一種電壓暫降模擬裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種電壓暫降模擬裝置；包括依次連接的輸入開關(guān)、輸入變壓器、電抗、功率單元、輸出電抗和輸出開關(guān)；所述的輸入變壓器采用三個(gè)單相變壓器結(jié)構(gòu)，原邊采用三角形接法，每相副邊通過電抗接一個(gè)功率單元輸入側(cè)，所述的三個(gè)功率單元輸出側(cè)采用三相四線的Yn連接方式；所述的輸出電抗接于功率單元的三相輸出；本實(shí)用新型可詳細(xì)模擬電網(wǎng)電壓暫降的全過程，實(shí)現(xiàn)方式安全靈活可靠。
【專利說明】一種電壓暫降模擬裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及低電壓測試領(lǐng)域，特別涉及一種電壓暫降模擬裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 電網(wǎng)中某處發(fā)生故障或負(fù)荷突然出現(xiàn)大的變化，都將導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)出現(xiàn)大面積不 同程度的電壓暫降，對用電設(shè)備以及電網(wǎng)本身造成不同程度的危害。為了研宄用電設(shè)備以 及電網(wǎng)本身在電壓暫降下的運(yùn)行特性，模擬電網(wǎng)的任意電壓暫降具有重要意義。
[0003] 已有較多專利公布了電網(wǎng)電壓暫降模擬技術(shù)，具有代表性的如下：
[0004] 一、采用阻抗分壓法模擬電網(wǎng)電壓暫降。此方法雖然原理簡單，但存在諸多問題， 由于阻抗在正常運(yùn)行或電壓跌落時(shí)流過功率，因此會產(chǎn)生能量損耗，采用電抗分壓可解決 這一問題；阻抗匹配關(guān)系復(fù)雜，電壓暫降深度難以有效控制；由于電抗器的投切是固定的， 電壓暫降的深度非連續(xù)可調(diào)。
[0005] 二、采用變壓器切換方式模擬電網(wǎng)電壓暫降。申請?zhí)枮?00710122400. X的中國發(fā) 明專利《一種變壓器切換方法》，設(shè)備簡單，控制容易。但由于該結(jié)構(gòu)中的晶閘管的過零關(guān)斷 特性，決定了暫降時(shí)間必須為輸入電壓周期值的一半的整數(shù)倍，且當(dāng)晶閘管同時(shí)處于導(dǎo)通 狀態(tài)時(shí)，會造成降壓變壓器原副邊直接短路，在其繞組中感應(yīng)出很大的沖擊電流，該沖擊電 流會對變壓器造成損壞。該專利和申請?zhí)枮?01020125733. 5的實(shí)用新型專利申請《一種電 網(wǎng)電壓跌落源》和201120154118. 1的實(shí)用新型專利申請《一種電網(wǎng)電壓跌落的模擬裝置》 均采用變壓器切換方式產(chǎn)生電壓暫降，由于通過選擇變壓器副邊的抽頭決定電壓暫降的深 度，因此電壓暫降幅度非連續(xù)可調(diào)。
[0006] 三、采用電力電子裝置模擬電網(wǎng)電壓暫降。申請?zhí)枮?01010188565. 9的發(fā)明專利 《三相電壓暫降發(fā)生器》采用兩個(gè)三相PWM電壓型變流器通過"背靠背"連接方式構(gòu)成三相 電壓暫降發(fā)生器，該專利通過預(yù)設(shè)電壓暫降類型、故障相電壓值以及故障持續(xù)時(shí)間模擬在 電網(wǎng)故障情形下公共連接點(diǎn)的故障電壓。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0007] 為了解決上述問題，本實(shí)用新型提出了一種電壓暫降模擬裝置，包括依次連接的 輸入開關(guān)、輸入變壓器、電抗、功率單元、輸出電抗和輸出開關(guān)；所述的輸入變壓器采用三個(gè) 單相變壓器結(jié)構(gòu)，原邊采用三角形接法，每相副邊通過電抗接一個(gè)功率單元輸入側(cè)，所述的 三個(gè)功率單元輸出側(cè)采用三相四線的Yn連接方式；所述的輸出電抗接于功率單元的三相 輸出。
[0008] 所述的功率單元采用兩個(gè)H橋背靠背連接方式，還包括兩個(gè)H橋并聯(lián)的儲能電容 Co
