高精度高速率防孤岛测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种高精度高速率防孤岛测试装置，用于对待测物电压输出及模拟RLC负载，功率转换单元分别连接待测物和电网；参数检测单元耦接于功率转换单元与待测物之间，获取并输出采样电压和采样电流给数字信号处理单元；数字信号处理单元实现电网模拟器模式和防孤岛测试模式的切换；模拟RLC负载，获取参数检测单元所得采样电压和采样电流，演算得出一参考电压，在切换为防孤岛测试模式时，由该参考电压对功率转换单元进行控制，以实现防孤岛测试。该装置能够用于电压输出和模拟负载RLC运行的无缝切换，无需切换控制环路，能够避免控制环路从零开始计算所产生的控制误差。

【技术实现步骤摘要】
高精度高速率防孤岛测试装置
本专利技术涉及一种高精度高速率防孤岛测试装置。
技术介绍
目前市场对替代能源的需求正在稳定增长中，因此对于并网型分散式电源的配置，需要依照相应已制定的规范进行测试。现有的电子防孤岛测试装置仅能实现模拟RLC负载使用，同时，目前市场上的交流电源，主要作为电网模拟电源使用，但难以模拟RLC负载使用，在需要进行模拟RLC负载时，需要切换控制环路，导致存在误差，不利于测试使用。此外，现有电子防孤岛测试用的PQ控制算法中，功率中包含有基波功率和谐波功率，但是调节电压和频率时，都是基波电压和频率，并不能真实的反应RLC特性。现有电子防孤岛测试装置使用的半导体器件为IGBT，受限于器件因素，装置的开关频率不能过高，因此环路带宽很低，在逆变器含有谐波电流时，流过RLC负载时，会产生谐波电压，现有设备不能模拟到50次谐波电压的情况。上述问题是在高精度高速率防孤岛测试装置的设计与生产过程中应当予以考虑并解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供解决现有技术中存在的如何实现电网模拟器模式与模拟RLC负载的无缝切换，以降低误差，并利于测试使用的一种高精度高速率防孤岛测试装置。本专利技术的技术解决方案是：一种高精度高速率防孤岛测试装置，用于对待测物电压输出及模拟RLC负载，包括功率转换单元、参数检测单元和数字信号处理单元，一功率转换单元，分别连接待测物和电网，具有一双向可调变电流的机制，用于将电网的电压转换输出给待测物或对待测物进行模拟RLC负载测试；一参数检测单元，耦接于功率转换单元与待测物之间，获取并输出采样电压和采样电流给数字信号处理单元；一数字信号处理单元，实现电网模拟器模式和防孤岛测试模式的切换；模拟RLC负载，获取参数检测单元所得采样电压和采样电流，演算得出一参考电压，在切换为防孤岛测试模式时，由该参考电压对功率转换单元进行控制，以实现防孤岛测试。进一步地，功率转换单元包括顺次连接AC-DC模块、DC-DC隔离模块、DC-AC模块和LC滤波电路，AC-DC模块和DC-DC隔离模块为双向模块，AC-DC模块连接电网，DC-AC模块通过LC滤波电路连接待测物，DC-AC模块为双向可调模块，DC-AC模块连接数字信号处理单元的输出端。进一步地，参数检测单元包括电压采样模块和电流采样模块，电压采样模块连接于功率转换单元与待测物之间，电流采样模块串联于功率转换单元与待测物之间。进一步地，数字信号处理单元包括功率计算模块、电网模拟器控制模块和防孤岛模拟模块，一功率计算模块，分别连接参数检测单元和防孤岛模拟模块，获取并输出采样电压和采样电流，计算出电网、待测物和模拟RLC电路不同支路的功率；一电网模拟器控制模块，在电网模拟器模式下，将预设电压作为输出电压，对功率转换单元进行对应的PWM控制；一防孤岛模拟模块，根据采样电流和采样电压，计算出的电流和确定模拟RLC电路的各参数R、L、C下的电压值，此电压作为参考电压，在切换为防孤岛测试模式时，将参考电压作为输出电压，对功率转换单元进行对应的PWM控制。进一步地，防孤岛模拟模块中，在切换为防孤岛测试模式时，将参考电压直接替换预设电压作为输出电压，共用模拟RLC电路的各参数R、L、C参数，在切换瞬间，只是更改了参考电压，并不涉及到环路切换，完全实现无缝切换。进一步地，在确定模拟RLC电路的各参数R、L、C后，根据R、L、C的数值，计算模拟RLC电路等效阻抗的传递函数，根据该传递函数，结合采样电压计算出电流值；按照切换前计算所得电流值及当前获取的采样电流，计算出参考电压，在切换为防孤岛测试模式时，由该参考电压作为切换后原电压环路的参考值。进一步地，计算出参考电压，具体为，其中：B0、B1、B2、A1、A2为控制参数，均为与电阻值R、电感值L、电容值C及控制频率fs相关的函数，B0=(L∗R∗2∗fs)/(L∗R∗C∗(2∗fs)^2+L∗2∗fs+R)，B1=0，B2=−B0，A1=(2∗(R−L∗R∗C∗(2∗fs)^2))/(L∗R∗C∗(2∗fs)^2+L∗2∗fs+R)，A2=(L∗R∗C∗(2∗fs)^2−L∗2∗fs+R)/(L∗R∗C∗(2∗fs)^2+L∗2∗fs+R)；I(k)为本时刻采样电流，I(k-1)为上一周期电流，I(k-2)为上二周期的电流；Vref2为本时刻参考电压，Vref2(k-1)为上一周期参考电压，Vref2(k-2)为上二周期参考电压。进一步地，模拟RLC电路的各参数R、L、C采用手动设置或是自动匹配确定。进一步地，根据待测物输出的有功功率和无功功率，采用如下步骤调整模拟RLC电路中R、L、C的数值，使品质因数处于设定范围内，其中，品质因数:1）利用关系式电感功率，使模拟RLC电路达到谐振所需的电感量；2）将电感作为模拟RLC电路的首先接入元件，将电感量调整到电感功率；3）将电容器接入，与电感并联连接，将电容量调整至，其中，为电容容量；4）接入电阻器，使模拟RLC电路中消耗的功率等于；5）调整R、L、C，使流向电网的每一相电流的基频分量为设定范围值。进一步地，在无功功率或有功功率有偏差时，按照该功率的偏差重新调整RLC的数值，使流向电网的该功率满足偏差要求。本专利技术的有益效果是：该种高精度高速率防孤岛测试装置，对需要进行源载切换的待测设备，能够提供测试电源和RLC负载，能够用于电压输出和模拟负载RLC运行的无缝切换。该种高精度高速率防孤岛测试装置，无需切换控制环路，能够避免控制环路从零开始计算所产生的控制误差，从而更贴近实际的模拟RLC负载的特性。附图说明图1是本专利技术实施例高精度高速率防孤岛测试装置的说明示意图。图2是实施例高精度高速率防孤岛测试装置的一个具体示例的说明示意图。图3是实施例中数字信号处理单元的说明示意图。图4是实施例中防孤岛模拟模块计算参考电压的说明示意图。图5是实施例中实现无缝切换负载模式的说明示意图。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术的优选实施例。实施例一种高精度高速率防孤岛测试装置，用于对待测物电压输出及模拟RLC负载，如图1，包括功率转换单元、参数检测单元和数字信号处理单元，一功率转换单元，分别连接待测物和电网，具有一双向可调变电流的机制，用于将电网的电压转换输出给待测物或对待测物进行模拟RLC负载测试；一参数检测单元，耦接于功率转换单元与待测物之间，获取并输出采样电压和采样电流给数字信号处理单元；一数字信号处理单元，实现电网模拟器模式和防孤岛测试模式的切换；模拟RLC负载，获取参数检测单元所得采样电压和采样电流，演算得出一参考电压，在切换为防孤岛测试模式时，由该参考电压对功率转换单元进行控制，以实现防孤岛测试。该种高精度高速率防孤岛测试装置，对需要进行源载切换的待测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高精度高速率防孤岛测试装置，用于对待测物电压输出及模拟RLC负载，其特征在于：包括功率转换单元、参数检测单元和数字信号处理单元，/n一功率转换单元，分别连接待测物和电网，具有双向交流变直流、直流变交流四象限运行机制，用于将电网的电压转换输出给待测物或对待测物进行模拟RLC负载测试；/n一参数检测单元，耦接于功率转换单元与待测物之间，获取并输出采样电压和采样电流给数字信号处理单元；/n一数字信号处理单元，实现电网模拟器模式和防孤岛测试模式的切换；模拟RLC负载，获取参数检测单元所得采样电压和采样电流，演算得出一参考电压，在切换为防孤岛测试模式时，由该参考电压对功率转换单元进行控制，以实现防孤岛测试。/n

