基于回馈式负荷模拟装置的微电网半实物测试电路及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于回馈式负荷模拟装置的微电网半实物测试方法，半实物指的是被测对象为实物原形，测试所用的负荷为模拟实现。采用一种基于回馈式负荷模拟装置模拟定阻抗负荷、非线性负荷以及异步电机负荷的特性，代替实际的定阻抗负荷、非线性负荷以及异步电机负荷，配合微电网的储能系统等主电源进行动态特性和电能质量的验证测试。在测试过程中，维持回馈式负荷模拟装置的负荷特性模拟输入端与单位功率因数回馈变流器之间的功率平衡，实现负荷特性模拟及电能回馈。本发明专利技术解决在验证测试微电网的储能系统等主电源的动态特性和电能质量时所需负荷种类较多、耗费较大、无法实现回馈节能以及长时间运行调节精度下降等问题。

【技术实现步骤摘要】
基于回馈式负荷模拟装置的微电网半实物测试电路及方法
本专利技术涉及一种微电网半实物测试方法，特别是一种基于回馈式负荷模拟装置的微电网半实物测试方法。
技术介绍
诸如风电、太阳能光伏发电等类型的分布式发电的出力具有波动性、间歇性，当大规模接入电网时，将对电网的安全稳定运行造成影响。为了抑制分布式发电对电网的冲击和负面影响，充分发挥分布式发电的效益和价值，在2001年，美国R.H.Lasseter等学者提出了微电网的概念。典型的微电网由多种分布式发电单元、储能系统以及负荷组成，微电网是一种新型网络结构，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。微电网可将分布式能源统一转化为电能，不仅能为用户提供电能，同时还可以满足用户供热、制冷的需求，实现了能源的优化利用，是实现主动式配电网的一种有效方式，是传统电网向智能电网过渡。在孤立运行时，微电网的储能系统或微型燃气轮机等主电源提供电压和频率支撑的作用，其动态性和电能质量对微电网的供电质量至关重要。对微电网的储能系统或微型燃气轮机等主电源进行动态特性和电能质量的验证测试时，一般需匹配典型负荷，如实际的定阻抗负荷、非线性负荷以及异步电机负荷，这就造成了测试时涉及实际负荷种类较多，占据较大空间，接线麻烦。另外，异步电机负荷还需附带可调负载，一般程控定阻抗负荷和非线性负荷是电能完全消耗，需配置大功率的散热装置。采用基于回馈式负荷模拟装置，模拟定阻抗负荷、非线性负荷以及异步电机负荷的特性，代替实际的定阻抗负荷、非线性负荷以及异步电机负荷，配合微电网的储能系统等主电源进行动态特性和电能质量的验证测试。在测试过程中，负荷特性模拟输入端与单位功率因数回馈变流器之间的功率保持平衡，实现负荷特性模拟及电能回馈，并且装置紧凑、回馈节能，具有显著优点。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于回馈式负荷模拟装置的微电网半实物测试电路及方法。本专利技术采用基于回馈式负荷模拟装置，模拟定阻抗负荷、非线性负荷以及异步电机负荷的特性，代替实际的定阻抗负荷、非线性负荷以及异步电机负荷，配合微电网的储能系统等主电源进行动态特性和电能质量的验证测试。在测试过程中，负荷特性模拟输入端与单位功率因数回馈变流器之间的功率保持平衡，实现负荷特性模拟及电能回馈，并且装置紧凑、回馈节能，具有显著优点。本专利技术提供的基于回馈式负荷模拟装置的微电网半实物测试电路，其特征在于：包括一回馈式负荷模拟装置、微电网、配电系统、第一连接开关、第二连接开关、第三连接开关以及并网开关；其中所述的回馈式模拟装置的输入经第一连接开关接至所述的微电网的母线，所述回馈式模拟装置的单位功率因素回馈端经所述第二连接开关接至配电系统的输出，所述微电网经所述并网开关与所述配电系统并网运行；所述微电网包括一储能系统，所述储能系统经所述第三连接开关与所述微电网的母线连接；所述储能系统经所述第三连接开关与所述微电网的母线连接；所述回馈式负荷模拟装置包括A相负荷模拟单元、B相负荷模拟单元、C相负荷模拟单元以及监控单元；所述A相负荷模拟单元、B相负荷模拟单元、C相负荷模拟单元独立工作，所述监控单元的输出通过RS-485分别与A相负荷模拟单元、B相负荷模拟单元、C相负荷模拟单元的控制端连接。进一步地，所述A相负荷模拟单元、B相负荷模拟单元、C相负荷模拟单元都采用AC-DC和DC-AC两级变换结构。基于以上所述的基于回馈式负荷模拟装置的微电网半实物测试电路的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：S01.断开所述微电网与所述配电系统并网点的并网开关以及所述微电网所有支路开关；S02.闭合所述第一连接开关，闭合所述第二连接开关；S03.闭合所述第三连接开关；S04.以孤立运行模式启动所述微电网储能系统；S04.启动所述回馈式负荷模拟装置，通过所述监控单元将所述回馈式负荷模拟装置设置为空载运行；S05.通过所述监控单元设置所述回馈式负荷模拟装置的负荷类别、功率阶跃曲线及投切曲线，并将所述回馈式负荷模拟装置设置为带载运行；S06.记录所述储能系统输出的电量变化曲线直至测试完毕，分析所述储能系统的动态性能以及电能质量。