[0009] 所述的H橋采用全控半導(dǎo)體器件，采用硅材質(zhì)IGBT、碳化硅材質(zhì)IGBT或其他全控 半導(dǎo)體器件。
[0010] 所述的H橋包括反并有續(xù)流二極管的IGBT構(gòu)成的整流側(cè)H橋，還包括反并有續(xù)流 二極管的IGBT構(gòu)成的逆變側(cè)H橋。
[0011] 所述的整流側(cè)H橋由4個(gè)反并有續(xù)流二極管的IGBT構(gòu)成，所述的逆變側(cè)H橋由4 個(gè)反并有續(xù)流二極管的IGBT構(gòu)成。
[0012] 所述的反并有續(xù)流二極管的IGBT是硅器件或碳化硅器件。
[0013] 所述的輸入變壓器每個(gè)單相變壓器連接一個(gè)輸入開關(guān)；所述的輸出電抗每相連接 一個(gè)輸出開關(guān)。
[0014] 本實(shí)用新型提出的一種電壓暫降模擬裝置，可以模擬電網(wǎng)的任意電壓暫降深度、 持續(xù)時(shí)間、三相電壓之間的復(fù)雜相位、幅值關(guān)系、非周期分量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1是本實(shí)用新型一種電壓暫降模擬裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖2是圖1所示裝置中功率單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖3是待模擬電壓暫降的穩(wěn)態(tài)分量；
[0018] 圖4是待模擬電壓暫降的非周期分量；
[0019] 圖中：101-輸入開關(guān)、102-輸入變壓器、103-功率單元、104-輸出電抗、105- 輸出開關(guān)、106-電抗。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0021] -種電壓暫降模擬裝置，包括依次連接的輸入開關(guān)101、輸入變壓器102、電抗 106、功率單元103、輸出電抗104和輸出開關(guān)105 ;所述的輸入變壓器102采用三個(gè)單相變 壓器結(jié)構(gòu)，原邊采用三角形接法，每相副邊通過電抗106接一個(gè)功率單元103輸入側(cè)，所述 的三個(gè)功率單元103輸出側(cè)采用三相四線的Yn連接方式；所述的輸出電抗104接于功率單 元103的三相輸出沖線N不接輸出電抗104。
[0022] 所述的功率單元103采用兩個(gè)H橋背靠背連接方式，還包括兩個(gè)H橋并聯(lián)的儲能 電容C107。
[0023] 所述的H橋采用全控半導(dǎo)體器件，采用硅材質(zhì)IGBT、碳化硅材質(zhì)IGBT或其他全控 半導(dǎo)體器件。
[0024] 所述的H橋包括反并有續(xù)流二極管的IGBT構(gòu)成的整流側(cè)H橋，還包括反并有續(xù)流 二極管的IGBT構(gòu)成的逆變側(cè)H橋。
[0025] 所述的整流側(cè)H橋由4個(gè)反并有續(xù)流二極管的IGBT構(gòu)成，所述的逆變側(cè)H橋由4 個(gè)反并有續(xù)流二極管的IGBT構(gòu)成。
[0026] 所述的反并有續(xù)流二極管的IGBT是硅器件或碳化硅器件。
[0027] 所述的輸入變壓器102每個(gè)單相變壓器連接一個(gè)輸入開關(guān)101 ;所述的輸出電抗 104每相連接一個(gè)輸出開關(guān)105。
[0028] 本實(shí)用新型采用電力電子變流技術(shù)，模擬電網(wǎng)電壓暫降。具體包括電壓暫降過程 中的穩(wěn)態(tài)分量和非周期分量。一種電壓暫降模擬裝置由輸入開關(guān)101、輸入變壓器102、功 率單元103、輸出電抗104、輸出開關(guān)105組成。輸入變壓器102采用三個(gè)單相變壓器結(jié)構(gòu)， 原邊采用三角形接法，每相副邊接功率單元103輸入側(cè)，功率單元103輸出側(cè)采用三相四線 的Yn連接方式。其主回路結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
