相连，充电回路的另一端分别与升压变压器的二次绕组相连；升压变压器的二次绕组与充电回路的三相相连，升压变压器的一次绕组分别与电抗器的另一端相连；三个断路器的一端分别与相应的三台电抗器相连，三个断路器的另一端分别与相应的隔离开关相连；三个隔离开关的一端分别与相应的三个断路器相连，三个隔离开关的另一端分别与电网的三相连接。
在老化实验系统中还包括：两套电流检测装置，用于分别检测两台静止型动态无功调节装置的输出端电流，并送入各自的主控系统；一套电压检测装置，用于检测两台静止型动态无功调节装置并网点的电压，并送入各自的主控系统；
两套主控系统：于发出两台静止型动态无功调节装置各自的驱动指令；根据检测回来的并网点电压，运用锁相环技术从中提取电压相角以及幅值，并将静止型动态无功调节装置检测回来的三相输出电流信号经过Clark变换和Park变换后，分解为有功电流反馈量和无功电流反馈量，并分别与有功指令电流Idref、无功指令电流Iqref进行比较，然后经过PI调节器生成给定指令，最后通过Clark反变换和Park反变换得到SPWM调制所需的三相电压指令，并经过驱动系统驱动静止型动态无功调节装置的功率单元。
两台静止型动态无功调节装置，两台静止型动态无功调节装置并联于10kV电网的同一点，每台静止型动态无功调节装置包括以下各部分：U相级联单元、V相级联单元和W相级联单元，三相级联单元之间成星形连接，每相级联单元由n个H桥逆变单元、n个电容器组组成，n个H桥逆变单元相互串联，每个级联单元中的第一个H桥逆变单元的首端与相应的电抗器相连，每个级联单元中的第n个H桥逆变单元的末端与另外两个级联单元中的第n个H桥逆变单元的末端相连，每个H桥逆变单元中的直流母线与所述的大电容器组相并连，H桥逆变单元由4个绝缘栅双极晶体管或集成门极换流晶闸管组成，绝缘栅双极晶体管或集成门极换流晶闸管成桥式连接；
一种静止型动态无功调节装置的老化实验方法，该方法包括如下步骤：
1）完成静止型动态无功调节装置额定功率老化实验平台的接线，两台静止型动态无功调节装置都并于10kV开关柜。并将对应的电压、电流采样信号送入各自的主控系统中；
2）运行第一台静止型动态无功调节装置，使得该静止型动态无功调节装置发出容性无功电流；观察10kV开关柜的电流值，当电流值接近厂内电网额定容量电流值时，运行第二台静止型动态无功调节装置，使得该静止型动态无功调节装置发出感性无功电流；
3）再次观察10kV开关柜的电流值，当流入10kV开关柜电流值接近0时，再次增大第一台静止型动态无功调节装置发出的容性无功电流值；此时，再次观察10kV开关柜的电流值，当电流值接近厂内电网额定容量电流值时，增大第二台静止型动态无功调节装置发出的感性无功电流值；重复以上操作步骤，直到将两台静止型动态无功调节装置运行到额定电流为止；
4）停机：交替减小两台静止型动态无功调节装置的电流值，直到将两台静止型动态无功调节装置电流值降为0为止，此时，两台静止型动态无功调节装置停止输出并停机。
系统仿真实验
电网与两台装置的各项参数如下表所示：
| 电网频率/Hz | 50 |
| 电网容量/kVA | 600 |
| 电网线电压有效值/kV | 10 |
| 装置1额定容量/MVar | 9 |
| 装置1额定电流/A | 500 |
| 装置2额定容量/MVar | 9 |
| 装置2额定电流/A | 500 |
基于本实用新型，仿真系统的实验结果如下：
图4是利用本实用新型实用新型系统得到的并网点电压和流入电网电流波形仿真图：当两台静止型动态无功调节装置都运行到额定电流值500A时，流过10kV开关柜的电流值约为8A，该值为两台静止型动态无功调节装置为了克服自身损耗从电网吸收的有功电流值。
图5是利用本实用新型实用新型系统得到的并网点电压和第一台静止型动态无功调节装置输出电流波形仿真图，从图5中我们可以看出，第一台静止型动态无功调节装置发出容性无功电流值，此时第一台静止型动态无功调节装置发出的电流超前于电网电压90度。
图6是利用本实用新型实用新型系统得到的并网点电压和第二台静止型动态无功调节装置输出电流波形仿真图，从图6中我们可以看出，第二台静止型动态无功调节装置发出感性无功电流值，此时第二台静止型动态无功调节装置发出的电流滞后于电网电压90度。
通过仿真验证，该实用新型实用新型可以实现厂内静止型动态无功调节装置额定功率老化的试验方案，无需增加硬件成本，无需单独下载程序，调试方便简单，易于本实用新型的推广。
当然，本实用新型还可以有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可以根据本实用新型做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种静止型动态无功调节装置的老化实验系统，其特征在于，包括两台静止型动态无功调节装置，所述静止型动态无功调节装置与10kV电网相连，静止型动态无功调节装置内包括U相、V相和W相的级联单元，三相级联单元之间形成星形连接，所述级联单元内包括H桥逆变单元和电容器组，每个级联单元中的H桥逆变单元依次串联，每个级联单元的首端与一个电抗器相连，各个级联单元的未端相连，所述电容组与H桥逆变单元中的直流母线相连。
2.根据权利要求1所述的静止型动态无功调节装置的老化实验系统，其特征在于，所述H桥逆变单元由四个绝缘栅双极晶体管或集成门极换流晶闸管组成，绝缘栅双极晶体管或集成门极换流晶闸管成桥式连接，每个级联单元的中的第一个H桥逆变单元的首端与所述电抗器相连，每个级联单元的最后一个H桥逆变单元的末端与其他级联单元中的最后一个H桥逆变单元的末端相连。
3.根据权利要求1或2所述的静止型动态无功调节装置的老化实验系统，其特征在于，老化实验系统中还包括充电回路、低压电源、升压变压器、断路器和隔离开关，所述电抗器的一端分别与相应的级联单元相连，电抗器的另一端分别与三个断路器相连；充电回路的一端分别与低压电源的三相相连，充电回路的另一端分别与升压变压器的二次绕组相连；升压变压器的二次绕组与充电回路的三相相连，升压变压器的一次绕组分别与电抗器的另一端相连；三个断路器的一端分别与相应的三台电抗器相连，三个断路器的另一端分别与相应的隔离开关相连；三个隔离开关的一端分别与相应的三个断路器相连，三个隔离开关的另一端分别与电网的三相连接。
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| CN201320393688.5U CN203396861U (zh) | 2013-07-03 | 2013-07-03 | 一种静止型动态无功调节装置的老化实验系统 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN103487675A (zh) * | 2013-07-03 | 2014-01-01 | 东方日立(成都)电控设备有限公司 | 一种静止型动态无功调节装置的老化实验系统和实验方法 |
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2013
- 2013-07-03 CN CN201320393688.5U patent/CN203396861U/zh not_active Expired - Lifetime
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