專利名稱：一種電網(wǎng)模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模擬裝置，具體涉及一種電網(wǎng)模擬裝置。
背景技術(shù)：
隨著發(fā)電、輸電和用電等各類電氣設(shè)備的廣泛應(yīng)用，電網(wǎng)適應(yīng)性成為電氣設(shè)備檢測(cè)的重要內(nèi)容。電網(wǎng)適應(yīng)性檢測(cè)通常包括對(duì)電網(wǎng)電壓、頻率的偏差及閃變、電網(wǎng)電壓不平衡等內(nèi)容的檢測(cè)，更完整的電網(wǎng)適應(yīng)性檢測(cè)還包括對(duì)電網(wǎng)諧波適應(yīng)性的檢測(cè)內(nèi)容。由于電網(wǎng)的偏差及畸變等因素具有很大的偶然性和不可控性，電網(wǎng)適應(yīng)性檢測(cè)一般需配置專用的電網(wǎng)模擬裝置來進(jìn)行。電網(wǎng)模擬裝置一般為一個(gè)電壓源，其輸出電壓從頻率上可分為基波部分和諧波部分，諧波部分包含若干次諧波，諧波的頻率是基波的整數(shù)倍(該整數(shù)即為諧波的次數(shù))。按照具體需要，諧波部分可進(jìn)一步依據(jù)其次數(shù)分為若干組，如2 7次諧波，8 25次諧波等等。如圖1所示，現(xiàn)有的一種常用的電網(wǎng)模擬系統(tǒng)是電壓跌落發(fā)生器10 (VSG-Voltage Sag Generator)，該裝置包括基于多個(gè)變壓器或變壓器的多個(gè)抽頭和串并聯(lián)阻抗網(wǎng)絡(luò)以及機(jī)械或電子開關(guān)組合。該電壓跌落發(fā)生器可以模擬電網(wǎng)電壓的變化，但功能單一，無法模擬頻率變化，無法靈活調(diào)節(jié)電壓，也無法輸出諧波。為了解決現(xiàn)有電壓跌落發(fā)生器的不足，出現(xiàn)了基于電力電子變換技術(shù)的電壓擾動(dòng)發(fā)生器(VDG-Voltage Disturbance Generator) 0電壓擾動(dòng)發(fā)生器20—般為一套交流-直流-交流的基本變換裝置(其中包含關(guān)鍵的逆變器部分21)，如圖2所示，或者采用多套交流-直流-交流變換裝置組合成三相系統(tǒng)，或者級(jí)聯(lián)成一個(gè)更高電壓或更大容量的變換裝置。由于逆變器的三相組合或逆變器級(jí)聯(lián)可以認(rèn)為只是單套裝置的簡(jiǎn)單擴(kuò)展，故邏輯上仍可認(rèn)為是采用一套逆變器。電壓擾動(dòng)發(fā)生器可模擬電網(wǎng)電壓及頻率的變化，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)節(jié)，也可輸出部分諧波。但是，現(xiàn)有的電壓擾動(dòng)發(fā)生器仍存在如下問題1、采用一套逆變器(或者多套逆變器級(jí)聯(lián))同時(shí)輸出基波部分和諧波部分會(huì)顯著加大系統(tǒng)的開關(guān)損耗，嚴(yán)重制約逆變器容量的進(jìn)一步擴(kuò)大。在IEC等測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中，由于電網(wǎng)電壓的基波部分的幅值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于諧波部分的幅值，在連接待測(cè)設(shè)備工作后，一般基波電流的幅值也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于諧波部分的幅值。基于脈寬調(diào)制PWM原理，逆變器的開關(guān)頻率一般需為其輸出電壓頻率的幾十倍以上，這樣其調(diào)制電壓經(jīng)過輸出濾波器后，才能輸出較好的正弦度和較高控制精度的輸出電壓。例如，假設(shè)逆變器需輸出的基波電壓頻率為50Hz，其功率半導(dǎo)體器件的開關(guān)頻率可為3kHz，此時(shí)可輸出的諧波部分一般不超過7次(即350Hz)，其輸出LC濾波器的轉(zhuǎn)折頻率可設(shè)置為700Hz左右。若需要逆變器輸出更高次的諧波成分，比如 25次諧波(即1250Hz)，則一般需提升其功率半導(dǎo)體器件的開關(guān)頻率至12kHz或以上，且調(diào)整其輸出LC濾波器的轉(zhuǎn)折頻率至3kHz左右。其結(jié)果是，為了支持諧波輸出，調(diào)整后較高的功率半導(dǎo)體器件開關(guān)頻率會(huì)顯著加大系統(tǒng)的開關(guān)損耗，特別是與較大的基波電流部分相對(duì)應(yīng)的損耗，嚴(yán)重制約逆變器容量的進(jìn)一步擴(kuò)大；
2、同時(shí)，采用一套逆變器(或者多套逆變器級(jí)聯(lián))同時(shí)輸出基波部分和諧波部分會(huì)顯著加大系統(tǒng)制造的難度和成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種電網(wǎng)模擬裝置，克服現(xiàn)有電壓擾動(dòng)發(fā)生器VDG存在的系統(tǒng)開關(guān)損耗高、嚴(yán)重制約逆變器容量的進(jìn)一步擴(kuò)大、系統(tǒng)制造難度大、成本高等缺陷，滿足電氣設(shè)備電網(wǎng)適應(yīng)性檢測(cè)的發(fā)展要求。