CN220525915U - 一种具有扰动电压闭环控制功能的阻抗特性测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有扰动电压闭环控制功能的阻抗特性测量装置；包括电能质量分析仪，电压采样单元，用于实时采集装置输出的三相电流并将所述三相电流信号传输到所述电能质量分析仪的电流采样单元，用于根据所述电能质量分析仪实时反馈的装置输出电压和电流中各频次扰动幅值、相位闭环控制得到输出扰动电压控制指令的扰动电压发生控制器；该具有扰动电压闭环控制功能的阻抗特性测量装置通过电能质量分析仪实现对输出侧各频次扰动电压、电流的高精度采集和分析，通过扰动电压发生控制器实现对各频次扰动电压的高精度闭环控制，使得装置输出扰动电压的精度更高，性能更优。
Description
技术领域
本实用新型涉及并网设备测试技术领域，尤其涉及一种具有扰动电压闭环控制功能的阻抗特性测量装置。
背景技术
现有新能源发电设备端口阻抗特性测量装置有扰动电压注入式和扰动电流注入式两种，其中扰动电压注入式装置又分为全电压扰动注入式和耦合电压扰动注入式，全电压扰动注入式阻抗特性测量装置一般采用大功率逆变器来模拟电网电压和谐波扰动电压，测试过程中被测设备发电功率全部通过阻抗特性测量装置，因此全电压扰动注入式阻抗特性测量装置的容量和体积一般较大；耦合电压扰动注入式阻抗特性测量装置一般通过耦合变压器或耦合电容将小容量逆变器输出的谐波扰动电压串联叠加到电网电压上，此方案中谐波扰动电压幅度一般不高，测试过程中被测设备发电功率只有小部分通过耦合支路通过阻抗特性测量装置，相对全电压扰动注入式阻抗特性测量装置，耦合电压扰动注入式阻抗特性测量装置中逆变器容量可以大幅度降低，装置体积更小，综合优势十分显著。
中国实用新型专利CN218733935U公开了一种用于并网设备端口阻抗特性测量的扰动电压发生装置，包括整流单元、逆变单元、隔离单元及输出滤波单元；逆变单元包括n组三相逆变器；各个三相逆变器的交流输出端分别连接三相变压器的原边绕组；各个三相变压器的副边同相绕组串联连接，并经输出滤波单元串联接入电网和被测设备之间；该装置通过三相变压器组副边级联实现了逆变单元输出电压叠波，提高了等效开关频率，有效降低单个逆变器的开关频率，提高装置输出容量，并通过三相变压器组实现了逆变单元与高压系统的隔离。
该实用新型方案中，受控制带宽限制，装置无法实现输出侧各频次扰动电压的高精度采集、分析和高精度闭环控制，扰动电压输出控制精度相对较差，效果一般。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提出一种具有扰动电压闭环控制功能的阻抗特性测量装置，该具有扰动电压闭环控制功能的阻抗特性测量装置通过电能质量分析仪实现对输出侧各频次扰动电压、电流的高精度采集和分析，通过扰动电压发生控制器实现对各频次扰动电压的高精度闭环控制，使得装置输出扰动电压的精度更高，性能更优。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种具有扰动电压闭环控制功能的阻抗特性测量装置，包括：用于根据接收的三相电压信号和三相电流信号分别计算出装置输出电压和电流中各频次扰动幅值的相位的电能质量分析仪，用于实时采集装置输出的三相电压并将所述三相电压信号传输到所述电能质量分析仪的电压采样单元，用于实时采集装置输出的三相电流并将所述三相电流信号传输到所述电能质量分析仪的电流采样单元，用于根据所述电能质量分析仪实时反馈的装置输出电压和电流中各频次扰动幅值、相位闭环控制得到输出扰动电压控制指令的扰动电压发生控制器，用于根据所述输出扰动电压控制指令生成对应扰动电压并串联耦合到电网与被测设备之间的扰动电压发生单元；所述扰动电压发生单元输出一端与电网连接，所述扰动电压发生单元输出二端与所述被测设备连接，所述扰动电压发生控制器输出端与所述扰动电压发生单元输入端连接，所述电能质量分析仪输入端与所述电压采样单元及电流采样单元连接，所述电能质量分析仪输出端与所述扰动电压发生控制器输入端连接。
优选地，所述扰动电压发生单元包括整流单元、逆变单元、隔离单元、输出滤波单元；所述逆变单元包括2n组三相逆变器；所述输出滤波单元包括三组滤波电容；所述隔离单元包括n个三相变压器，所述三相变压器包括原边绕组及副边绕组；其中n≥2；