[0029] 功率單元103采用兩個(gè)H橋背靠背連接方式，還包括聯(lián)絡(luò)電抗106、儲能電容107。 H橋采用全控半導(dǎo)體器件，可以是硅材質(zhì)IGBT，也可以是碳化硅材質(zhì)IGBT或其他全控半導(dǎo) 體器件。背靠背的全控模塊可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動，并與變壓器一起實(shí)現(xiàn)能量回饋。
[0030] 圖2是功率單元103的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。Gl，G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8是反并有續(xù)流二 極管的IGBT，此IGBT可以是硅器件也可以是碳化硅器件。Gl，G2, G3, G4構(gòu)成整流側(cè)H橋， G5，G6，G7，G8構(gòu)成逆變側(cè)H橋。106是聯(lián)絡(luò)電抗L，與輸入變壓器副邊繞組串聯(lián)相接。107 是儲能電容C，與兩個(gè)H橋并聯(lián)。
[0031] 圖3是待模擬電壓暫降的A相穩(wěn)態(tài)分量。
[0032] 圖4是待模擬電壓暫降的A相非周期分量。
[0033] 在模擬電壓暫降時(shí)，除了可以對裝置設(shè)置暫降深度、暫降持續(xù)時(shí)間等參數(shù)，如圖3， 即確定電壓暫降的穩(wěn)態(tài)分量外，如圖4,還可以人為設(shè)置電壓暫降的非周期分量，將這兩部 分疊加作為裝置逆變側(cè)的調(diào)制波即可更準(zhǔn)確模擬電壓暫降波形。逆變側(cè)H橋存在公式如 下：

【權(quán)利要求】
1. 一種電壓暫降模擬裝置，其特征在于：包括依次連接的輸入開關(guān)（101)、輸入變壓器 (102)、電抗（106)、功率單元（103)、輸出電抗（104)和輸出開關(guān)（low ;所述的輸入變壓器 (102)采用=個(gè)單相變壓器結(jié)構(gòu)，原邊采用=角形接法，每相副邊通過電抗（106)接一個(gè)功 率單元（103)輸入側(cè)，所述的S個(gè)功率單元（103)輸出側(cè)采用S相四線的化連接方式；所 述的輸出電抗（104)接于功率單元（103)的S相輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電壓暫降模擬裝置，其特征在于：所述的功率單元（103) 采用兩個(gè)H橋背靠背連接方式，還包括兩個(gè)H橋并聯(lián)的儲能電容C (107)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電壓暫降模擬裝置，其特征在于；所述的H橋采用全控 半導(dǎo)體器件，采用娃材質(zhì)IGBT、碳化娃材質(zhì)IGBT或其他全控半導(dǎo)體器件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電壓暫降模擬裝置，其特征在于；所述的H橋包括反并 有續(xù)流二極管的IGBT構(gòu)成的整流側(cè)H橋，還包括反并有續(xù)流二極管的IGBT構(gòu)成的逆變側(cè) H橋。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電壓暫降模擬裝置，其特征在于；所述的整流側(cè)H橋由4 個(gè)反并有續(xù)流二極管的IGBT構(gòu)成，所述的逆變側(cè)H橋由4個(gè)反并有續(xù)流二極管的IGBT構(gòu) 成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種電壓暫降模擬裝置，其特征在于：所述的反并有續(xù) 流二極管的IGBT是娃器件或碳化娃器件。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電壓暫降模擬裝置，其特征在于：所述的輸入變壓器 (102)每個(gè)單相變壓器連接一個(gè)輸入開關(guān)（101);所述的輸出電抗（104)每相連接一個(gè)輸出 開關(guān)（105)。
【文檔編號】G01R31/00GK204228854SQ201420707217
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】吳楠, 丁少倩, 翟學(xué) 申請人:武漢大學(xué)