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種電網(wǎng)模擬裝置，其特征在于，包括耦合變壓器和至少兩個(gè)逆變器；一個(gè)所述逆變器A的輸出火線分別獨(dú)立連接所述耦合變壓器的耦合線圈組的原邊繞組的一端，被連接原邊繞組或被連接的相互串聯(lián)的原邊繞組的另一端連接至所述電網(wǎng)模擬裝置的輸出火線；其他所述逆變器的輸出端分別獨(dú)立閉合連接所述耦合變壓器被所述逆變器A的火線連接的所述耦合線圈組的副邊繞組；在所述逆變器中，至少一個(gè)逆變器的輸出電壓中包括基波電壓成分，至少一個(gè)逆變器的輸出電壓中包括諧波電壓成分。在本發(fā)明的電網(wǎng)模擬裝置中，所述逆變器為單相逆變器，所述逆變器A的輸出火線連接所述耦合變壓器的耦合線圈組的原邊繞組一端，被連接原邊繞組或被連接的相互串聯(lián)的原邊繞組的另一端連接至所述電網(wǎng)模擬裝置的輸出火線，所述逆變器A的輸出零線連接至所述電網(wǎng)模擬裝置的輸出零線；其他所述逆變器的輸出火線和輸出零線分別獨(dú)立連接所述耦合變壓器被所述逆變器A的火線連接的所述耦合線圈組的副邊繞組的兩端。在本發(fā)明的電網(wǎng)模擬裝置中，所述逆變器A的火線連接的所述耦合變壓器的耦合線圈組的數(shù)量為一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或多個(gè)，連接被所述逆變器A連接的所述耦合線圈組的副邊繞組的其他所述逆變器的數(shù)量對(duì)應(yīng)為一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或?qū)?yīng)的多個(gè)。在本發(fā)明的電網(wǎng)模擬裝置中，所述逆變器包括直流環(huán)節(jié)、單相逆變橋和單相濾波
ο在本發(fā)明的電網(wǎng)模擬裝置中，所述逆變器采用逆變器結(jié)構(gòu)一，該逆變器結(jié)構(gòu)一包括所述直流環(huán)節(jié)包括串聯(lián)的兩組對(duì)等的直流電容組，所述單相逆變橋包括兩個(gè)串聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件，所述單相濾波器包括濾波電抗和濾波電容組；所述直流環(huán)節(jié)兩端連接所述單相逆變橋輸入端，所述直流環(huán)節(jié)的中點(diǎn)連接輸出零線，所述單相逆變橋的中點(diǎn)連接所述單相濾波器，所述濾波電抗一端連接所述單相逆變橋的中點(diǎn)、另一端連接所述濾波電容組和輸出火線，所述濾波電容組一端連接所述濾波電抗和所述輸出火線，另一端連接所述直流環(huán)節(jié)中點(diǎn)和所述輸出零線；或所述逆變器采用逆變器結(jié)構(gòu)二，該逆變器結(jié)構(gòu)二包括所述直流環(huán)節(jié)包括直流電容組，所述單相逆變橋包括兩個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂包括兩個(gè)相串聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件， 所述單相濾波器包括濾波電抗和濾波電容組；所述直流環(huán)節(jié)兩端連接所述單相逆變橋輸入端，所述單相逆變橋一個(gè)橋臂的中點(diǎn)連接所述濾波電抗、另一個(gè)橋臂的中點(diǎn)連接所述濾波電容和輸出零線，所述濾波電抗一端連接所述單相逆變橋一個(gè)橋臂的中點(diǎn)，另一端連接濾波電容組和輸出火線，所述濾波電容組一端連接該濾波電抗和所述輸出火線，另一端連接所述單相逆變橋的另一個(gè)橋臂的中點(diǎn)和所述輸出零線；或所述逆變器采用逆變器結(jié)構(gòu)一和逆變器結(jié)構(gòu)二。在本發(fā)明的電網(wǎng)模擬裝置中，所述逆變器A為三相逆變器，該逆變器A的各條火線分別獨(dú)立連接所述耦合變壓器的耦合線圈組的原邊繞組的一端，被連接原邊繞組或被連接的相互串聯(lián)的原邊繞組的另一端連接至所述電網(wǎng)模擬裝置的輸出火線，所述逆變器A的輸出零線連接至所述電網(wǎng)模擬裝置的輸出零線。在本發(fā)明的電網(wǎng)模擬裝置中，所述逆變器A采用逆變器結(jié)構(gòu)三，該逆變器結(jié)構(gòu)三包括直流環(huán)節(jié)、三相逆變橋和三相濾波器，所述直流環(huán)節(jié)包括串聯(lián)的兩組對(duì)等的直流電容組，所述三相逆變橋包括三個(gè)橋臂，每個(gè)所述橋壁包括兩個(gè)串聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件，所述三相濾波器包括三個(gè)濾波電抗組和三個(gè)濾波電容組，所述直流環(huán)節(jié)兩端連接所述三相逆變橋輸入端，所述直流環(huán)節(jié)的中點(diǎn)連接輸出零線，所述三相逆變橋三個(gè)橋臂的中點(diǎn)分別獨(dú)立連接所述三相濾波器中的濾波電抗組，所述三個(gè)濾波電抗組一端分別單獨(dú)連接所述三相逆變橋的中點(diǎn)、另一端分別單獨(dú)連接所述濾波電容組和輸出火線，所述三個(gè)濾波電容組一端分別單獨(dú)連接所述濾波電抗組和輸出火線、另一端連接所述直流環(huán)節(jié)中點(diǎn)和輸出零線；其他所述逆變器采用逆變器結(jié)構(gòu)一，該逆變器結(jié)構(gòu)一包括直流環(huán)節(jié)、單相逆變橋和單相濾波器，所述直流環(huán)節(jié)包括串聯(lián)的兩組對(duì)等的直流電容組，所述單相逆變橋包括兩個(gè)串聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件，所述單相濾波器包括濾波電抗和濾波電容組；所述直流環(huán)節(jié)兩端連接所述單相逆變橋輸入端，所述直流環(huán)節(jié)的中點(diǎn)連接輸出零線，所述單相逆變橋的中點(diǎn)連接所述單相濾波器，所述濾波電抗一端連接所述單相逆變橋的中點(diǎn)、另一端連接所述濾波電容組和輸出火線，所述濾波電容組一端連接所述濾波電抗和所述輸出火線，另一端連接所述直流環(huán)節(jié)中點(diǎn)和所述輸出零線；或其他所述逆變器采用逆變器結(jié)構(gòu)二，該逆變器結(jié)構(gòu)二包括直流環(huán)節(jié)、單相逆變橋和單相濾波器，所述直流環(huán)節(jié)包括直流電容組，所述單相逆變橋包括兩個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂包括兩個(gè)相串聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件，所述單相濾波器包括濾波電抗和濾波電容組；所述直流環(huán)節(jié)兩端連接所述單相逆變橋輸入端，所述單相逆變橋一個(gè)橋臂的中點(diǎn)連接所述濾波電抗、另一個(gè)橋臂的中點(diǎn)連接所述濾波電容和輸出零線，所述濾波電抗一端連接所述單相逆變橋一個(gè)橋臂的中點(diǎn)，另一端連接濾波電容組和輸出火線，所述濾波電容組一端連接該濾波電抗和所述輸出火線，另一端連接所述單相逆變橋的另一個(gè)橋臂的中點(diǎn)和所述輸出零線；或其他所述逆變器采用所述逆變器結(jié)構(gòu)一和所述逆變器結(jié)構(gòu)二 ；或其他所述逆變器采用所述逆變器結(jié)構(gòu)三；或其他所述逆變器采用所述逆變器結(jié)構(gòu)四，該逆變器結(jié)構(gòu)四包括直流環(huán)節(jié)、三相逆變橋和三相濾波器，所述直流環(huán)節(jié)包括直流電容組，所述三相逆變橋包括三個(gè)橋臂，每個(gè)所述橋壁包括兩個(gè)串聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件，所述三相濾波器包括三個(gè)濾波電抗組和三個(gè)濾波電容組，所述直流環(huán)節(jié)兩端連接所述三相逆變橋輸入端，所述三相逆變橋三個(gè)橋臂的中點(diǎn)分別獨(dú)立連接所述三相濾波器中的濾波電抗組，所述三個(gè)濾波電抗組一端分別單獨(dú)連接所述三相逆變橋的中點(diǎn)、另一端分別單獨(dú)連接輸出火線，所述三個(gè)濾波電容組分別單獨(dú)跨接在所述輸出火線輸上。
在本發(fā)明的電網(wǎng)模擬裝置中，所述逆變器A為三相逆變器，該逆變器A的火線分別獨(dú)立連接所述耦合變壓器的耦合線圈組的原邊繞組的一端，被連接原邊繞組或被連接的相互串聯(lián)的原邊繞組的另一端連接至所述電網(wǎng)模擬裝置的輸出火線。在本發(fā)明的電網(wǎng)模擬裝置中，所述逆變器A采用逆變器結(jié)構(gòu)四，該逆變器結(jié)構(gòu)四包括直流環(huán)節(jié)、三相逆變橋和三相濾波器，所述直流環(huán)節(jié)包括直流電容組，所述三相逆變橋包括三個(gè)橋臂，每個(gè)所述橋壁包括兩個(gè)串聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件，所述三相濾波器包括三個(gè)濾波電抗組和三個(gè)濾波電容組，所述直流環(huán)節(jié)兩端連接所述三相逆變橋輸入端，所述三相逆變橋三個(gè)橋臂的中點(diǎn)分別獨(dú)立連接所述三相濾波器中的濾波電抗組，所述三個(gè)濾波電抗組一端分別單獨(dú)連接所述三相逆變橋的中點(diǎn)、另一端分別單獨(dú)連接輸出火線，所述三個(gè)濾波電容組分別單獨(dú)跨接在所述輸出火線上；其他所述逆變器采用逆變器結(jié)構(gòu)一，該逆變器結(jié)構(gòu)一包括直流環(huán)節(jié)、單相逆變橋和單相濾波器，所述直流環(huán)節(jié)包括串聯(lián)的兩組對(duì)等的直流電容組，所述單相逆變橋包括兩個(gè)串聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件，所述單相濾波器包括濾波電抗和濾波電容組；所述直流環(huán)節(jié)兩端連接所述單相逆變橋輸入端，所述直流環(huán)節(jié)的中點(diǎn)連接輸出零線，所述單相逆變橋的中點(diǎn)連接所述單相濾波器，所述濾波電抗一端連接所述單相逆變橋的中點(diǎn)、另一端連接所述濾波電容組和輸出火線，所述濾波電容組一端連接所述濾波電抗和所述輸出火線，另一端連接所述直流環(huán)節(jié)中點(diǎn)和所述輸出零線；或其他所述逆變器采用逆變器結(jié)構(gòu)二，該逆變器結(jié)構(gòu)二包括直流環(huán)節(jié)、單相逆變橋和單相濾波器，所述直流環(huán)節(jié)包括直流電容組，所述單相逆變橋包括兩個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂包括兩個(gè)相串聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件，所述單相濾波器包括濾波電抗和濾波電容組；所述直流環(huán)節(jié)兩端連接所述單相逆變橋輸入端，所述單相逆變橋一個(gè)橋臂的中點(diǎn)連接所述濾波電抗、另一個(gè)橋臂的中點(diǎn)連接所述濾波電容和輸出零線，所述濾波電抗一端連接所述單相逆變橋一個(gè)橋臂的中點(diǎn)，另一端連接濾波電容組和輸出火線，所述濾波電容組一端連接該濾波電抗和所述輸出火線，另一端連接所述單相逆變橋的另一個(gè)橋臂的中點(diǎn)和所述輸出零線；或其他所述逆變器采用所述逆變器結(jié)構(gòu)一和所述逆變器結(jié)構(gòu)二 ；或其他所述逆變器采用所述逆變器結(jié)構(gòu)四；或其他所述逆變器采用所述逆變器結(jié)構(gòu)三，該逆變器結(jié)構(gòu)三包括直流環(huán)節(jié)、三相逆變橋和三相濾波器，所述直流環(huán)節(jié)包括串聯(lián)的兩組對(duì)等的直流電容組，所述三相逆變橋包括三個(gè)橋臂，每個(gè)所述橋壁包括兩個(gè)串聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件，所述三相濾波器包括三個(gè)濾波電抗組和三個(gè)濾波電容組，所述直流環(huán)節(jié)兩端連接所述三相逆變橋輸入端，所述直流環(huán)節(jié)的中點(diǎn)連接輸出零線，所述三相逆變橋三個(gè)橋臂的中點(diǎn)分別獨(dú)立連接所述三相濾波器中的濾波電抗組，所述三個(gè)濾波電抗組一端分別單獨(dú)連接所述三相逆變橋的中點(diǎn)、另一端分別單獨(dú)連接所述濾波電容組和輸出火線，所述三個(gè)濾波電容組一端分別單獨(dú)連接所述濾波電抗組和輸出火線、另一端連接所述直流環(huán)節(jié)中點(diǎn)和輸出零線。在本發(fā)明的電網(wǎng)模擬裝置中，所述逆變器的開關(guān)頻率至少為兩種頻率。實(shí)施本發(fā)明的電網(wǎng)模擬裝置，與現(xiàn)有技術(shù)比較，其有益效果是1.電網(wǎng)模擬裝置采用至少兩個(gè)通過耦合器連接的逆變器，可以設(shè)置輸出基波電壓成分的逆變器容量較大，并采用相對(duì)較低的開關(guān)頻率，設(shè)置輸出高次諧波電壓成分的逆變器容量較小，并采用相對(duì)較高的開關(guān)頻率，顯著降低了逆變器的開關(guān)損耗和制造成本，利于逆變器容量的進(jìn)一步擴(kuò)大；2.耦合變壓器的電壓降主要為諧波電壓部分，所占比例較小，耦合變壓器所需容量較小，制造成本較低；3.有效降低了包含諧波電壓成分輸出的電網(wǎng)模擬裝置的制造難度和制造成本，滿足大容量電網(wǎng)模擬裝置的要求。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中圖1是現(xiàn)有一種電網(wǎng)模擬系統(tǒng)電壓跌落發(fā)生器VSG的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是現(xiàn)有另一種電網(wǎng)模擬系統(tǒng)電壓擾動(dòng)發(fā)生器VDG的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明電網(wǎng)模擬裝置的基本原理示意圖。圖4是本發(fā)明電網(wǎng)模擬裝置實(shí)施例一的原理示意圖。圖5是本發(fā)明電網(wǎng)模擬裝置實(shí)施例一中逆變器一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。圖6是本發(fā)明電網(wǎng)模擬裝置實(shí)施例二的原理示意圖。圖7是本發(fā)明電網(wǎng)模擬裝置實(shí)施例二中逆變器一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。圖8是本發(fā)明電網(wǎng)模擬裝置實(shí)施例三的原理示意圖。圖9是本發(fā)明電網(wǎng)模擬裝置實(shí)施例三中逆變器一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。圖10是本發(fā)明電網(wǎng)模擬裝置實(shí)施例四的原理示意圖。圖11是本發(fā)明電網(wǎng)模擬裝置實(shí)施例四中逆變器一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。圖12至14是本發(fā)明電網(wǎng)模擬裝置中逆變器直流輸入電路三種實(shí)施方式。圖15至17是本發(fā)明電網(wǎng)模擬裝置中逆變器直流輸入的三種配置方式。圖18至20是本發(fā)明電網(wǎng)模擬裝置中逆變器控制器的三種配置方式。
具體實(shí)施例方式如圖3所示，本發(fā)明是電網(wǎng)模擬裝置包括耦合變壓器303和至少兩個(gè)逆變器301、 302，其中一個(gè)逆變器A(如逆變器301或逆變器30 的輸出火線分別獨(dú)立連接耦合變壓器303的耦合線圈組的原邊繞組(“分別獨(dú)立連接”是指逆變器A的每條火線分別各自連接不同的耦合線圈組的原邊繞組或者不同的一組相互串聯(lián)的多個(gè)耦合線圈組的原邊繞組) 的一端，被連接原邊繞組或被連接的相互串聯(lián)多個(gè)原邊繞組的另一端連接至電網(wǎng)模擬裝置的輸出火線。耦合變壓器303的耦合線圈組數(shù)量可以是一個(gè)，兩個(gè)或多個(gè)。此處的耦合變壓器303不是指物理意義上的耦合變壓器，而是指實(shí)現(xiàn)電壓耦合的裝置，因此，耦合變壓器 303可以包括多個(gè)物理意義上的耦合變壓器。逆變器中除逆變器A之外的其他逆變器輸出端分別獨(dú)立閉合連接耦合變壓器被逆變器A的火線連接的耦合線圈組的副邊繞組(“分別獨(dú)立閉合連接”是指其他逆變器輸出端分別與耦合變壓器被逆變器A的火線連接的耦合變壓器303的耦合線圈組的副邊繞組連接成閉合回路，可以是其他逆變器的兩條火線連接該副邊繞組的兩端，也可以是其他逆變器的一條火線和零線連接該副邊繞組的兩端)。
