一种电气测试系统中的变流器并联方法技术方案

本发明专利技术涉及一种电气测试系统中的变流器并联方法，包括以下步骤：1)输入测试条件；2)基于电压同步法依次投入各台变流器并联运行：21)预同步，在变流器尚未投入并联母线前，通过待投入变流器电压传感器测量并联母线电压；22)锁相跟踪同步，在变流器投入并联母线时，通过锁相跟踪器闭环调节变流器的电压相位，逐步减小并消除并联变流器之间的环流；23)当环流减小到一定限值时锁相跟踪同步阶段结束，将此时的相位信息确定为该变流器的电压初始相位并在后续运行过程中保持不变；24)重复步骤21)至步骤23)，将其余未并联的变流器并联入网；3)实施测试；4)安全停机。与现有技术相比，本发明专利技术具有成本低、并联性能好、测试效果好等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种电气测试系统中的变流器并联方法
本专利技术涉及一种变流器的并联方法，尤其是涉及一种电气测试系统中的变流器并联方法。
技术介绍
随着技术的发展，人们对电气设备的性能与可靠性要求越来越高。为满足工程要求，大多数电气设备如风力发电系统、光伏发电系统以及电气传动系统等都需要在实验室甚至现场进行各种严格的电气测试。以风力发电机组为例，为满足电网并网的要求，大型风机往往需要进行电网电压非对称运行、电网谐波运行、电网故障穿越、电网电压波动、电网频率偏移等一系列测试。为满足测试要求，目前大多采用变流器构成测试电源模拟不同条件对电气设备进行测试。与传统的交流电源波形发生器不同，基于变流器的测试电源不但控制灵活、快速还能实现能量双向流动。然而随着被测电气设备容量的不断增加，测试电源的容量也越来越大。通过变流器并联运行可提高测试电源的容量，目前采用的技术是利用高速通信设备通过主从控制实现变流器并联运行。具体而言，一台变流器作为主机模拟测试条件产生输出电压，而其余变流器则作为从机运行控制自身电流实现电流合理分配。为获取主机电流信息，各台并联变流器之间必需采用高速硬件设备进行实时通信。基于高速通信的主从控制技术能实现变流器并联分流运行增大测试电源容量，但实时控制对硬件通信的性能和成本均提出了较高的要求。另一方面，高速通信设备的安装与调试增加了变流器并联运行的技术复杂性。因此，工程上需要一种简便、灵活与经济的变流器并联方法。该方法无需硬件修改仅通过适当的控制算法就能模拟电源完成大功率电气测试。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种简便、灵活、经济的增大测试电源容量的变流器并联方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种电气测试系统中的变流器并联方法，包括以下步骤：步骤1：输入测试条件，测试开始前，使并联运行的各台变流器具有相同的电压特性；步骤2：基于电压同步法依次投入各台变流器并联运行，包括以下步骤：步骤2-1：预同步阶段，在变流器尚未投入并联母线前，通过待投入变流器电压传感器测量并联母线电压；步骤2-2：锁相跟踪同步阶段，在变流器投入并联母线时，通过锁相跟踪器闭环调节变流器的相位，逐步减小并消除各并联变流器之间的环流，包括以下步骤：步骤2-2-1：通过变流器电流传感器直接测量滤波器输入电流得到变流器环流电流，所述的滤波器为普通滤波器；步骤2-2-2：通过判断变流器环流电流变化率确定相位角调节的方向；步骤2-2-3：利用PI负反馈控制器根据相位角调节确定的方向，单调增加或减小新投入变流器的相位，减小相位偏差造成的变流器之间的环流；步骤2-3：当环流减小到5％变流器额定电流时锁相跟踪同步阶段结束，将此时的相位信息确定为该变流器的电压初始相位并在后续运行过程中保持不变；步骤2-4：重复步骤2-1至步骤2-3，将其余未并联的变流器并联入网；步骤3：实施测试，闭合开关投入被测系统并按预先设定的测试条件对被测系统进行测试；步骤4：安全停机，测试完成后安全停机。所述的步骤2-2-1中滤波器采用LCL等阻抗网络型滤波器，此时所述的步骤2-2包括以下步骤：步骤2-2-4：通过滤波器电路模型计算出环流为零时对应的滤波器输入电流的幅值；步骤2-2-5：通过负反馈控制变流器的电流与该电流值相等，最后消除环流。所述的步骤1中的电压特性包括电压幅值、相位和频率。所述的步骤4中安全停机的顺序为：首先减小并关闭被测系统电流，然后通过开关切除被测系统，接下来闭锁变流器触发脉冲，最后通过开关切除变流器。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：一、易于实现，成本低，本专利技术提出的方法无需增加或修改硬件，只需对控制算法进行适当修改就能实现变流器并联运行并模拟电源对被测系统进行电气测试；二、并联性能好，采用锁相跟踪器闭环调节变流器的相位，消除了并联变流器之间的环流。三、测试效果好，测试过程中各台并联变流器均按预设条件产生测试电压，能真实模拟瞬间变化的电气条件实施电气测试。附图说明图1为本专利技术的方法流程图；图2为变流器并联构成的测试电源系统结构图；图3为电压同步法基本原理图；图4为变流器等效阻抗的原理图；图5为锁相跟踪器原理框图；图6为变流器同步接入过程的仿真结果图，其中，(6a)为第一台变流器电流ig1与第二台变流器电流ig2的仿真结果，(6b)为第二台变流器电压相位角θg2的仿真结果。