用于并网变流器稳定性测试的电网模拟器及测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于并网变流器稳定性测试的电网模拟器及测试装置。其中：电压控制型变流器采用虚拟阻抗控制器和电压控制器来实现被模拟电网的端口电压特性，且电压控制型变流器的开关频率较高；电流控制型变流器采用暂态电流控制器和电流控制器来吸收或产生被模拟电网的端口负载电流，且电流控制型变流器的开关频率较低；两台变流器的交流侧并联后直接与被模拟电网的端口相连，或通过电阻抗网络与被模拟电网的端口相连。虚拟阻抗控制器通过诺顿等效电路消除了微分算子，准确复现电网的端口阻抗特性。本发明专利技术可以有效模拟并塑造宽频段的电网阻抗特性，从而方便地实现并网逆变器在不同电网阻抗条件下的稳定性测试。在不同电网阻抗条件下的稳定性测试。在不同电网阻抗条件下的稳定性测试。

【技术实现步骤摘要】
用于并网变流器稳定性测试的电网模拟器及测试装置


[0001]本专利技术涉及电力电子
，具体地，涉及一种用于并网变流器稳定性测试的电网模拟器及测试装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着新能源发电的大规模应用，并网变流器在电网中的占比越来越高，并网变流器在弱电网中的稳定性受到了越来越多的关注。由于变流器中不同控制器的调制特性，并网变流器可能产生3种频段的谐振。其中，低频谐振的频率在基频附近，主要影响因素是锁相环、功率控制、直流电压控制等低带宽控制系统；中频谐振的频率在几百赫兹到几千赫兹范围内，主要影响因素是交流电压控制、交流电流控制等高带宽控制系统；高频谐振的频率主要在开关频率的一半到开关频率附近，主要影响因素是脉宽调制器。
[0003]为保证电网的稳定性，并网变流器需要在并网之前进行稳定性测试。传统的并网变流器在弱电网中的稳定性测试采用一台交流电压源串联实际的电感来模拟弱电网特性，不同短路比的弱电网对应着不同的电感值。这种测试方法有着以下局限性：
[0004]成本高；这种方法需要不同的电感来模拟不同短路比的弱电网。
[0005]准确性低；电感是一种非线性器件，在流过不同电流值，电感值不相同。
[0006]灵活性差；测试不同短路比时，需要不断更换电感。
[0007]经过检索发现：
[0008]授权公告号为CN103983880B的中国专利技术专利《一种并网变流器防孤岛效应保护能力检测装置及测试方法》包括可编程直流电源、可编程交流电源、发电机拖动平台、整流模块、RLC可调负载、电网模拟器、防孤岛效应测控平台，其特征在于：可编程直流电源连接到被测光伏并网逆变器，可编程交流电源或经发电机拖动平台或直接连接到被测风电并网变流器。被测光伏并网逆变器和被测风电并网变流器连接到RLC可调负载，同时经交流接触器连接到电网模拟器或者直接连接到电网。断网测试时，由防孤岛效应测控平台向交流接触器施加触发信号，由示波器采集交流接触器辅助触点两端电压信号作为断网触发信号源。本专利技术还提供了防孤岛能力检测方法。本专利技术具有如下优点：测试效率高，操作简单；测量精度高；检测能力范围扩大。但是该装置及方法仍然存在如下问题：
[0009]1.该技术无法模拟任意给定的电网阻抗；
[0010]2.该技术无法用于并网变流器的稳定性测试。
[0011]目前没有发现同本专利技术类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