在本發(fā)明的電網(wǎng)模擬裝置的逆變器中，至少一個(gè)逆變器的輸出電壓中包括基波電壓成分，至少一個(gè)逆變器的輸出電壓中包括諧波電壓成分。這樣，通過耦合變壓器303將基波電壓成分與諧波電壓成分耦合，得到帶有基波電壓成分和諧波電壓成分的輸出電壓。電網(wǎng)模擬裝置的輸出端連接待測(cè)設(shè)備304。以下以具體實(shí)施例進(jìn)行說明。實(shí)施例一如圖4所示，本發(fā)明的電網(wǎng)模擬裝置包括兩個(gè)單相逆變器11、12和耦合變壓器13， 耦合變壓器13包括一個(gè)耦合線圈組Ml。逆變器11的輸出火線Ll連接耦合變壓器13的耦合線圈組Ml的原邊繞組一端，耦合線圈組Ml的原邊繞組的另一端連接至電網(wǎng)模擬裝置的輸出火線，連接待測(cè)設(shè)備14的輸入火線L，逆變器12的輸出火線L2和輸出零線N2連接耦合變壓器13的副邊繞組兩端，逆變器11的輸出零線m為電網(wǎng)模擬裝置的輸出零線，連接待測(cè)設(shè)備14的輸入零線N。設(shè)逆變器11和逆變器12的輸出電壓分別為V1、V2，輸出電流分別為II、12，待測(cè)設(shè)備14的電壓和電流分別為Vo、Io，耦合變壓器13的變比為n2 nl=k，忽略耦合變壓器13的漏感和激磁電流，根據(jù)電壓疊加定律及變壓器基本原理可知Vo = Vl+V2/k，Il = Ιο, 12 = Ιο/ko設(shè)電網(wǎng)模擬裝置的輸出容量為200kVA，基波頻率為50Hz，輸出電壓的基波有效值為200V，所需的諧波輸出為2 25 (最高不限于25次，下同)次，其累積幅值不超過基波的10%。電網(wǎng)模擬裝置的輸出電流主要為基波成分，按基波計(jì)算大約為200kVA/200V =IOOOA0假設(shè)逆變器11和逆變器12分別承擔(dān)基波電壓和諧波電壓的輸出，且其輸出電壓均可達(dá)到200V，依據(jù)上述關(guān)系式，選擇k = 10，則11 = Io 1000A, 12 = Io/k = Io/lO ^ IOOAo逆變器11的輸出電流約為1000A，其容量約為200Vxl000A = 200kVA ；逆變器12 的輸出電流約為100A，其容量約為200Vxl00A = 20kVA。這樣，逆變器12的輸出電流和容量均約為逆變器11或整個(gè)電網(wǎng)模擬裝置的1/10倍。同樣，耦合變壓器13的容量可按其原邊繞組計(jì)算如下原邊繞組的電壓降為V2/k = 200V/10 = 20V，原邊電流為I 1000A，其容量約為20V χ 1000A = 20kVA。故耦合變壓器13的容量也約為逆變器11或整個(gè)電網(wǎng)模擬裝置的1/10倍。本實(shí)施例的單相逆變器11、12采用如圖5所示的單相逆變器1000的結(jié)構(gòu)該單相逆變器1000包括直流環(huán)節(jié)1100、單相逆變橋1200和單相濾波器1300，直流環(huán)節(jié)1100包括相串聯(lián)的對(duì)等直流電容組Cdcl和Cdc2，直流環(huán)節(jié)1100兩端連接單相逆變橋1200的輸入端，直流環(huán)節(jié)1100的中點(diǎn)NO同時(shí)連接輸出零線M。單相逆變橋1200包括串聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件Ql和Q2，單相逆變橋1200的中點(diǎn)P連接單相濾波器。單相濾波器1300包括濾波電抗Lf和濾波電容組Cf，其中，濾波電抗Lf 一端連接單相逆變橋1200的中點(diǎn)P、另一端連接濾波電容組Cf和輸出火線Li ；濾波電容組Cf 一端連接濾波電抗Lf和輸出火線Li、另一端連接直流環(huán)節(jié)1100的中點(diǎn)NO和輸出零線Ni。在其他實(shí)施例中，單相逆變器11、12也可以采用如圖7所示的單相逆變器2000的結(jié)構(gòu)該單相逆變器2000包括直流環(huán)節(jié)2100、單相逆變橋2200和單相濾波器2300，直流環(huán)節(jié)2100包括直流電容組Cdc，其兩端連接單相逆變橋2200。單相逆變橋2200包括兩個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂分別由兩個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)器件串聯(lián)構(gòu)成，單相濾波器2300包括濾波電抗Lf 和濾波電容組Cf。單相逆變橋2200的一個(gè)橋臂的中點(diǎn)Pl連接單相濾波器2300中的濾波電抗Lf，另一個(gè)橋臂的中點(diǎn)P2連接單相濾波器2300中的濾波電容Cf和輸出零線M ；單相濾波器2300的濾波電抗Lf 一端連接單相逆變橋的橋臂中點(diǎn)Pl，另一端連接濾波電容組Cf 和輸出火線Li ；濾波電容組Cf 一端連接濾波電抗Lf和輸出火線Li，另一端連接單相逆變橋2200的橋臂中點(diǎn)P2和輸出零線Ni。在其他實(shí)施例中，單相逆變器11、12可以分別采用如圖5所示的單相逆變器1000 的結(jié)構(gòu)(見上述)和如圖7所示的單相逆變器2000的結(jié)構(gòu)(見上述)。單相逆變器11、12可采用的逆變器結(jié)構(gòu)包括但不限于上述單相逆變器1000、單相逆變器2000的逆變器結(jié)構(gòu)。實(shí)施例二如圖6所示，本發(fā)明的電網(wǎng)模擬裝置包括三個(gè)單相逆變器21、22、23和耦合變壓器對(duì)，耦合變壓器M包括兩個(gè)耦合線圈組Ml和M2。逆變器21的輸出火線Ll連接耦合變壓器M兩個(gè)耦合線圈組Ml和M2相互串聯(lián)的原邊繞組nl、n3的一端，相互串聯(lián)的原邊繞組 nl、n3的另一端連接至電網(wǎng)模擬裝置的火線輸出端，連接待測(cè)設(shè)備25的輸入火線L ；逆變器21的輸出零線m為電網(wǎng)模擬裝置的零線輸出端，連接待測(cè)設(shè)備25的輸入零線N。