【技术特征摘要】
1.一种高精度高速率防孤岛测试装置，用于对待测物电压输出及模拟RLC负载，其特征在于：包括功率转换单元、参数检测单元和数字信号处理单元，
一功率转换单元，分别连接待测物和电网，具有双向交流变直流、直流变交流四象限运行机制，用于将电网的电压转换输出给待测物或对待测物进行模拟RLC负载测试；
一参数检测单元，耦接于功率转换单元与待测物之间，获取并输出采样电压和采样电流给数字信号处理单元；
一数字信号处理单元，实现电网模拟器模式和防孤岛测试模式的切换；模拟RLC负载，获取参数检测单元所得采样电压和采样电流，演算得出一参考电压，在切换为防孤岛测试模式时，由该参考电压对功率转换单元进行控制，以实现防孤岛测试。


2.如权利要求1所述的高精度高速率防孤岛测试装置，其特征在于：功率转换单元包括顺次连接AC-DC模块、DC/DC隔离模块、DC-AC模块和LC滤波电路，AC-DC模块和DC/DC隔离模块为双向模块，AC-DC模块连接电网，DC-AC模块通过LC滤波电路连接待测物，DC-AC模块为双向可调模块，DC-AC模块连接数字信号处理单元的输出端。


3.如权利要求1所述的高精度高速率防孤岛测试装置，其特征在于：参数检测单元包括电压采样模块和电流采样模块，电压采样模块连接于功率转换单元与待测物之间，电流采样模块串联于功率转换单元与待测物之间。


4.如权利要求1-3任一项所述的高精度高速率防孤岛测试装置，其特征在于：数字信号处理单元包括功率计算模块、电网模拟器控制模块和防孤岛模拟模块，
一功率计算模块，分别连接参数检测单元和防孤岛模拟模块，获取并输出采样电压和采样电流，计算出电网、待测物和模拟RLC电路不同支路的功率；
一电网模拟器控制模块，在电网模拟器模式下，将预设电压作为输出电压，对功率转换单元进行对应的PWM控制；
一防孤岛模拟模块，根据采样电流和采样电压，计算出的电流和确定模拟RLC电路的各参数R、L、C下的电压值，此电压作为参考电压，在切换为防孤岛测试模式时，将参考电压作为输出电压，对功率转换单元进行对应的PWM控制。


5.如权利要求4所述的高精度高速率防孤岛测试装置，其特征在于：防孤岛模拟模块中，在切换为防孤岛测试模式时，将参考电压直接替换预设电压作为输出电压，共用模拟RLC电路的各参数R、L、C参数，在切换瞬间，只是更改了参...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：江苏凯创电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32