一种全能量回馈型电网模拟器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种全能量回馈型电网模拟器，包括变压器、功率变换器、交流滤波器、电流采样模块、控制器、驱动单元和信号采集器；变压器、功率变换器、交流滤波器和电流采样模块依次连接在三相电网和光伏逆变器之间；信号采集器、控制器和驱动单元依次连接，且驱动单元的输出端与所述功率变换器连接。本实用新型专利技术可以实现电网电压渐变、零电压穿越、频率渐变、过（欠）压、过（欠）频等功能的模拟，可以满足光伏逆变器各种电气性能测试及电网故障模拟。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种全能量回馈型电网模拟器，包括变压器、功率变换器、交流滤波器、电流采样模块、控制器、驱动单元和信号采集器；变压器、功率变换器、交流滤波器和电流采样模块依次连接在三相电网和光伏逆变器之间；信号采集器、控制器和驱动单元依次连接，且驱动单元的输出端与所述功率变换器连接。本技术可以实现电网电压渐变、零电压穿越、频率渐变、过（欠）压、过（欠）频等功能的模拟，可以满足光伏逆变器各种电气性能测试及电网故障模拟。【专利说明】
本技术属于光伏发电
，更具体地，涉及一种全能量回馈型电网模拟 器。 -种全能量回馈型电网模拟器
技术介绍
据欧洲光伏工业协会ΕΡΙΑ预测，太阳能光伏发电在21世纪会占据世界能源消费 的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。根据欧盟委员会 联合研究中心（JRC)的预测，到2030年可再生能源在总能源结构中占到30%以上，太阳能 光伏发电在世界总电力的供应中达到10%以上；2040年可再生能源占总能耗50%以上，太 阳能光伏发电将占总电力的20%以上；到21世纪末可再生能源在能源结构中占到80%以 上，太阳能发电占到60%以上。 作为光伏发电系统中最关键的电力转换装置-光伏逆变器，负责将太阳能电池板 输出的直流电，转换为与电网同频、同相的交流电。逆变器的安全可靠运行直接关系到整个 发电系统稳定，甚至影响到区域配电网络的安全。因此光伏逆变器在设计和出厂阶段，必须 遵循国内、外各类严格的认证标准进行测试，来确保在现场电网出现波动或故障时，光伏逆 变器仍能安全稳定运行或者及时脱离电网，实现对电网的保护。 然而由于电网提供标准的三相正弦电压，各种形式的电网故障并不常见。因此在 对分布式发电系统进行测试时，仅通过电网很难复现出故障情况，需要专门的设备或仪器 来模拟上述故障，电网模拟器便应运而生。由于电网模拟器需要模拟各种恶劣情况下的电 网故障而同时要保证自身的稳定运行，因此对模拟器的工作性能提出了很高的要求，尤其 是100kW以上光伏电站用电网模拟器国内只有少数厂家可以做到，性能参差不齐，而国外 品牌的电网模拟器价格太高昂，很多逆变器检测机构或逆变器厂商无法承受。 在申请号为201010295005. 3,技术名称为多功能电网模拟器及其控制方法以 及申请号为201020545974. 5,技术名称为多功能电网模拟器的专利申请文件中提到模 拟电网跌落的发生器VSG，包括：基于阻抗形式或者通过变压器的变比实现，这些都属于无 源模拟器，功能单一，不能实现智能化控制，操作不够方便。另外，其本身通过三个相互独立 的背靠背系统作为主结构，这种做法需要的电力电子开关器件多，制造复杂，成本很高。在 申请号为201220370475. 6,技术名称为一种电网模拟器的专利申请文件中采用的结构 与前述专利相同，存在同样的问题，另外，使用SPWM调制技术，直流电压利用率低，限制了 交流侧输出电压的工作范围。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本技术的目的在于提供一种具有模拟 电网电压渐变、零电压穿越、频率渐变、过压欠压、过频欠频功能的全能量回馈型电网模拟 器，解决了现有电网不能满足光伏逆变器测试电压和频率跌落、渐变的条件，同时解决了测 试平台智能、低成本、低功耗的技术问题。 本技术提供了一种全能量回馈型电网模拟器，包括变压器、功率变换器、交流 滤波器、电流采样模块、控制器、驱动单元和信号采集器；所述变压器、所述功率变换器、所 述交流滤波器和所述电流采样模块依次连接在三相电网和光伏逆变器之间；所述信号采集 器、所述控制器和所述驱动单元依次连接，且所述驱动单元的输出端与所述功率变换器连 接。 