[發(fā)明專利]一種大功率電網(wǎng)電壓模擬電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410002983.2
• 申請(qǐng)日: 2014-01-03
• 公開（公告）號(hào): CN103743931A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林焱;吳丹岳;李發(fā)祿;黃道姍;鄭建輝;張健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)福建省電力有限公司;國網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G01R1/28
• 分類號(hào): G01R1/28;H02M5/458
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種大功率電網(wǎng)電壓模擬電路。

背景技術(shù)

電能質(zhì)量治理設(shè)備的試驗(yàn)平臺(tái)由電網(wǎng)模擬試驗(yàn)裝置、電能質(zhì)量擾動(dòng)發(fā)生裝置和系統(tǒng)監(jiān)控部分構(gòu)成，作為電網(wǎng)模擬試驗(yàn)裝置的大功率電壓源，其等效電阻可調(diào)，可以模擬試品在不同電網(wǎng)參數(shù)下的特性。目前，對(duì)電壓跌落模擬裝置的研究比較多，專門的電網(wǎng)模擬試驗(yàn)裝置的研究較少。一些相關(guān)的研究主要是關(guān)注控制方法的研究，而關(guān)注電網(wǎng)模擬裝置的很少。

目前國內(nèi)外對(duì)于電網(wǎng)模擬裝置的研究并不系統(tǒng)，而且也沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，市場上的模擬電源性能不完全而且價(jià)格昂貴，這些都給電能質(zhì)量治理設(shè)備的研究和測試帶來很大的不便，所以很有必要對(duì)大功率電網(wǎng)模擬試驗(yàn)裝置進(jìn)行研究。

在電能質(zhì)量治理設(shè)備的試驗(yàn)平臺(tái)中，需要一個(gè)大功率電壓源，對(duì)電網(wǎng)的電壓狀況進(jìn)行模擬，滿足試驗(yàn)平臺(tái)能夠進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品國家標(biāo)準(zhǔn)或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所要求的所有檢測項(xiàng)目，包括電壓波動(dòng)和閃變、頻率變化、電網(wǎng)三相不平衡、無功補(bǔ)償和諧波電壓測試等。

本發(fā)明結(jié)合大功率電網(wǎng)電壓的具體要求，提出一種模擬電路，可用于模擬盡可能真實(shí)的電網(wǎng)環(huán)境，以滿足對(duì)電能質(zhì)量治理設(shè)備的測試與試驗(yàn)要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種大功率電網(wǎng)電壓模擬電路，在滿足對(duì)大功率電能質(zhì)量治理設(shè)備測試需求的基礎(chǔ)上總結(jié)了電網(wǎng)模擬裝置應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能，建立了電網(wǎng)電壓模擬電路，本發(fā)明可以模擬電網(wǎng)實(shí)際情況，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，并降低整體成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種大功率電網(wǎng)電壓模擬電路，其特征在于：包括啟動(dòng)單元、能量轉(zhuǎn)換單元、濾波單元和檢測及控制系統(tǒng)；

所述啟動(dòng)單元包括并聯(lián)連接的電阻和接觸器，且接觸器兩端分別連接電網(wǎng)電壓輸入和能量轉(zhuǎn)換單元；

所述能量轉(zhuǎn)換單元包括三個(gè)單相系統(tǒng)，每個(gè)單相系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)均分為整流部分和逆變部分；

所述檢測及控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集與處理，對(duì)能量轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行控制，并實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；

所述能量轉(zhuǎn)換單元、濾波單元和檢測及控制系統(tǒng)兩兩之間相互連接。

進(jìn)一步的，所述單相系統(tǒng)的整流部分采用三相PWM整流電路來實(shí)現(xiàn)，用于整流輸入的電網(wǎng)電壓，且輸出側(cè)采用直流電容穩(wěn)壓。

進(jìn)一步的，所述單相系統(tǒng)的逆變部分采用單相PWM逆變電路實(shí)現(xiàn)，用于將整流部分產(chǎn)生的直流電壓進(jìn)行逆變，將直流電壓轉(zhuǎn)化為與正弦波等效的PWM電壓波形。

進(jìn)一步的，所述逆變部分的逆變電路是通過開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)電路控制器件的導(dǎo)通和關(guān)斷；所述逆變部分的橋臂輸出端連接所述濾波單元，用以濾除橋臂輸出產(chǎn)生的高次諧波。

進(jìn)一步的，所述檢測及控制系統(tǒng)包括依次連接的用于采集電壓及電流信號(hào)的光纖通訊接口、數(shù)據(jù)采集與處理電路、控制與檢測電路和故障與保護(hù)電路；所述檢測及控制系統(tǒng)能夠與后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。

進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)采集與處理電路、控制與檢測電路和故障與保護(hù)電路均由單片機(jī)電路組成。

進(jìn)一步的，所述檢測及控制系統(tǒng)還連接有若干電壓檢測單元和電流檢測單元。

進(jìn)一步的，所述若干電壓檢測單元分別用于檢測電網(wǎng)電壓、單相系統(tǒng)的整流部分輸出的直流電壓和模擬電網(wǎng)輸出電壓；所述若干電流檢測單元分別用于檢測單相系統(tǒng)逆變部分的橋臂電流、模擬電網(wǎng)輸出電流和三相交流電電感電流。

進(jìn)一步的，所述的能量轉(zhuǎn)換單元的工作原理為：整流部分，三相交流電A、B、C三相分別由三個(gè)脈沖寬度調(diào)制PWM整流電路產(chǎn)生直流電壓，并在輸出側(cè)經(jīng)由直流電容穩(wěn)壓；逆變部分，采用單相PWM逆變電路，通過開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)電路控制器件的導(dǎo)通和關(guān)斷，將整流部分產(chǎn)生的直流電壓進(jìn)行逆變，轉(zhuǎn)化為與正弦波等效的PWM電壓波形，并在輸出側(cè)加上所述濾波單元濾除高次諧波。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明通過PWM整流和逆變電路控制模擬量的輸出，真實(shí)反應(yīng)了電網(wǎng)電壓的實(shí)際情況；

2、能夠滿足大功率試品的模擬測試；

3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠。

附圖說明

圖1是本發(fā)明大功率電網(wǎng)電壓模擬電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

圖2是本發(fā)明能量轉(zhuǎn)換單元主電路結(jié)構(gòu)。

圖3是本發(fā)明檢測及控制系統(tǒng)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行具體說明。

如圖1-3所示，本發(fā)明的一種大功率電網(wǎng)電壓模擬電路，其特征在于：包括啟動(dòng)單元、能量轉(zhuǎn)換單元、濾波單元和檢測及控制系統(tǒng)；