所述相邻两个三相逆变器的A相交流输出端分别连接至对应的所述三相变压器的原边A相绕组两端；所述相邻两个三相逆变器的B相交流输出端分别连接至对应的所述三相变压器的原边B相绕组两端；所述相邻两个三相逆变器的C相交流输出端分别连接至对应的所述三相变压器的原边C相绕组两端；
各个所述三相变压器的副边绕组的同一相串联连接构成级联形式，并经所述输出滤波单元串联接入电网和被测设备之间。
优选地，所述整流单元包括至少一个两电平结构的整流器或者多电平结构的整流器，所述整流器的交流侧连接交流电源，所述整流器的直流侧并联连接所述逆变单元的直流侧。
优选地，所述交流电源由降压变压器连接电网提供。
优选地，所述扰动电压发生单元输出包括1～1000Hz的扰动电压。
优选地，所述电压采样单元包括三组电压互感器。
优选地，所述电流采样单元包括三组电流传感器。
优选地，所述电流传感器的测量带宽不低于DC～1kHz。
采用上述装置之后，具有扰动电压闭环控制功能的阻抗特性测量装置包括：用于根据接收的三相电压信号和三相电流信号分别计算出装置输出电压和电流中各频次扰动幅值的相位的电能质量分析仪，用于实时采集装置输出的三相电压并将所述三相电压信号传输到所述电能质量分析仪的电压采样单元，用于实时采集装置输出的三相电流并将所述三相电流信号传输到所述电能质量分析仪的电流采样单元，用于根据所述电能质量分析仪实时反馈的装置输出电压和电流中各频次扰动幅值、相位闭环控制得到输出扰动电压控制指令的扰动电压发生控制器，用于根据所述输出扰动电压控制指令生成对应扰动电压并串联耦合到电网与被测设备之间的扰动电压发生单元；所述扰动电压发生单元输出一端与电网连接，所述扰动电压发生单元输出二端与所述被测设备连接，所述扰动电压发生控制器输出端与所述扰动电压发生单元输入端连接，所述电能质量分析仪输入端与所述电压采样单元及电流采样单元连接，所述电能质量分析仪输出端与所述扰动电压发生控制器输入端连接；该具有扰动电压闭环控制功能的阻抗特性测量装置通过电能质量分析仪实现对输出侧各频次扰动电压、电流的高精度采集和分析，通过扰动电压发生控制器实现对各频次扰动电压的高精度闭环控制，使得装置输出扰动电压的精度更高，性能更优。
附图说明
图1为现有技术的扰动电压发生装置的系统构成图；
图2为本实用新型具有扰动电压闭环控制功能的阻抗特性测量装置的系统构成图；
图3为本实用新型具有扰动电压闭环控制功能的阻抗特性测量装置的扰动电压发生单元的系统构成图。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例一
请参阅图2，图2为本实用新型具有扰动电压闭环控制功能的阻抗特性测量装置的系统构成图；
本实施例公开了一种具有扰动电压闭环控制功能的阻抗特性测量装置，包括：用于根据接收的三相电压信号和三相电流信号分别计算出装置输出电压和电流中各频次扰动幅值的相位的电能质量分析仪70，用于实时采集装置输出的三相电压并将所述三相电压信号传输到电能质量分析仪70的电压采样单元40，用于实时采集装置输出的三相电流并将所述三相电流信号传输到电能质量分析仪70的电流采样单元50，用于根据电能质量分析仪70实时反馈的装置输出电压和电流中各频次扰动幅值、相位并通过闭环控制得到输出扰动电压控制指令的扰动电压发生控制器30，用于根据所述输出扰动电压控制指令生成对应扰动电压并串联耦合到电网10与被测设备60之间的扰动电压发生单元20；扰动电压发生单元20输出一端与电网10连接，扰动电压发生单元20输出二端与被测设备60连接，扰动电压发生控制器30输出端与扰动电压发生单元20输入端连接，电能质量分析仪70输入端与电压采样单元40及电流采样单元50连接，电能质量分析仪70输出端与扰动电压发生控制器30输入端连接。
实施例二
请参阅图3，图3为本实用新型具有扰动电压闭环控制功能的阻抗特性测量装置的扰动电压发生单元的系统构成图；
本实施例以实施例一为基础，在本实施例中，扰动电压发生单元20包括整流单元、逆变单元、隔离单元、输出滤波单元；所述逆变单元包括2n组三相逆变器；所述输出滤波单元包括三组滤波电容；所述隔离单元包括n个三相变压器，所述三相变压器包括原边绕组及副边绕组；其中n≥2；