更进一步地，所述功率变换器包括依次连接的三相整流器和三相逆变器；所述三 相整流器包括M0S管Q1、二极管D1、M0S管Q2、二极管D2、M0S管Q3、二极管D3、M0S管Q4、 二极管D4、M0S管Q5、二极管D5、M0S管Q6、二极管D6和电容Cl ;M0S管Q1和二极管D1并 联、M0S管Q2和二极管D2并联、M0S管Q3和二极管D3并联、M0S管Q4和二极管D4并联、 M0S管Q5和二极管D5并联、M0S管Q6和二极管D6并联；电容C1的正极与M0S管Ql、M0S 管Q3和M0S管Q5的漏极连接，同时还与二极管D1、二极管D3和二极管D5的阳极连接；电 容C1负极与M0S管Q2、M0S管Q4和M0S管Q6的源极连接，同时还与二极管D4、二极管D2 和二极管D6的阴极连接；所述M0S管Q1的源极与所述M0S管Q2的漏极连接的连接端、所 述M0S管Q3的源极与所述M0S管Q4的漏极连接的连接端以及所述M0S管Q5的源极与所 述M0S管Q6的漏极连接的连接端作为所述功率变换器的输入端与所述变压器的输出端连 接。 更进一步地，所述三相逆变器包括M0S管Q7、二极管D7、M0S管Q8、二极管D8、M0S 管 Q9、二极管 D9、M0S 管 Q10、二极管 DIO、M0S 管 Q11、二极管 Dll、M0S 管 Q12、二极管 D12 和电容C2 ;M0S管Q7和二极管D7并联、M0S管Q8和二极管D8并联、M0S管Q9和二极管D9 并联、M0S管Q10和二极管D10并联、M0S管Q11和二极管D11并联、M0S管Q12和二极管 D12并联；所述电容C2的正极与M0S管Q7、M0S管Q9和M0S管Q11的漏极连接，同时还与二 极管D7、二极管D9和二极管D11的阳极连接；所述电容C2的负极与M0S管Q8、M0S管Q10 和M0S管Q10的源极连接，同时还与二极管D8、二极管D10和二极管D12的阴极连接；所述 M0S管Q7的源极与所述M0S管Q8的漏极连接的连接端、所述M0S管Q9的源极与所述M0S 管Q10的漏极连接的连接端以及所述M0S管Q11的源极与所述M0S管Q12的漏极连接的连 接端作为所述功率变换器的输出端与所述交流滤波器的输入端连接。 更进一步地，所述控制器包括依次连接的提供工作模式供用户选择的模式选择单 元、根据用户选择的工作模式计算出相应参考电压的参考电压计算单元、根据所述参考电 压获得各相参考电压的参考电压输出单元、将各相参考电压分别进行克拉克变换并获得两 相静止坐标系参考值的克拉克变换单元以及将两相静止坐标系下的参考电压进行帕克变 换获得两相旋转坐标系参考值并输出给驱动单元的帕克变换单元。 更进一步地，所述模式选择单元包括：固定电压模式选择单元、斜率渐变模式选择 单元、低压穿越模式选择单元、输出电压设置单元、电压变化斜率设置单元和电压跌落深度 和恢复时间设置单元；所述输出电压设置单元的输入端连接所述固定电压模式选择单元， 所述输出电压设置单元的输出端连接至所述参考电压计算单元的输入端；所述电压变化斜 率设置单元的输入端连接所述斜率渐变模式选择单元，所述电压变化斜率设置单元的输出 端连接至所述参考电压计算单元的输入端；所述电压跌落深度和恢复时间设置单元的输入 端连接所述低压穿越模式选择单元，所述电压跌落深度和恢复时间设置单元的输出端连接 至所述参考本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全能量回馈型电网模拟器，其特征在于，包括变压器（12）、功率变换器（13）、交流滤波器（14）、电流采样模块（15）、控制器（17）、驱动单元（18）和信号采集器（19）；所述变压器（12）、所述功率变换器（13）、所述交流滤波器（14）和所述电流采样模块（15）依次连接在三相电网和光伏逆变器之间；所述信号采集器（19）、所述控制器（17）和所述驱动单元（18）依次连接，且所述驱动单元（18）的输出端与所述功率变换器（13）连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：熊伟，邵长伟，丁永强，
申请(专利权)人：深圳古瑞瓦特新能源股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44