[發明專利]一種基于中高壓交流的岸電試驗系統

在審

• 申請號: 202110301440.0
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113064096A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 孫盼;何笠;楊剛;孫軍;吳旭升;王蕾;王增輝
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G01R31/40
• 分類號: G01R31/40;G01R31/42;G01R1/28;H02M5/12;H02M5/458;H02M7/797
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 趙偉

本發明公開了一種基于中高壓交流的岸電試驗系統，包括移相變壓器、電壓擾動源子系統、人機交互模塊和電壓輸出模塊，電壓擾動源子系統包括三個功率單元、整流控制模塊和逆變控制模塊，每個功率單元包括N個整流子單元和N個逆變子單元，移相變壓器用于將三相中高壓交流電轉變為三相低壓交流電，每一相低壓交流電依次移相后輸出給對應的N個整流子單元；整流控制模塊用于控制整流子單元的有功功率，維持整流子單元的電壓穩定；逆變控制模塊用于獲取逆變子單元的反饋電流，通過比較反饋電流和預設的指令電流調整逆變子單元的輸出；電壓輸出模塊用于將三相中高壓交流電和電壓擾動源子系統的輸出疊加后輸出給待測試岸電電源模塊，以確保試驗系統輸出不同電能質量的擾動試驗波形。

技術領域

本發明屬于岸電試驗技術領域，更具體地，涉及一種基于中高壓交流的岸電試驗系統。

背景技術

傳統中高壓交流岸電系統的擾動源，其利用變壓器采用手動切換的方式實現電力擾動，該方法只能實現電壓暫降或暫升擾動，這種方法電路簡單、易實現，可在短時間內產生擾動，但模擬擾動方式有限、可控性差等缺點。目前比較主流的多模塊級聯型的逆變器包括模塊化多電平變換器(MMC)和基于級聯H橋的逆變器、基于實時數字仿真裝置的數字-物理混合仿真技術相結合的擾動試驗平臺。

然而，采用MMC方案，使用子模塊數量多，體積大，除了要控制直流電壓的穩定，還需要考慮子模塊電容電壓的均衡問題。

采用基于級聯H橋的逆變器包括輸入多繞組隔離變壓器、多個背靠背功率單元和濾波器LC回路，每個輸入隔離變壓器的副邊繞組接一個背靠背功率單元的輸入端，多個背靠背功率單元級聯構成10kV電壓輸出端并連接濾波器LC回路作為中高壓交流岸電系統的測試電源。為達到10kV擾動級別，需背靠背功率單元的數量為10～16。因此，此拓撲結構功率單元使用數量較多，體積較大、控制復雜、成本稍高。

另外，可利用全控器件的電能質量擾動發生裝置與基于實時數字仿真裝置的數字-物理混合仿真技術相結合，實現在實驗室條件下高壓大功率設備的電能質量擾動試驗，雖然該裝置能夠產生豐富的波形、動態特性較好，但造價高、方法復雜，操作繁瑣，即使通過功率放大器進行放大，功率還是相對較小，很難滿足大功率檢測的需求。

發明內容

針對現有技術的至少一個缺陷或改進需求，本發明提供了一種基于中高壓交流的岸電試驗系統，以確保試驗系統輸出不同電能質量的擾動試驗波形，且靈活、可控、成本低、功率器件少、體積小。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種基于中高壓交流的岸電試驗系統，岸電試驗系統包括移相變壓器、電壓擾動源子系統、人機交互模塊和電壓輸出模塊，電壓擾動源子系統包括三個功率單元、整流控制模塊和逆變控制模塊，三個功率單元分別與移相變壓器的輸出端對應連接，每個功率單元包括N個整流子單元和N個逆變子單元，N個逆變子單元背靠背級聯后輸出給電壓輸出模塊，整流控制模塊分別連接所有整流子單元，逆變控制模塊分別連接所有逆變子單元，電壓輸出模塊連接待測試岸電電源模塊；

移相變壓器用于將三相中高壓交流電轉變為三相低壓交流電，每一相低壓交流電依次移相后輸出給對應的N個整流子單元；

整流控制模塊用于控制整流子單元的有功功率，維持整流子單元的電壓穩定；

逆變控制模塊用于獲取逆變子單元的反饋電流，通過比較反饋電流和預設的指令電流調整逆變子單元的輸出；

電壓輸出模塊用于將三相中高壓交流電和電壓擾動源子系統的輸出疊加后輸出給待測試岸電電源模塊。

作為本發明的進一步改進，整流控制模塊包括第一PI調節器、第一電流跟蹤控制子模塊、第二電流跟蹤控制子模塊和第三電流跟蹤控制子模塊，第一PI調節器的輸出端分別連接第一電流跟蹤控制子模塊、第二電流跟蹤控制子模塊和第三電流跟蹤控制子模塊，整流子模塊包括整流側IGBT，第一電流跟蹤控制子模塊、第二電流跟蹤控制子模塊和第三電流跟蹤控制子模塊分別與三個功率單元的整流側IGBT對應連接。