CN219957750U - 用于微电网或储能设备测试的直流内回馈试验系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于微电网或储能设备测试的直流内回馈试验系统，包括直流母线和直流内回馈循环单元，直流内回馈循环单元由依次串接的双向交直流转换模拟器、接触器K2、接触器K3、被测变流器组成，交直流双向转换模拟器和被测变流器的直流侧接直流母线；交流电网通过依次串联的隔离变压器、接触器K1、整流设备接直流母线。通过直流母线和交直流双向转换模拟器运用，使得在对微电网或储能设备进行充电和放电试验时，能量都是通过环路进行流动，电网仅需补充交直流双向转换模拟器和被试设备的自身损耗，提高能源的利用率，降低了外部电网的要求；对电网进行了隔离不会对电网产生污染，可靠保证了电网安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种试验测试技术，特别涉及一种用于微电网或储能设备测试的直流内回馈试验系统。
背景技术
一般来说，微电网设备的额定功率至少在数百个千瓦以上，为了保证这些设备在接入电网后能够正常运行，必须对设备进行不低于额定功率的全功能试验，以避免这类大功率设备接入电网后，由于设备的原因对电力系统造成冲击。
传统的试验方法中，如图1所示充电试验路径，当进行充电试验时，导通接触器K1、K2，电网需要提供被试储能变流器额定功率及储能系统损耗在内的全部能量，而在放电试验时，如放电试验路径，断开接触器K1，导通接触器K2、K3，储能系统内部这些能量需要经过试验负荷全部消耗掉。以典型的500kW储能变流器试验来说，一个周期的试验时间大约为4小时(2小时的充电试验+2小时的放电试验)，一般需要进行大约4个周期的试验，这样，仅电能消耗(且暂不考虑系统损耗)就需要8h×500kW＝4000kWh，试验成本很高，而且还要考虑配电容量、使用成本、对电网污染治理的问题等等。
发明内容
针对接入电网的微电网设备测试耗能大的问题，提出了一种用于微电网或储能设备测试的直流内回馈试验系统。
本实用新型的技术方案为：一种用于微电网或储能设备测试的直流内回馈试验系统，包括直流母线和直流内回馈循环单元，直流内回馈循环单元由依次串接的双向交直流转换模拟器、接触器K2、接触器K3、被测变流器组成，交直流双向转换模拟器和被测变流器的直流侧接直流母线，交直流双向转换模拟器和被测变流器的交流侧分别接接触器K2、接触器K3的一端，接触器K2、接触器K3的另一端连接；交流电网通过依次串联的隔离变压器、接触器K1、整流设备接直流母线。
优选的，所述交直流双向转换模拟器为以IGBT为开关器件的三相桥式逆变电路，试验系统控制器控制交直流双向转换模拟器作为电网模拟电源，从直流母线吸收能量，转换为电网交流电，测试被试变流器在接入电网后的工作状态和响应参数；试验系统控制器控制交直流双向转换模拟器作为电子负载，吸收被试变流器的交流侧能量，转换为直流电回送直流母线。
优选的，所述交直流双向转换模拟器作为电网模拟电源，试验系统控制器控制交直流双向转换模拟器在逆变状态，开关器件导通状态模拟交流电网在各种状态下的响应特性。
优选的，所述交直流双向转换模拟器作为电子负载，试验系统中控制器控制交直流双向转换模拟器在可控整流状态，开关器件导通状态调节电子负载大小，形成被测变流器的可控负载。
优选的，所述交直流双向转换模拟器中开关器件为英飞凌功率元件FF600R17，每个FF600R17作为功率模组包括6只IGBT元件，额定功率达到500kW。
优选的，所述交直流双向转换模拟器中包括至少一个功率模组，多个功率模组的并联运行。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型用于微电网或储能设备测试的直流内回馈试验系统，将主要功率限制在试验系统内设备之间，降低了外部电网的要求，不但可以大大节省试验系统的投资，也使得在一般电网条件下搭建大容量试验系统成为可能，对设备检验、技术开发验证等方面提供了更大的余地。
附图说明
图1为传统的微电网中储能设备功能试验示意图；
图2为本实用新型用于微电网或储能设备测试的直流内回馈试验系统图；
图3为本实用新型系统中交直流双向转换模拟器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
本实用新型在用于微电网或储能设备测试的直流内回馈试验系统中设置了一套基于电力电子技术的模拟负荷，该设备可同时作为电网模拟电源使用，具体结构如图2所示。交流电网通过依次串联的隔离变压器、接触器K1、整流设备接直流母线，直流内回馈循环单元由依次串接的交直流双向转换模拟器、接触器K2、接触器K3、被测变流器组成，交直流双向转换模拟器和被测变流器的直流侧接直流母线。