逆變器22的輸出火線L2和輸出零線N2連接耦合線圈組Ml的副邊繞組n2兩端，逆變器23的輸出火線L3和輸出零線Ν3連接耦合線圈組Μ2的副邊繞組η4兩端。設(shè)逆變器21、22、23的輸出電壓分別為VI、V2、V3，輸出電流分別為II、12、13，待測(cè)設(shè)備25的電壓和電流分別為Vo、Io，耦合變壓器M的耦合線圈組Ml的變比為π2 nl =k，耦合線圈組M2的變比為n4 π3 = m,忽略耦合變壓器M的漏感和激磁電流，根據(jù)電壓疊加定律及變壓器基本原理可知=Vo = Vl+V2/k+V3/m, Il = Ιο, 12 = Io/k, 13 = Io/m。設(shè)電網(wǎng)模擬裝置的輸出容量為200kVA，基波頻率為50Hz，輸出電壓的基波有效值為200V。所需諧波輸出為2 25次，其中2 10次的低次諧波的累積幅值不超過基波的 10%,11 25次地高次諧波的的累積幅值不超過基波的5%。電網(wǎng)模擬裝置的輸出電流主要為基波成分，數(shù)值按基波計(jì)算大約為200kVA/200V= IOOOA0假設(shè)逆變器21、22、23分別承擔(dān)基波電壓、2 10次的低次諧波電壓和11 25次的諧波電壓的輸出，且其輸出電壓均可達(dá)到200V，取k = 10，m = 20，依據(jù)上述關(guān)系式可得11 = Io 1000A, 12 = Io/k = Io/lO ^ 100A, 13 = Io/m = Io/20 ^ 50A。逆變器21的輸出電流約為1000A，其容量約為200Vxl000A = 200kVA ；逆變器22 的輸出電流約為100A，其容量約為200Vxl00A = 20kVA ；逆變器23的輸出電流約為50A，其容量約為200Vx50A = 10kVA。這樣，逆變器22的輸出電流和容量均為逆變器21或整個(gè)電網(wǎng)模擬裝置的1/10倍，逆變器23的輸出電流和容量均為逆變器21或整個(gè)電網(wǎng)模擬裝置的 1/20倍。同樣，耦合變壓器M的耦合線圈組Ml的容量可按其原邊繞組計(jì)算如下原邊繞組的電壓降為V2/k = 200V/10 = 20V，原邊電流為Io ^ 1000A，故其容量約為20Vxl000A = 20kVA。故耦合線圈組Ml容量約為逆變器21或整個(gè)電網(wǎng)模擬裝置的1/10倍。耦合線圈組 M2容量可按其原邊繞組計(jì)算如下原邊繞組的電壓降為V3/m = 200V/20 = 10V，原邊電流為Io 1000A，故其容量約為lOVxlOOOA = 10kVA。故耦合線圈組M2容量約為逆變器21 或整個(gè)電網(wǎng)模擬裝置的1/20倍。
本實(shí)施例的單相逆變器21、22、23采用如圖7所示的單相逆變器2000的結(jié)構(gòu)(見上述)。在其他實(shí)施例中，單相逆變器21、22、23可以采用如圖5所示的單相逆變器1000的結(jié)構(gòu)(見上述)。在其他實(shí)施例中，單相逆變器21、22、23可以采用如圖5所示的單相逆變器1000的結(jié)構(gòu)和如圖7所示的單相逆變器2000的結(jié)構(gòu)。單相逆變器21、22、23可采用的逆變器結(jié)構(gòu)包括但不限于上述單相逆變器1000、單相逆變器2000的逆變器結(jié)構(gòu)。在其他實(shí)施例中，電網(wǎng)模擬裝置可以包括耦合變壓器和四個(gè)單相逆變器，耦合變壓器包括三個(gè)耦合線圈組，一個(gè)單相逆變器A的火線連接耦合變壓器三個(gè)耦合線圈組的原邊繞組一端，耦合變壓器原邊繞組的另一端連接至電網(wǎng)模擬裝置的火線輸出端，該單相逆變器A的零線為電網(wǎng)模擬裝置的零線輸出端，除單相逆變器A以外的其他單相逆變器的火線和零線分別獨(dú)立連接耦合變壓器耦合線圈組的副邊繞組。同理，在其他實(shí)施例中，電網(wǎng)模擬裝置可以包括耦合變壓器和N個(gè)單相逆變器，耦合變壓器包括N-I個(gè)耦合線圈組，單相逆變器與耦合變壓器的連接方式如上述。實(shí)施例三如圖8所示，本發(fā)明的電網(wǎng)模擬裝置包括耦合變壓器33和兩個(gè)三相有零線逆變器 31、32。耦合變壓器33包括三個(gè)耦合線圈組M1、M2、M3，在物理上可以采用三個(gè)獨(dú)立的0型鐵芯，也可以采用一個(gè)E型鐵芯。逆變器31的輸出火線L11、L21、L31分別連接耦合變壓器33三個(gè)耦合線圈組Ml、 M2、M3的原邊繞組一端，三個(gè)耦合線圈組M1、M2、M3的原邊繞組另一端分別連接至電網(wǎng)模擬裝置的三條輸出火線，連接待測(cè)設(shè)備34的輸入火線L1、L2、L3，逆變器31的零線附為電網(wǎng)模擬裝置的輸出零線N ；耦合變壓器33三個(gè)耦合線圈組Ml、M2、M3的副邊繞組分別連接在逆變器32的輸出火線L12、L22、L32和輸出零線N2之間。在本實(shí)施例中，逆變器31的輸出火線L11、L21、L31分別連接的耦合線圈組的原邊繞組數(shù)量相等，為對(duì)稱結(jié)構(gòu)。在其他實(shí)施例中，逆變器31的輸出火線L11、L21、L31分別連接的耦合線圈組的原邊繞組數(shù)量可以不相等，為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，也能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明目的。設(shè)逆變器31和逆變器32的輸出相電壓分別為VI、V2，輸出電流分別為II、12，待測(cè)設(shè)備；34的相電壓和電流分別為Vo、Io，耦合變壓器33的變比n2 nl = k，忽略耦合變壓器的漏感和激磁電流，根據(jù)電壓疊加定律及變壓器基本原理可知Vo = Vl+V2/k，Il = Ιο,