所述相邻两个三相逆变器的A相交流输出端分别连接至对应的所述三相变压器的原边A相绕组两端；所述相邻两个三相逆变器的B相交流输出端分别连接至对应的所述三相变压器的原边B相绕组两端；所述相邻两个三相逆变器的C相交流输出端分别连接至对应的所述三相变压器的原边C相绕组两端；
各个所述三相变压器的副边绕组的同一相串联连接构成级联形式，并经所述输出滤波单元串联接入电网10和被测设备60之间。
实施例三
本实施例以实施例二为基础，在本实施例中，所述整流单元包括至少一个两电平结构的整流器或者多电平结构的整流器，所述整流器的交流侧连接交流电源，所述整流器的直流侧并联连接所述逆变单元的直流侧。
在本实施例中，所述交流电源由降压变压器连接电网提供。
在本实施例中，所述扰动电压发生单元输出包括1～1000Hz的扰动电压。
实施例四
本实施例以实施例一为基础，在本实施例中，电压采样单元40包括三组电压互感器；
电流采样单元50包括三组电流传感器；
所述电流传感器的测量带宽不低于DC～1kHz。
该具有扰动电压闭环控制功能的阻抗特性测量装置通过电能质量分析仪实现对输出侧各频次扰动电压、电流的高精度采集和分析，通过扰动电压发生控制器实现对各频次扰动电压的高精度闭环控制，使得装置输出扰动电压的精度更高，性能更优。
以上参照附图说明了本申请的优选实施例，并非因此局限本申请的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请的权利范围之内。
Claims (8)
1.一种具有扰动电压闭环控制功能的阻抗特性测量装置，其特征在于，包括：用于根据接收的三相电压信号和三相电流信号分别计算出装置输出电压和电流中各频次扰动幅值的相位的电能质量分析仪，用于实时采集装置输出的三相电压并将所述三相电压信号传输到所述电能质量分析仪的电压采样单元，用于实时采集装置输出的三相电流并将所述三相电流信号传输到所述电能质量分析仪的电流采样单元，用于根据所述电能质量分析仪实时反馈的装置输出电压和电流中各频次扰动幅值、相位闭环控制得到输出扰动电压控制指令的扰动电压发生控制器，用于根据所述输出扰动电压控制指令生成对应扰动电压并串联耦合到电网与被测设备之间的扰动电压发生单元；所述扰动电压发生单元输出一端与电网连接，所述扰动电压发生单元输出二端与所述被测设备连接，所述扰动电压发生控制器输出端与所述扰动电压发生单元输入端连接，所述电能质量分析仪输入端与所述电压采样单元及电流采样单元连接，所述电能质量分析仪输出端与所述扰动电压发生控制器输入端连接。
2.根据权利要求1所述的具有扰动电压闭环控制功能的阻抗特性测量装置，其特征在于，所述扰动电压发生单元包括整流单元、逆变单元、隔离单元、输出滤波单元；所述逆变单元包括2n组三相逆变器；所述输出滤波单元包括三组滤波电容；所述隔离单元包括n个三相变压器，所述三相变压器包括原边绕组及副边绕组；其中n≥2；
所述相邻两个三相逆变器的A相交流输出端分别连接至对应的所述三相变压器的原边A相绕组两端；所述相邻两个三相逆变器的B相交流输出端分别连接至对应的所述三相变压器的原边B相绕组两端；所述相邻两个三相逆变器的C相交流输出端分别连接至对应的所述三相变压器的原边C相绕组两端；
各个所述三相变压器的副边绕组的同一相串联连接构成级联形式，并经所述输出滤波单元串联接入电网和被测设备之间。
3.根据权利要求2所述的具有扰动电压闭环控制功能的阻抗特性测量装置，其特征在于，所述整流单元包括至少一个两电平结构的整流器或者多电平结构的整流器，所述整流器的交流侧连接交流电源，所述整流器的直流侧并联连接所述逆变单元的直流侧。
4.根据权利要求3所述的具有扰动电压闭环控制功能的阻抗特性测量装置，其特征在于，所述交流电源由降压变压器连接电网提供。
5.根据权利要求4所述的具有扰动电压闭环控制功能的阻抗特性测量装置，其特征在于，所述扰动电压发生单元输出包括1～1000Hz的扰动电压。
6.根据权利要求1所述的具有扰动电压闭环控制功能的阻抗特性测量装置，其特征在于，所述电压采样单元包括三组电压互感器。
7.根据权利要求1所述的具有扰动电压闭环控制功能的阻抗特性测量装置，其特征在于，所述电流采样单元包括三组电流传感器。
8.根据权利要求7所述的具有扰动电压闭环控制功能的阻抗特性测量装置，其特征在于，所述电流传感器的测量带宽不低于DC～1kHz。
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