CN204465352U - 模块差异化控制的智能电压扰动发生装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种模块差异化控制的智能电压扰动发生装置，包括整流模块、高频逆变模块及基频逆变模块。整流模块并联于系统中，通过三相电压型PWM整流方式从系统吸收有功能量或向系统倒灌能量，实现直流电容电压稳定；高频逆变模块采用一个单相H桥，用于产生频率大于基频的各种电压，可采用高开关频率、低耐压的IGBT；基频逆变模块采用单相H桥级联结构，用于产生各种基频电压，可采用高耐压、低开关频率的IGBT。该装置可以模拟电网电压、频率变化，测试不同电压或频率时补偿器特性，可实现全功率电压波动、突升、暂降、电压谐波等测试。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电能质量检测装置，特别是一种模块差异化控制的智能电压扰动发生装置。
背景技术
现代化工商业中存在大量智能、精密、复杂的电子或控制设备，对电能质量问题十分敏感，短时过电压、谐波电流及短时供电中断等电能质量问题造成的经济损失也在不断增加。针对不同的电能质量问题，国内外出现了多种电能质量控制产品，如抑制电压波动和闪变的配电系统静止无功补偿器等。这些电能质量治理装置出厂时，都需要检验设备的有效性。另外，对于电能质量控制技术的新算法研究，需要在实际装置上去验证。一台电能质量控制装置研制出后，需要验证设备的有效性。为了在电能质量装置的设计实验阶段就详细分析和解决其在实际电网中可能遇到的各种问题，设计一种性能良好、可靠且功能多样化的电能质量治理设备试验平台制造就成为必然的需求。
目前，对电压跌落模拟装置的研究比较多，专门的电压扰动发生装置的研究较少。一些相关的研究主要是关注控制方法的研究，而关注电压扰动发生装置的很少。目前国内外对于电压扰动发生装置的研究并不系统，而且也没有相应的标准和规范，市场上的模拟电源性能不完全而且价格昂贵。
发明内容
有鉴于此，本实用新型提供一种模块差异化控制的智能电压扰动发生装置，能够模拟电网电压、频率变化，测试不同电压或频率时补偿器特性，可实现全功率电压波动、突升、暂降、电压谐波等测试。
本实用新型采用以下技术方案实现：一种模块差异化控制的智能电压扰动发生装置，包括整流模块、逆变模块及滤波电路；所述整流模块的输入并联于电力网络；所述整流模块的输出接逆变模块的输入；所述逆变模块的输出经滤波电路接被测设备，其特征在于：所述整流模块包括N个整流电路，所述逆变模块包括一个高频逆变电路及N-1个基频逆变电路；N为大于1的自然数；第一个整流电路的输出接所述高频逆变电路的输入；第N-1个整流电路的输出接第N-1基频逆变电路的输入。
在本实用新型一实施例中，所述高频逆变电路为一单相H桥逆变电路。
进一步的，所述高频逆变电路的开关管为高开关频率、低耐压的IGBT。
所述高频逆变电路的控制电路为一双闭环控制电路。
在本实用新型一实施例中，所述基频逆变电路为一单相H桥逆变电路。
进一步的，基频逆变电路的开关管为高耐压、低开关频率的IGBT。
所述基频逆变电路的控制电路为一双闭环控制电路。
在本实用新型一实施例中，所述装置为三相独立结构。
本实用新型模块差异化控制的智能电压扰动发生装置采用一种适用于低、中压系统的电压扰动发生装置的主电路拓扑结构，与传统拓扑相对比，增加了PWM整流环节来解决直流侧电压稳定的问题，相比具有更加广泛的应用前景。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1、基频和高频模块的差异化控制，保证装置输出电压的精度和动态响应速度；
2、结构简单、设计先进、控制灵活、模块化、积木扩展式并联结构，方便扩容，维护方便；
3、增加了PWM整流环节来解决直流侧电压稳定的问题，相比具有更加广泛的应用前景。
附图说明
图1为本实用新型智能电压扰动发生装置的主拓扑结构图。
图2为本实用新型智能电压扰动发生装置系统结构图。
图3为高频模块的双闭环控制原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。
本实用新型提供一种模块差异化控制的智能电压扰动发生装置，该装置包括整流模块、逆变模块及滤波电路；所述整流模块的输入并联于电力网络；所述整流模块的输出接逆变模块的输入；所述逆变模块的输出经滤波电路接被测设备，其特征在于：所述整流模块包括N个整流电路，所述逆变模块包括一个高频逆变电路及N-1个基频逆变电路；N为大于1的自然数；第一个整流电路的输出接所述高频逆变电路的输入；第N-1个整流电路的输出接第N-1基频逆变电路的输入。
在本实用新型一实施例中，所述高频逆变电路为一单相H桥逆变电路。
进一步的，所述高频逆变电路的开关管为高开关频率、低耐压的IGBT。
所述高频逆变电路的控制电路为一双闭环控制电路。
在本实用新型一实施例中，所述基频逆变电路为一单相H桥逆变电路。