12 = Ιο/ko設(shè)電網(wǎng)模擬裝置的輸出容量為600kVA，基波頻率為50Hz，輸出相電壓的基波有效值為400V，所需諧波輸出為2 25次，其累積幅值不超過基波的10%。電網(wǎng)模擬裝置的電流主要為基波成分，數(shù)值按基波計(jì)算大約為600kVA/3/400V = 500A。設(shè)逆變器31和逆變器32分別承擔(dān)基波電壓和諧波電壓的輸出，且其輸出相電壓均可達(dá)到400V，取k = 10，依據(jù)上述關(guān)系式可得11 = Io ^ 500A, 12 = Io/k = Io/lO ^ 50A。逆變器31的輸出電流約為500A，其容量約為400Vx500Ax3 = 600kVA ；逆變器32 的輸出電流約為50A，其容量約為400Vx50Ax3 = 60kVA。這樣，逆變器32的輸出電流和容量均為逆變器31或整個(gè)電網(wǎng)模擬裝置的1/10倍。同樣，耦合變壓器33的一個(gè)耦合線圈組的容量可按其原邊繞組計(jì)算如下原邊繞組的電壓降為V2/k = 400V/10 = 40V，原邊電流為Il 500A，故其容量約為40Vx500A = 20kVA，故耦合變壓器三個(gè)耦合線圈組Ml、M2、M3 的累積容量也約為逆變器31或整個(gè)電網(wǎng)模擬裝置的1/10倍。
在本實(shí)施例中，三相有零線逆變器31、32采用如圖9所示的三相有零線逆變器結(jié)構(gòu)，該三相有零線逆變器3000包括直流環(huán)節(jié)3100、三相逆變橋3200和三相濾波器3300，直流環(huán)節(jié)3100包括相串聯(lián)的對(duì)等直流電容組Cdcl和Cdc2，直流環(huán)節(jié)3100的兩端連接三相逆變橋3200的輸入端，直流環(huán)節(jié)3100的中點(diǎn)NO連接輸出零線Ni。三相逆變橋3200包括三個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂分別由兩個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)器件串聯(lián)構(gòu)成，三相濾波器3300包括濾波電抗Lfl、Lf2、Lf3和濾波電容組Cfl、Cf2、Cf3，三相逆變橋3200三個(gè)橋臂的中點(diǎn)PI、P2、P3 分別連接三相濾波器中的濾波電抗Lfl、Lf2、Lf3。三相濾波器3300的濾波電抗Lfl、Lf2、 Lf3—端分別連接三相逆變橋3200的中點(diǎn)P1、P2、P3，另一端分別連接濾波電容組Cfl、Cf2、 Cf3和輸出火線Lli、L2i、L3i ；濾波電容組Cf 1、Cf2、Cf3 —端分別連接濾波電抗Lf 1、Lf2、 Lf3和輸出火線L1 i、L2i、L3i，另一端連接直流環(huán)節(jié)中3100的中點(diǎn)NO和輸出零線Ni。在其他實(shí)施例中，三相有零線逆變器32可以采用三個(gè)單相逆變器來代替，采用的單相逆變器采用如圖5所示的單相逆變器1000的結(jié)構(gòu)(見上述)，也可以采用如圖7所示的單相逆變器2000的結(jié)構(gòu)(見上述)，或既采用如圖5所示的單相逆變器1000的結(jié)構(gòu)也采用如圖7所示的單相逆變器2000的結(jié)構(gòu)，均能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明目的。采用的單相逆變器結(jié)構(gòu)包括但不限于上述單相逆變器1000、單相逆變器2000的逆變器結(jié)構(gòu)。在其他實(shí)施例中，三相有零線逆變器32可以采用如圖11所示的三相無零線逆變器結(jié)構(gòu)代替，此時(shí)，耦合變壓器33的三個(gè)耦合線圈組M1、M2、M3的副邊繞組分別連接在三相無零線逆變器的輸出火線L12/L22，L22/L32和L32/L12之間。如圖11所示，三相無零線逆變器4000包括直流環(huán)節(jié)4100、三相逆變橋4200和三相濾波器4300，直流環(huán)節(jié)4100包括直流電容組Cdc，其兩端連接三相逆變橋4200，三相逆變橋4200包括三個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂由兩個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)器件串聯(lián)構(gòu)成，三相濾波器4300 包括濾波電抗Lfl、Lf2、Lf3和濾波電容組Cfl、Cf2、Cf3，三相逆變橋4200三個(gè)橋臂的中點(diǎn) P1、P2、P3分別連接三相濾波器4300的濾波電抗Lfl、Lf2、Lf3 ；三相濾波器4300的濾波電抗Lf 1、Lf2、Lf3 一端分別連接三相逆變橋4200的中點(diǎn)PI、P2、P3，另一端分別連接濾波電容組Cfl、Cf2、Cf3和輸出火線Lli、L2i、L3i ；濾波電容組Cfl、Cf2、Cf3分別跨接在輸出火線 Lli/L2i、L2i/L3i、L3i/Lli 之間。實(shí)施例四如圖10所示，本發(fā)明的電網(wǎng)模擬裝置包括耦合器變壓器43和兩個(gè)三相無零線逆變器41、42。耦合變壓器43包括三個(gè)耦合線圈組M1、M2、M3，在物理上可以采用三個(gè)獨(dú)立的 0型鐵芯，也可以采用一個(gè)E型鐵芯。其中，逆變器41的輸出火線L11、L21、L31分別連接耦合變壓器43的耦合線圈組 M1、M2、M3的原邊繞組的一端，三個(gè)耦合線圈組M1、M2、M3的原邊繞組另一端分別連接至電網(wǎng)模擬裝置的三條輸出火線，分別連接待測(cè)設(shè)備44的輸入火線L1、L2、L3 ；耦合線圈組Ml、 M2、M3的副邊繞組分別連接在逆變器42的輸出火線L12/L22，L22/L32和L32/L12之間。設(shè)逆變器411和逆變器42的輸出線電壓分別為V1、V2，輸出電流分別為11、12，待測(cè)設(shè)備44的線電壓和電流分別為Vo和Io，設(shè)耦合變壓器43的變比為n2 nl = k，忽略耦合變壓器的漏感和激磁電流，以L1_L2之間的線電壓為例，根據(jù)電壓疊加定律及變壓器基本原理可得Vo—L1—L2 = VI—L1—L2+V2—L1—L2/k_V2—L2—L3/k
