[發明專利]一種電氣測試系統中的變流器并聯方法

有效

• 申請號: 201410448440.3
• 申請日: 2014-09-04
• 公開（公告）號: CN104218608B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 向大為;王騰
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;G01R31/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 宣慧蘭

技術領域

本發明涉及一種變流器的并聯方法，尤其是涉及一種電氣測試系統中的變流器并聯方法。

背景技術

隨著技術的發展，人們對電氣設備的性能與可靠性要求越來越高。為滿足工程要求，大多數電氣設備如風力發電系統、光伏發電系統以及電氣傳動系統等都需要在實驗室甚至現場進行各種嚴格的電氣測試。以風力發電機組為例，為滿足電網并網的要求，大型風機往往需要進行電網電壓非對稱運行、電網諧波運行、電網故障穿越、電網電壓波動、電網頻率偏移等一系列測試。

為滿足測試要求，目前大多采用變流器構成測試電源模擬不同條件對電氣設備進行測試。與傳統的交流電源波形發生器不同，基于變流器的測試電源不但控制靈活、快速還能實現能量雙向流動。然而隨著被測電氣設備容量的不斷增加，測試電源的容量也越來越大。

通過變流器并聯運行可提高測試電源的容量，目前采用的技術是利用高速通信設備通過主從控制實現變流器并聯運行。具體而言，一臺變流器作為主機模擬測試條件產生輸出電壓，而其余變流器則作為從機運行控制自身電流實現電流合理分配。為獲取主機電流信息，各臺并聯變流器之間必需采用高速硬件設備進行實時通信。

基于高速通信的主從控制技術能實現變流器并聯分流運行增大測試電源容量，但實時控制對硬件通信的性能和成本均提出了較高的要求。另一方面，高速通信設備的安裝與調試增加了變流器并聯運行的技術復雜性。因此，工程上需要一種簡便、靈活與經濟的變流器并聯方法。該方法無需硬件修改僅通過適當的控制算法就能模擬電源完成大功率電氣測試。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種簡便、靈活、經濟的增大測試電源容量的變流器并聯方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種電氣測試系統中的變流器并聯方法，包括以下步驟：

步驟1：輸入測試條件，測試開始前，使并聯運行的各臺變流器具有相同的電壓特性；

步驟2：基于電壓同步法依次投入各臺變流器并聯運行，包括以下步驟：

步驟2-1：預同步階段，在變流器尚未投入并聯母線前，通過待投入變流器電壓傳感器測量并聯母線電壓；

步驟2-2：鎖相跟蹤同步階段，在變流器投入并聯母線時，通過鎖相跟蹤器閉環調節變流器的相位，逐步減小并消除各并聯變流器之間的環流，包括以下步驟：

步驟2-2-1：通過變流器電流傳感器直接測量濾波器輸入電流得到變流器環流電流，所述的濾波器為普通濾波器；

步驟2-2-2：通過判斷變流器環流電流變化率確定相位角調節的方向；

步驟2-2-3：利用PI負反饋控制器根據相位角調節確定的方向，單調增加或減小新投入變流器的相位，減小相位偏差造成的變流器之間的環流；

步驟2-3：當環流減小到5％變流器額定電流時鎖相跟蹤同步階段結束，將此時的相位信息確定為該變流器的電壓初始相位并在后續運行過程中保持不變；

步驟2-4：重復步驟2-1至步驟2-3，將其余未并聯的變流器并聯入網；

步驟3：實施測試，閉合開關投入被測系統并按預先設定的測試條件對被測系統進行測試；

步驟4：安全停機，測試完成后安全停機。

所述的步驟2-2-1中濾波器采用LCL等阻抗網絡型濾波器，此時所述的步驟2-2包括以下步驟：

步驟2-2-4：通過濾波器電路模型計算出環流為零時對應的濾波器輸入電流的幅值；

步驟2-2-5：通過負反饋控制變流器的電流與該電流值相等，最后消除環流。

所述的步驟1中的電壓特性包括電壓幅值、相位和頻率。

所述的步驟4中安全停機的順序為：

首先減小并關閉被測系統電流，然后通過開關切除被測系統，接下來閉鎖變流器觸發脈沖，最后通過開關切除變流器。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

一、易于實現，成本低，本發明提出的方法無需增加或修改硬件，只需對控制算法進行適當修改就能實現變流器并聯運行并模擬電源對被測系統進行電氣測試；

二、并聯性能好，采用鎖相跟蹤器閉環調節變流器的相位，消除了并聯變流器之間的環流。

三、測試效果好，測試過程中各臺并聯變流器均按預設條件產生測試電壓，能真實模擬瞬間變化的電氣條件實施電氣測試。

附圖說明

圖1為本發明的方法流程圖；

圖2為變流器并聯構成的測試電源系統結構圖；

圖3為電壓同步法基本原理圖；