CN216956211U - 一种动态电压恢复器整机性能测试系统 - Google Patents

一种动态电压恢复器整机性能测试系统 Download PDF

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刘洋洋
孙海淇
曹晓民
杨树楠
刘剑锋
许进涛
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Abstract

本实用新型公开了属于暂态电能质量指标治理技术领域的一种动态电压恢复器整机性能测试系统。该系统的试验电源、串联支路、动态电压恢复器和可控电抗器支路依次串联，可控电抗器支路与并联电阻器支路并联，滤波补偿支路在动态电压恢复器的输入侧与动态电压恢复器并联；三相无触点固态开关T1与试验电源相连，三相串联电抗器L0与动态电压恢复器的输入侧相连；滤波补偿支路由三相滤波电容器和三相滤波电抗器串联组成，三相滤波电抗器星形接入中性线；晶闸管阀组T2与动态电压恢复器的输出侧相连，三相并联电抗器L4星形接入中性线。本系统避免了试验回路的接入对试验电源网络产生干扰，降低了试验电源容量需求。

Description

一种动态电压恢复器整机性能测试系统
技术领域
本实用新型涉及暂态电能质量指标治理技术领域，尤其涉及一种动态电压恢复器整机性能测试系统。
背景技术
电压暂降、暂升和中断是电网运行中常见的现象，无论怎样提高供电可靠性都无法避免。根据敏感设备的重要性，在不同位置和节点加装动态电压恢复器(DVR)是治理上述电能质量问题的有效措施。DVR装置将电力电子技术与先进的超级电容储能技术相结合，当系统出现电压暂降、骤升或短时中断时，DVR装置能够利用超级电容中存储的电能通过逆变及变压器回路提供给负载使用，使得用户的关键性负载在电网电压异常时间内维持正常供电，保护负载正常运行。
随着DVR装置容量越来越大、功能越来越复杂，对DVR装置性能测试技术、试验装置容量和功能的要求也不断提高。常规试验回路通过断开380V电源来验证DVR补偿效果，只能模拟电压中断，无法模拟电压暂降和暂升，对DVR的性能考核不全面，且电源容量较小，无法满足DVR内晶闸管、IGBT功率器件满功率测试的要求。国内多数厂家的DVR产品不进行满功率性能测试直接出厂，装置接入系统后长期待机，只有在电压暂降时才会短时工作，DVR装置自身故障不易察觉，电压暂降发生时DVR设备无法发挥预期效果。为了满足日益增长的试验技术需求，不断推出新的试验方法、新的试验装置和新的试验回路参数是必然的。研制一种适用于动态电压恢复器(DVR)性能测试的系统，用于DVR产品研发或出厂测试，验证DVR装置各项功能，保证装置功能参数的准确性，并对功率器件进行全周期满功率考虑，从而满足大容量DVR试验技术发展要求已显得至关重要。
实用新型内容
本实用新型的目的是提出一种动态电压恢复器整机性能测试系统，其特征在于，所述系统包括试验电源、串联支路、滤波补偿支路、动态电压恢复器、可控电抗器支路和并联电阻器支路；其中，试验电源、串联支路、动态电压恢复器和可控电抗器支路依次串联，可控电抗器支路与并联电阻器支路并联，滤波补偿支路在动态电压恢复器的输入侧与动态电压恢复器并联；
所述串联支路由三相无触点固态开关T1和三相串联电抗器L0串联组成，其中三相无触点固态开关T1与试验电源相连，三相串联电抗器L0与动态电压恢复器的输入侧相连；
所述滤波补偿支路由三相滤波电容器和三相滤波电抗器串联组成，三相滤波电抗器星形接入中性线；
所述动态电压恢复器包括旁路晶闸管、电压源换流器和储能器件，其中旁路晶闸管设置于动态电压恢复器的输入侧和输出侧的对应相之间，电压源换流器并联于动态电压恢复器的输出侧，储能器件安装于电压源换流器的直流侧；
所述可控电抗器支路由晶闸管阀组T2和三相并联电抗器L4串联组成，其中晶闸管阀组T2与动态电压恢复器的输出侧相连，三相并联电抗器L4星形接入中性线；
所述并联电阻器支路由分相投切接触器K和并联电阻器R串联组成，其中分相投切接触器K与动态电压恢复器的输出侧相连，并联电阻器R星形接入中性线。
所述滤波补偿支路根据需要设置一组或并联设置多组。
所述三相无触点固态开关T1根据需要导通其中的一相、两相或三相。
所述储能器件为超级电容或磷酸铁锂电池。
所述晶闸管阀组T2包括6只晶闸管，每相2只反并联且每只晶闸管的触发角度范围为90°～180°。
所述可控电抗器支路的三相容量独立调节，每相容量连续平滑输出且输出范围是0～100％。
本实用新型的有益效果在于：
1、本实用新型能够模拟电压中断、暂降、暂升等各相电网故障类型，对DVR装置的切换功能进行全面检测；