技术实现思路

[0012]本专利技术针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种用于并网变流器稳定性测试的电网模拟器及测试装置。
[0013]根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于并网变流器稳定性测试的电网模拟器，
包括电流控制型变流器、电压控制型变流器、第一直流供电端口、第二直流供电端口、交流测试端口、电压变流器控制系统以及电流变流器控制系统；其中：
[0014]所述电流控制型变流器的端口包括一个直流输入端和一个交流输出端，所述电压控制型变流器的端口包括一个直流输入端和一个交流输出端；
[0015]所述电流控制型变流器的直流输入端与所述第一直流供电端口相连，所述电压控制型变流器的直流输入端与所述第二直流供电端口相连，所述第一直流供电端口和第二直流供电端口分别与外部电源连接；
[0016]所述电流控制型变流器的交流输出端和所述电压控制型变流器的交流输出端并联后，与所述交流测试端口相连；所述交流测试端口输出电网特性，并与外部待测试变流器相连；
[0017]所述电压控制型变流器包括相互连接的高开关频率变流器和电阻抗网络B，用于通过控制所述交流测试端口电压实现对中频电网(被模拟电网)阻抗的模拟，其中，所述电阻抗网络B用于滤除电压谐波；
[0018]所述电流控制型变流器包括相互连接的低开关频率变流器和电阻抗网络A，用于通过发出或吸收所述交流测试端口基波低频电流实现提供或吸收被测试变流器的功率；其中，所述电阻抗网络A用于滤除电流谐波；
[0019]所述电压变流器控制系统与所述电压控制型变流器连接，包括依次连接的虚拟阻抗控制器、电压控制器和高频脉宽调制器；其中，所述虚拟阻抗控制器的输入信号作为所述电压变流器控制系统的输入信号，所述虚拟阻抗控制器的输出信号作为所述电压控制器的输入信号，所述电压控制器的输出信号作为所述高频脉宽调制器的输入信号，所述高频脉宽调制器的输出信号作为所述电压控制型变流器的高开关频率变流器的开关信号；其中：
[0020]所述虚拟阻抗控制器用于描述被模拟电网的端口阻抗特性，将弱电网模型中串联的电压源v
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和阻抗Z
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等效为诺顿等效电路，即并联的电流源v
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/Z
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和阻抗Z
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，所述虚拟阻抗控制器的控制对象为所述诺顿等效电路中流经并联阻抗Z
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的电流i
z
；
[0021]所述电压控制器用于生成所述电压控制型变流器的高开关频率变流器的调制信号e
v
，所述高频脉宽调制器将所述调制信号e
v
作为对应所述高开关频率变流器的高频开关信号；
[0022]所述虚拟阻抗控制器的输入信号包括：被模拟电网中理想电压源的电压信号v
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、所述交流测试端口的采样电压信号v
g
以及所述交流测试端口的采样电流信号i
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；所述虚拟阻抗控制器的输出信号包括输出给定信号和输出反馈信号；
[0023]所述虚拟阻抗控制器的输出给定信号和输出反馈信号分别为所述电压控制器的输入给定信号i
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和输入反馈信号i
s
，所述电压控制器的输出信号为所述高频脉宽调制器的输入调制信号e
v
；
[0024]所述高频脉宽调制器的输入信号为所述电压控制器的输出信号e
v
，所述高频脉宽调制器的输出信号为所述高开关频率变流器的开关信号；
[0025]所述电流变流器控制系统与所述电流控制型变流器连接，用于吸收或发出所述交流测试端口的负载电流，包括依次连接的暂态电流控制器、电流控制器和低频脉宽调制器；其中，所述暂态电流控制器用于抑制所述交流测试端口电流发生暂态突变时，流经所述电压控制型变流器的暂态电流；所述电流控制器用于产生低开关频率变流器的开关信号；所
述低频脉宽调制器为所述电流控制型变流器的低开关频率变流器提供开关信号；其中：
[0026]所述暂态电流控制器的输入信号包括输入给定信号和输入反馈信号；其中，所述暂态电流控制器的输入给定信号为0，所述暂态电流控制器的输入反馈信号为所述电压控制型变流器的高开关频率变流器的输出电流信号i
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；
[0027]所述电流控制器的输入信号包括输入给定信号和输入反馈信号；其中，所述暂态电流控制器的输出信号Δi
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与所述交流测试本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于并网变流器稳定性测试的电网模拟器，其特征在于，包括电流控制型变流器、电压控制型变流器、第一直流供电端口、第二直流供电端口、交流测试端口、电压变流器控制系统以及电流变流器控制系统；其中：所述电流控制型变流器的端口包括一个直流输入端和一个交流输出端，所述电压控制型变流器的端口包括一个直流输入端和一个交流输出端；所述电流控制型变流器的直流输入端与所述第一直流供电端口相连，所述电压控制型变流器的直流输入端与所述第二直流供电端口相连，所述第一直流供电端口和第二直流供电端口分别与外部电源连接；所述电流控制型变流器的交流输出端和所述电压控制型变流器的交流输出端并联后，与所述交流测试端口相连；所述交流测试端口输出电网特性，并与外部待测试变流器相连；所述电压控制型变流器包括相互连接的高开关频率变流器和电阻抗网络B，用于通过控制所述交流测试端口电压实现对被模拟的中频电网阻抗的模拟，其中，所述电阻抗网络B用于滤除电压谐波；所述电流控制型变流器包括相互连接的低开关频率变流器和电阻抗网络A，用于通过发出或吸收所述交流测试端口基波低频电流实现提供或吸收被测试变流器的功率；其中，所述电阻抗网络A用于滤除电流谐波；所述电压变流器控制系统与所述电压控制型变流器连接，包括依次连接的虚拟阻抗控制器、电压控制器和高频脉宽调制器；其中，所述虚拟阻抗控制器的输入信号作为所述电压变流器控制系统的输入信号，所述虚拟阻抗控制器的输出信号作为所述电压控制器的输入信号，所述电压控制器的输出信号作为所述高频脉宽调制器的输入信号，所述高频脉宽调制器的输出信号作为所述电压控制型变流器的高开关频率变流器的开关信号；其中：所述虚拟阻抗控制器用于描述被模拟电网的端口阻抗特性，将弱电网模型中串联的电压源v
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，所述高频脉宽调制器的输出信号为所述高开关频率变流器的开关信号；所述电流变流器控制系统与所述电流控制型变流器连接，用于吸收或发出所述交流测试端口的负载电流，包括依次连接的暂态电流控制器、电流控制器和低频脉宽调制器；其中，所述暂态电流控制器用于抑制所述交流测试端口电流发生暂态突变时，流经所述电压控制型变流器的暂态电流；所述电流控制器用于产生低开关频率变流器的开关信号；所述低频脉宽调制器为所述电流控制型变流器的低开关频率变流器提供开关信号；其中：
所述暂态电流控制器的输入信号包括输入给定信号和输入反馈信号；其中，所述暂态电流控制器的输入给定信号为0，所述暂态电流控制器的输入反馈信号为所述电压控制型变流器的高开关频率变流器的输出电流信号i
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；所述电流控制器的输入信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：马柯，王嘉石，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：