图7为被测机组低电压穿越测试仿真结果，其中，(7a)为风场母线电压vpcc仿真图，(7b)为发电机定子线电压vs_ab仿真图，(7c)为网侧变流器电流igc仿真图，(7d)为定子电流is仿真图，(7e)为直流母线电压Vdc仿真图，(7f)为转速ωr仿真图，(7g)为网侧变流器输出有功和无功功率PQgc仿真图，(7h)为电磁转矩Te仿真图；图8为各台并联变流器电流图，其中，(8a)为变流器1故障前的输出电流Igc1的波形，(8b)为变流器1解除故障时的输出电流Igc2的波形，(8c)为变流器2故障前输出电流Igc1的波形，(8d)为变流器2解除故障时的输出电流Igc2的波形。其中，1、第一变流器，2、第二变流器，3、并联母线。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例：如图1所示，一种电气测试系统中的变流器并联方法，包括以下步骤：1)输入测试条件，测试开始前，使并联运行的各台变流器具有相同的电压特性，电压特性包括电压幅值、相位和频率；2)基于电压同步法依次投入各台变流器并联运行，包括以下步骤：21)预同步阶段，在变流器尚未投入并联母线前，通过待投入变流器电压传感器测量并联母线电压；22)锁相跟踪同步阶段，在变流器投入并联母线时，通过锁相跟踪器闭环调节变流器的相位，逐步减小并消除各并联变流器之间的环流，如图5所示为锁相跟踪器原理框图；23)当环流减小到一定限值时锁相跟踪同步阶段结束，将此时的相位信息确定为该变流器的电压初始相位并在后续运行过程中保持不变；24)重复步骤21)至步骤23)，将其余未并联的变流器并联入网；3)实施测试，闭合开关投入被测系统并按预先设定的测试条件对被测系统进行测试；4)安全停机，测试完成后安全停机，安全停机的顺序为：首先减小并关闭被测系统电流，然后通过开关切除被测系统，接下来闭锁变流器触发脉冲，最后通过开关切除变流器。步骤22)包括以下步骤：221)通过变流器电流传感器直接测量滤波器输入电流得到变流器环流电流，所述的滤波器为普通滤波器；222)通过判断变流器环流电流变化率确定相位角调节的方向；223)利用PI负反馈控制器根据相位角调节确定的方向，单调增加或减小新投入变流器的相位，减小相位偏差造成的变流器之间的环流。步骤221)中滤波器采用LCL等阻抗网络型滤波器，此时步骤22)包括以下步骤：224)通过滤波器电路计算出环流为零时对应的滤波器输入电流的幅值；225)将负反馈控制变流器的电流与该电流值相等，最后消除环流。如图2所示，测试系统中采用两台或多台变流器并联构成大容量测试电源模拟电网故障对被测机组进行测试，此例中，采用2台2MVA变流器1、2并联构成4MVA测试电源，变流器直流母线3额定电压为1150V，开关频率为2kHz。直流母线3电压由交流电源整流提供。各台变流器均经过LCL滤波器与开关与并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气测试系统中的变流器并联方法，其特征在于，包括以下步骤：1)输入测试条件，测试开始前，使并联运行的各台变流器具有相同的电压特性；2)基于电压同步法依次投入各台变流器并联运行，包括以下步骤：21)预同步阶段，在变流器尚未投入并联母线前，通过待投入变流器电压传感器测量并联母线电压；22)锁相跟踪同步阶段，在变流器投入并联母线时，通过锁相跟踪器闭环调节变流器的相位，逐步减小并消除各并联变流器之间的环流；23)当环流减小到5％变流器额定电流时锁相跟踪同步阶段结束，将此时的相位信息确定为该变流器的电压初始相位并在后续运行过程中保持不变；24)重复步骤21)至步骤23)，将其余未并联的变流器并联入网；3)实施测试，闭合开关投入被测系统并按预先设定的测试条件对被测系统进行测试；4)安全停机，测试完成后安全停机。

【技术特征摘要】
1.一种电气测试系统中的变流器并联方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：输入测试条件，测试开始前，使并联运行的各台变流器具有相同的电压特性；步骤2：基于电压同步法依次投入各台变流器并联运行，包括以下步骤：步骤2-1：预同步阶段，在变流器尚未投入并联母线前，通过待投入变流器电压传感器测量并联母线电压；步骤2-2：锁相跟踪同步阶段，在变流器投入并联母线时，通过锁相跟踪器闭环调节变流器的相位，逐步减小并消除各并联变流器之间的环流，包括以下步骤：步骤2-2-1：通过变流器电流传感器直接测量滤波器输入电流得到变流器环流电流，所述的滤波器为普通滤波器；步骤2-2-2：通过判断变流器环流电流变化率确定相位角调节的方向；步骤2-2-3：利用PI负反馈控制器根据相位角调节确定的方向，单调增加或减小新投入变流器的相位，减小相位偏差造成的变流器之间的环流；步骤2-3：当环流减小到5％变流器额定电流时锁相跟踪同步阶段结束，将此时的相位信息确定为该变流器的电压初始相位并...

【专利技术属性】
技术研发人员：向大为，王腾，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31