2、本实用新型能够模拟阻性、感性、阻感性等不同的负荷类型，通过分相投切开关能够模拟三相不对称负荷，对DVR装置的带载特性进行全面检测；
3、本实用新型仅需要很小的电源容量即可完成DVR全功率测试，可对DVR内部的旁路晶闸管、IGBT换流器等电力电子器件进行满功率、全周期测试，充分了解其电气和温升特性；
4、本实用新型采取电压稳定运行策略，避免试验回路的接入对试验电源网络产生干扰，降低了试验电源容量需求。
附图说明
图1为本实用新型一种动态电压恢复器整机性能测试系统的接线示意图；
图2为本实用新型测试系统产生的三相电压短时中断波形；
图3为本实用新型测试系统产生的两相电压短时中断波形；
图4为本实用新型测试系统产生的单相电压短时中断波形；
图5为本实用新型测试系统产生的两次连续出现的单相电压短时中断波形；
图6为本实用新型测试系统产生的三相电压暂升波形；
图7为本实用新型测试系统产生的两相电压暂升波形；
图8为本实用新型测试系统产生的单相电压暂升波形；
图9为本实用新型测试系统产生的三相电压暂降波形；
图10为本实用新型测试系统产生的两相电压暂降波形；
图11为本实用新型测试系统产生的单相电压暂降波形。
具体实施方式
本实用新型提出一种动态电压恢复器整机性能测试系统，下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。
本实施例试验系统适用于额定电压400V/230V，容量不大于300kVA的三相DVR装置进行性能测试。电气接线如图1所示，试验电源选用400/230V三相四线制交流电压源，串联支路三相无触点固态开关T1由6只800A/1200V晶闸管构成，每相两只晶闸管正反逆并联后分别串联电抗器L0，电抗器选用干式铁芯串联电抗器，额定电流450A，额定电感0.84mH。400/230V三相电源接入串联支路三相无触点固态开关T1输入侧，试品DVR装置接于串联电抗器L0的输出侧。滤波支路设置三组，其中C1和L1构成一组3次滤波器，C2和L2构成一组5次滤波器，C3和L3构成一组7次滤波器，参数分别为C1＝1473.66uF，L1＝0.764mH，C2＝1987.37uF，L2＝0.204mH，C3＝1987.37uF，L3＝0.104mH，三个支路在400V电压下的容性补偿容量分别为80kvar、110kvar和1100kvar，总的补偿容量为300kvar。可控电抗器支路中三相并联电抗器L4容量为300kvar，额定电流435A，星形接线，额定电感1.68mH，采用三相铁芯并联电抗器，晶闸管阀组T2容量和电抗器匹配，由6只800A/1200V晶闸管构成，每相两只晶闸管正反逆并联后分别与三相并联电抗器L4连接。并联电阻器支路的分相投切接触器K采用可分相控制的接触器，并联电阻器R额定电流116A，额定电阻1.98Ω，单相容量27kW(阻性)，三相容量80kW(阻性)。
本实施例动态电压恢复器(DVR)整机性能测试系统具有四种工作模式，分为DVR充电测试模式、电压中断测试模式、电压暂升测试模式、电压暂降测试模式。以下分别对此四种模式进行详细阐述：
在DVR充电模式下，串联支路三相无触点固态开关T1连续导通，试验电源通过三相串联电抗器L0加至试品DVR装置输入侧，滤波补偿支路和可控电抗器支路投入。分相投切接触器K三相断开时，试品DVR装置输出侧阻性负载为0kW；分相投切接触器K三相导通时，试品DVR装置输出侧阻性负载为80kW；分相投切接触器K单相导通时，导通相功率为26kW，非导通相功率为0kW，从而模拟不平衡电阻负载。由于试品DVR装置充电和输出侧负载的存在，使DVR装置输入侧电压出现降低现象，如果不采取措施，电压降低到试品DVR装置动作区间，则DVR装置会误动作，因此，需要保证试品DVR装置输入侧电压保持稳定。该功能是通过调节可控电抗器支路晶闸管阀组触发角来实现。当DVR装置输入侧电压低于目标电压值时增大可控电抗器支路晶闸管阀组的触发角，使可控电抗器输出容量减小；当DVR装置输入侧电压高于目标电压值时减小可控电抗器支路晶闸管阀组的触发角度，使可控电抗器输出容量增大；当DVR装置输入侧电压等于目标电压值时维持可控电抗器状态不变。滤波支路保持投入状态不变，吸收可控电抗器支路产生的谐波电流，同时产生固定的容性无功功率，配合可控电抗器支路稳定试品DVR装置输入侧电压。DVR充电模式下，通过可控电抗器支路、并联电阻器支路和滤波补偿支路的配合，可以使试品DVR装置通过额定功率对应电流，验证内部旁路晶闸管的通流能力和温升特性，同时试品DVR输入侧和输出侧无功功率互相抵消，流过串联支路和试验电源的功率较小，降低了试验电源容量需求。