进一步的，基频逆变电路的开关管为高耐压、低开关频率的IGBT。
所述基频逆变电路的控制电路为一双闭环控制电路。
本实用新型一实施例的主拓扑结构示意图参见图1。较佳的，该装置可采用三相独立结构。
电压扰动发生装置发出的谐波电压的表达式为：
（1）
电压波动为一系列电压变动或连续的电压偏差，实际的波动产生采用正弦波或方波对工频的载波进行调制实现。装置输出电压波动表达式为：
（2）
在原系统电压之上叠加一个与系统同频同相或反相的电压可产生所需的电压偏差，即装置输出电压偏差uo(t)为：
（3）
对于电压暂降或暂升是会伴随着相位跳变的，此时叠加电压可采用相互正交的电压如下所示：
（4）
可控电压质量扰动发生装置的负序可采用在系统电压之上叠加三个电压实现的产生，即：A相叠加0°的同频正弦；B相叠加240°的同频正弦；C相叠加120°的同频正弦。
（5）
（6）
（7）
对于智能电压扰动发生装置，主要问题是确定各种电压扰动相应的指令信号的表达式，然后通过如前所述的模块化控制方法触发IGBT电路，驱动逆变器输出扰动电压，并与系统电压叠加产生用于测试设备抗扰度的电压，其系统结构如图2所示。本实用新型采取模块化控制方法保证装置输出电压的精度和动态响应速度。
本实用新型模块差异化控制的智能电压扰动发生装置采取独特的差异化控制方法：对高频模块采用输出电压瞬时值反馈外环加电容电流反馈内环的控制方式；对基频模块采用负荷电压瞬时值反馈加电容电流反馈内环的控制方法。采用这种差异控制：高频模块输出除基波电压以外的其他频次电压；由于高频分量已经由高频模块补偿，因此基频模块输出除高频模块输出电压以外所有其他所需的电压量。其中本实用新型模块差异化控制的智能电压扰动发生装置的双闭环控制原理示意图可参见图3。
本实用新型模块差异化控制的智能电压扰动发生装置主要设计了三个功能模块：整流模块、高频逆变模块及基频逆变模块。整流模块并联于系统中，通过单相电压型PWM整流方式从系统吸收有功能量或向系统倒灌能量，实现直流电容电压稳定；高频逆变模块采用一个单相H桥，用于产生频率大于基频的各种电压，可采用高开关频率、低耐压的IGBT；基频逆变模块采用单相H桥级联结构，用于产生各种基频电压，可采用高耐压、低开关频率的IGBT。本实用新型模块差异化控制的智能电压扰动发生装置采用一种适用于低、中压系统的电压扰动发生装置的主电路拓扑结构，与传统拓扑相对比，增加了PWM整流环节来解决直流侧电压稳定的问题，相比具有更加广泛的应用前景。
上述实施例不以任何方式限制本实用新型，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1. 一种模块差异化控制的智能电压扰动发生装置，包括整流模块、逆变模块及滤波电路；所述整流模块的输入并联于电力网络；所述整流模块的输出接逆变模块的输入；所述逆变模块的输出经所述滤波电路接被测设备，其特征在于：所述整流模块包括N个整流电路，所述逆变模块包括一个高频逆变电路及N-1个基频逆变电路；N为大于1的自然数；
第一个整流电路的输出接所述高频逆变电路的输入；第N-1个整流电路的输出接第N-1基频逆变电路的输入。
2.根据权利要求1所述的模块差异化控制的智能电压扰动发生装置，其特征在于：所述高频逆变电路为一单相H桥逆变电路。
3.根据权利要求2所述的模块差异化控制的智能电压扰动发生装置，其特征在于：所述高频逆变电路的开关管为高开关频率、低耐压的IGBT。
4.根据权利要求2所述的模块差异化控制的智能电压扰动发生装置，其特征在于：所述高频逆变电路的控制电路为一双闭环控制电路。
5.根据权利要求1所述的模块差异化控制的智能电压扰动发生装置，其特征在于：所述基频逆变电路为一单相H桥逆变电路。
6.根据权利要求5所述的模块差异化控制的智能电压扰动发生装置，其特征在于：所述基频逆变电路的开关管为高耐压、低开关频率的IGBT。
7.根据权利要求5所述的模块差异化控制的智能电压扰动发生装置，其特征在于：所述基频逆变电路的控制电路为一双闭环控制电路。
8.根据权利要求1所述的模块差异化控制的智能电压扰动发生装置，其特征在于：所述装置为三相独立结构。
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| CN105071667A (zh) * | 2015-08-12 | 2015-11-18 | 哈尔滨理工大学 | 一种谐波发生器及通过其对电网元件进行检测的方法 |
| CN106972759A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-07-21 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种模拟电网扰动的电源 |
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