本专利技术提供的测试电路及方法能够解决在验证测试微电网的储能系统等主电源的动态特性和电能质量时所需负荷种类较多、耗费较大、无法实现回馈节能以及长时间运行调节精度下降等问题。附图说明图1为本专利技术测试电路连接图。图2为回馈式负荷模拟装置的结构框图。图3为负荷模拟单元电路结构图。图4为定阻抗负荷的模型示意图。图5为定阻抗负荷特性模拟的控制示意图。图6为不可控整流非线性负荷示意图。图7为非线性负荷特性模拟的单元控制示意图。图8为异步电机负荷特性模拟的单元控制示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，对本专利技术的技术方案进行具体说明。本专利技术的目的是提供一种基于回馈式负荷模拟装置的微电网半实物测试电路及方法，具体测试电路的结构图参见图1。回馈式负荷模拟装置的输入经连接开关S1与微电网0.4KV母线连接，回馈式负荷模拟装置的单位功率因数回馈端与配电系统经连接开关S2连接，储能系统经连接开关S3与微电网0.4KV母线连接，微电网经并网点开关DL1配电系统并网运行。其中回馈式负荷模拟装置的结构可以参见图2，回馈式负荷模拟装置包括包括A相负荷模拟单元、B相负荷模拟单元、C相负荷模拟单元、监控单元。回馈式负荷模拟装置采用三相独立、模块化结构，易于功率扩展、保证模拟精度。回馈式负荷模拟装置的负荷模拟单元为AC-DC和DC-AC两级变换结构，具体电路结构图可以参加图3。AC-DC为负荷特性模拟电路，DC-AC为单位功率因数回馈电路。其中监控单元可设定模拟负荷的功率大小、负荷的类别、投入及切换的时间。基于该测试电路的测试方法具体步骤如下：S01.断开所述微电网与所述配电系统并网点的并网开关DL1以及所述微电网所有支路开关；S02.闭合S1，闭合S2；S03.闭合S3；S04.以孤立运行模式启动所述微电网储能系统；S04.启动所述回馈式负荷模拟装置，通过所述监控单元将所述回馈式负荷模拟装置设置为空载运行；S05.通过所述监控单元设置所述回馈式负荷模拟装置的负荷类别、功率阶跃曲线及投切曲线，并将所述回馈式负荷模拟装置设置为带载运行；S06.记录所述储能系统输出的电量变化曲线直至测试完毕，分析所述储能系统的动态性能以及电能质量。通过以上步骤，可实现基于回馈式负荷模拟装置模拟实际定阻抗负荷、非线性负荷以及异步电机负荷的特性模拟，配合微电网的储能系统等主电源进行动态特性和电能质量的半实物测试。在本专利技术的具体实施例中针对定阻抗负荷、非线性负荷以及异步电机负荷的特性模拟方法的具体实施方式，对本专利技术做进一步描述。1.定阻抗负荷模拟方法1）定阻抗负荷的模型为并联RLC负荷，参见图4。2)根据图4中AC-DC负荷特性模拟输入端的电压变化，调节AC-DC负荷特性模拟输入端的输入电流，即可模拟并联RLC实际的负荷特性；3)根据电阻值R、电感值L、电容值C以及AC-DC负荷特性模拟的输入端电压u，建立并联RLC电路的等式方程：iR=u2Ru=LdiLdtiC=Cdudt---(1)]]>4)采用欧拉法离散化上述方程，但本专利技术其他实施例不限于此种数值计算方法：iR_k+1=uk本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于回馈式负荷模拟装置的微电网半实物测试电路，其特征在于：包括一回馈式负荷模拟装置、微电网、配电系统、第一连接开关、第二连接开关、第三连接开关以及并网开关；其中所述的回馈式模拟装置的输入经第一连接开关接至所述微电网的母线，所述回馈式模拟装置的单位功率因素回馈端经所述第二连接开关接至配电系统的输出，所述微电网经所述并网开关与所述配电系统并网运行；所述微电网包括一储能系统，所述储能系统经所述第三连接开关与所述微电网的母线连接；所述回馈式负荷模拟装置包括A相负荷模拟单元、B相负荷模拟单元、C相负荷模拟单元以及监控单元；所述A相负荷模拟单元、B相负荷模拟单元、C相负荷模拟单元独立工作，所述监控单元的输出通过RS‑485分别与A相负荷模拟单元、B相负荷模拟单元、C相负荷模拟单元的控制端连接。

【技术特征摘要】
1.基于回馈式负荷模拟装置的微电网半实物测试电路，其特征在于：包括一回馈式负荷模拟装置、微电网、配电系统、第一连接开关、第二连接开关、第三连接开关以及并网开关；其中所述的回馈式模拟装置的输入端经第一连接开关接至所述微电网的母线，所述回馈式模拟装置的单位功率因素回馈端经所述第二连接开关接至配电系统的输出端，所述微电网经所述并网开关与所述配电系统并网运行；所述微电网包括一储能系统，所述储能系统经所述第三连接开关与所述微电网的母线连接；所述回馈式负荷模拟装置包括A相负荷模拟单元、B相负荷模拟单元、C相负荷模拟单元以及监控单元；所述A相负荷模拟单元、B相负荷模拟单元以及C相负荷模拟单元独立工作，所述监控单元的输出通过RS-485分别与A相负荷模拟单元、B相负荷模拟单元、C相负荷模拟单元的控制端连接。2.根据权利要求1所述的基于回馈式负荷模拟装置的微电网半...

【专利技术属性】
技术研发人员：范元亮，陈彬，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网福建省电力有限公司，国网福建省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11