试品DVR充电完毕后，停止串联支路三相无触点固态开关T1中A相、B相、C相反并联晶闸管触发信号即可形成一次三相电压中断，如图2所示。停止串联支路三相无触点固态开关T1中A相、B相、C相反并联晶闸管中的任意两相触发信号即可形成一次两相电压中断，如图3所示。停止串联支路三相无触点固态开关T1中A相、B相、C相反并联晶闸管中的任意一相触发信号即可形成一次单相电压中断，如图4所示。根据需要可以在停止触发一段时候后，恢复触发信号，然后再次停止触发信号，产生一次连续电压中断信号，如图5所示，可以模拟实际工程中遇到的重合闸失败工况。
试品DVR充电完毕后，通过改变可控电抗器支路的晶闸管阀组T2的触发角度，即可模拟不同程度的电压暂升。初始状态下，试品DVR充电完毕，滤波补偿支路全部投入，串联支路三相无触点固态开关T1持续导通，可控电抗器支路晶闸管阀组T2处于90度触发模式，并联电阻器支路至少投入一相。电压暂升初始阶段，可控电抗器支路的晶闸管阀组T2触发角度从90度触发模式快速移相至目标角度(角度越大，电压暂升幅度越大，可根据电压暂升幅值要求进行设定)，持续时间可定。三相触发角度同时增大时，产生三相电压暂升，如图6所示；两相触发角度同时增大时，产生两相电压暂升，如图7所示；仅单相触发角度增大时，产生单相电压暂升，如图8所示；通过该模式，可以验证试品DVR在电压暂升模式下能否正确响应。
试品DVR充电完毕后，退出一组或两组滤波补偿支路，并改变可控电抗器支路晶闸管阀组T2的触发角度，即可模拟不同程度的电压暂降。初始状态下，试品DVR充电完毕，滤波补偿支路至少退出一组，串联支路的三相无触点固态开关T1持续导通，可控电抗器支路的晶闸管阀组T2处于触发角度使当前DVR装置入口侧电压维持在400/230V，并联电阻器支路投入至少投入一相。电压暂降初始阶段，可控电抗器支路的晶闸管阀组T2触发角度从当前触发模式快速移相至目标角度(角度越小，电压暂降幅度越大，可根据电压暂降幅值要求进行设定)，持续时间可定。三相触发角度同时减小时，产生三相电压暂降，如图9所示；两相触发角度同时减小时，产生两相电压暂降，如图10所示；仅单相触发角度减小时，产生单相电压暂降，如图11所示；通过该模式，可以验证试品DVR在电压暂降模式下能否正确响应。
此实施例仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种动态电压恢复器整机性能测试系统，其特征在于，所述系统包括试验电源、串联支路、滤波补偿支路、动态电压恢复器、可控电抗器支路和并联电阻器支路；其中，试验电源、串联支路、动态电压恢复器和可控电抗器支路依次串联，可控电抗器支路与并联电阻器支路并联，滤波补偿支路在动态电压恢复器的输入侧与动态电压恢复器并联；
所述串联支路由三相无触点固态开关T1和三相串联电抗器L0串联组成，其中三相无触点固态开关T1与试验电源相连，三相串联电抗器L0与动态电压恢复器的输入侧相连；
所述滤波补偿支路由三相滤波电容器和三相滤波电抗器串联组成，三相滤波电抗器星形接入中性线；
所述动态电压恢复器包括旁路晶闸管、电压源换流器和储能器件，其中旁路晶闸管设置于动态电压恢复器的输入侧和输出侧的对应相之间，电压源换流器并联于动态电压恢复器的输出侧，储能器件安装于电压源换流器的直流侧；
所述可控电抗器支路由晶闸管阀组T2和三相并联电抗器L4串联组成，其中晶闸管阀组T2与动态电压恢复器的输出侧相连，三相并联电抗器L4星形接入中性线；
所述并联电阻器支路由分相投切接触器K和并联电阻器R串联组成，其中分相投切接触器K与动态电压恢复器的输出侧相连，并联电阻器R星形接入中性线。
2.根据权利要求1所述的动态电压恢复器整机性能测试系统，其特征在于，所述滤波补偿支路根据需要设置一组或并联设置多组。
3.根据权利要求1所述的动态电压恢复器整机性能测试系统，其特征在于，所述三相无触点固态开关T1根据需要导通其中的一相、两相或三相。
4.根据权利要求1所述的动态电压恢复器整机性能测试系统，其特征在于，所述储能器件为超级电容或磷酸铁锂电池。
5.根据权利要求1所述的动态电压恢复器整机性能测试系统，其特征在于，所述晶闸管阀组T2包括6只晶闸管，每相2只反并联且每只晶闸管的触发角度范围为90°～180°。
6.根据权利要求1所述的动态电压恢复器整机性能测试系统，其特征在于，所述可控电抗器支路的三相容量独立调节，每相容量连续平滑输出且输出范围是0～100％。
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