在试验系统中设置了一套交直流双向转换模拟器，该交直流双向转换模拟器基于电力电子技术，可以分别作为模拟电源或者电子负载来使用。被试变流器直流侧通过直流母线与模拟电源的直流侧形成环形连接，从而形成“直流内回馈”的基本结构。
本系统中的交直流双向转换模拟器，本质上，是一种可以实现交直流双向转换的电力电子装置。如图3所示交直流双向转换模拟器结构示意图，交直流双向转换模拟器是以IGBT为开关器件的三相桥式逆变电路，配合驱动、采集、控制等模块构成。
通过控制各个IGBT元件的驱动脉冲占空比和触发相位，可以分别实现直流转交流(逆变状态)或交流转直流(整流状态)的能量双向流动。本试验系统中的交直流双向转换模拟器使用英飞凌功率元件FF600R17为基本功率转换器件，每个功率模组(包括6只IGBT元件)的额定功率可以达到500kW，如果需要更大功率的负载，可通过多个功率模组的并联运行来满足试验系统的容量要求。
交直流双向转换模拟器在作为电网模拟电源时，从直流母线吸收能量，由控制单元控制模拟交流电网在各种状态下的响应特性，建立起一个虚拟电网，用来测试被试变流设备在接入电网后的工作状态和响应参数；在作为电子负载使用时，交直流双向转换模拟器工作在可控整流方式下，由被试变流器的交流侧吸收能量，通过控制整流电路导通状态来调节负载大小，形成被测变流器的可控负载，以测试被试变流器在不同负载条件下的响应特性。
在执行充电试验时(图2中充电路径，环路方向)，交直流双向转换模拟器作为模拟电源从直流母线中吸收来自被试变流器输出的直流能量，并转换成被测试变流器需要的交流功率电信号以供被测变流器使用，被测变流器从功率电信号做功转换成直流电注入到共享直流母线中，其间损耗部分能量通过外部交流电网使用可控整流器件转换成直流电补充到共享直流母线中。
在执行放电试验时(图2中放电路径，环路方向)，被试变流器从直流母线吸收能量转换为交流电功率信号，此时，交直流双向转换模拟器作为电子负载由被试变流器交流侧吸收能量(以作为被试变流器的负载)，并转换为直流能量向直流母线不断补充。
由于在充电和放电两种试验模式下，能量都是通过环路进行流动，电网仅需补充交直流双向转换模拟器和被试变流器的自身损耗，提高能源的利用率(一般仅占需要试验容量的15％)，因此，大大降低了试验过程中的能量损，降低了设备使用费用；与传统试验方案相比，此技术无需额外的电池辅助，降低试验系统建设费用；试验系统在试验过程中，对电网进行了隔离不会对电网产生污染，可靠保证了电网安全；一般来说负荷测试环境对电网能量需求较高，而测试端内电网支撑有限，难以构建大容量试验系统。采用直流内回馈技术，将主要功率限制在测试端内设备之间，降低了外部电网的要求，不但可以大大节省试验系统的投资，也使得在一般电网条件下搭建大容量试验系统成为可能，对设备检验、技术开发验证等方面提供了更大的余地。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种用于微电网或储能设备测试的直流内回馈试验系统，其特征在于，包括直流母线和直流内回馈循环单元，直流内回馈循环单元由依次串接的双向交直流转换模拟器、接触器K2、接触器K3、被测变流器组成，交直流双向转换模拟器和被测变流器的直流侧接直流母线，交直流双向转换模拟器和被测变流器的交流侧分别接接触器K2、接触器K3的一端，接触器K2、接触器K3的另一端连接；交流电网通过依次串联的隔离变压器、接触器K1、整流设备接直流母线。
2.根据权利要求1所述用于微电网或储能设备测试的直流内回馈试验系统，其特征在于，所述交直流双向转换模拟器为以IGBT为开关器件的三相桥式逆变电路，试验系统控制器控制交直流双向转换模拟器作为电网模拟电源，从直流母线吸收能量，转换为电网交流电，测试被试变流器在接入电网后的工作状态和响应参数；试验系统控制器控制交直流双向转换模拟器作为电子负载，吸收被试变流器的交流侧能量，转换为直流电回送直流母线。
3.根据权利要求2所述用于微电网或储能设备测试的直流内回馈试验系统，其特征在于，所述交直流双向转换模拟器作为电网模拟电源，试验系统控制器控制交直流双向转换模拟器在逆变状态，开关器件导通状态模拟交流电网在各种状态下的响应特性。
4.根据权利要求2所述用于微电网或储能设备测试的直流内回馈试验系统，其特征在于，所述交直流双向转换模拟器作为电子负载，试验系统中控制器控制交直流双向转换模拟器在可控整流状态，开关器件导通状态调节电子负载大小，形成被测变流器的可控负载。
5.根据权利要求2、3或4所述用于微电网或储能设备测试的直流内回馈试验系统，其特征在于，所述交直流双向转换模拟器中开关器件为英飞凌功率元件FF600R17，每个FF600R17作为功率模组包括6只IGBT元件，额定功率达到500kW。
6.根据权利要求5所述用于微电网或储能设备测试的直流内回馈试验系统，其特征在于，所述交直流双向转换模拟器中包括至少一个功率模组，多个功率模组的并联运行。
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