= VIlll2+ (V2—L1—L2-V2—L2—L3) /kIl = Ιο, 12 = Io/k這里，V2 u L2-V2』2 u與線電壓V2 U』2、V2』2 ω的關(guān)系有如線電壓和相電壓的關(guān)系， 故在有效值上一般會(huì)大于線電壓V2—u^及u的有效值。這樣，從容量設(shè)計(jì)角度，可根據(jù)以下關(guān)系式來設(shè)計(jì)逆變器42輸出電壓的有效值Vo <= Vl+V2/k設(shè)電網(wǎng)模擬裝置的輸出容量為600kVA，基波頻率為50Hz，輸出線電壓的基波有效值為690V，所需諧波輸出為2 25次，其中2 7次諧波的累積幅值不超過基波的10%， 8 25次諧波的累積幅值不超過基波的5%。電網(wǎng)模擬裝置的輸出電流主要為基波成分， 數(shù)值按基波計(jì)算大約為600kVA/l. 732/690V = 502A。設(shè)逆變器41承擔(dān)基波電壓及2 7 次的低次諧波電壓的輸出，且其輸出線電壓可達(dá)到690V ；逆變器42承擔(dān)8 25次的高次諧波電壓的輸出，且其輸出線電壓均可達(dá)到345V，取k = 10，依據(jù)上述關(guān)系式可得V2/k = 345/10 = 690x5%= Vlx5%Il = Io ^ 502A ；12 = Io/k = Io/lO ^ 50A逆變器41的輸出電流約為502A，其容量約為690Vx502Axl. 732 = 600kVA ；逆變器 42的輸出電流約為50A，其容量約為345Vx50Axl. 732 = 30kVA。這樣，逆變器42的輸出電流約為逆變器41或整個(gè)電網(wǎng)模擬裝置的1/10倍，其輸出容量約為逆變器41或整個(gè)電網(wǎng)模擬裝置的1/20倍。同樣，耦合變壓器43的容量可按其原邊繞組計(jì)算如下原邊繞組的電壓降為 V1/1. 732x5%= 690/1. 732x 5%= 20V，原邊電流為 Il ^ 502A，故其容量約為 20Vx502A =10kVA。故耦合變壓器43的累積容量為逆變器41或整個(gè)電網(wǎng)模擬裝置的1/20倍。在本實(shí)施例中，三相無零線逆變器41、42采用如圖11所示的三相無零線逆變器 4000的逆變器結(jié)構(gòu)(見上述)，在其他實(shí)施例中，三相無零線逆變器42可以采用如圖9所示的三相有零線逆變器結(jié)構(gòu)代替，此時(shí)，耦合變壓器43的三個(gè)耦合線圈組M1、M2、M3的副邊繞組分別連接在三相有零線逆變器的輸出火線L12、L22和L32與零線N2之間。 在其他實(shí)施例中，三相無零線逆變器42可以采用三個(gè)單相逆變器代替，采用的單相逆變器采用如圖5所示的單相逆變器1000的結(jié)構(gòu)(見上述)，也可以采用如圖7所示的單相逆變器2000的結(jié)構(gòu)(見上述)，或既采用如圖5所示的單相逆變器1000的結(jié)構(gòu)也采用如圖7所示的單相逆變器2000的結(jié)構(gòu)，均能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明目的。采用的單相逆變器結(jié)構(gòu)包括但不限于上述單相逆變器1000、單相逆變器2000的逆變器結(jié)構(gòu)。在上述各實(shí)施例中，各逆變器的開關(guān)頻率可以采用相同頻率，也可以采用不同頻率，均能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明目的。采用不同開關(guān)頻率時(shí)，比如主要輸出基波或低次諧波電壓成分的逆變器采用較低的開關(guān)頻率，有利于降低其開關(guān)損耗，從而降低整個(gè)電網(wǎng)模擬裝置的制造難度和制造成本，滿足大容量電網(wǎng)模擬裝置的要求。在上述各實(shí)施例中，各逆變器的直流輸入可以是完全獨(dú)立的，也可以全部共用 (即所有逆變器共用同一直流輸入)，或者部分共用(即部分逆變器共用同一直流輸入)，如圖12至14所示。在上述各實(shí)施例中，在控制方式上，各逆變器可以采用各自獨(dú)立的控制器進(jìn)行分別控制，也可以全部或部分采用同一套控制器進(jìn)行統(tǒng)一控制，如圖15至17所示。當(dāng)采用多套控制器時(shí)，一般還需在多套控制器之間設(shè)置通訊協(xié)調(diào)裝置。在上述各實(shí)施例中，所對(duì)應(yīng)的控制器的物理實(shí)現(xiàn)可采用模擬電路、數(shù)字電路或處理器；所對(duì)應(yīng)的控制器的控制模式可以采用開環(huán)控制，或者閉環(huán)控制，或者部分采用開環(huán)控制，部分采用閉環(huán)控制，如圖18至20所示。 在上述各實(shí)施例中，電網(wǎng)模擬裝置采用多個(gè)逆變器以及耦合變壓器，可依據(jù)輸出電壓中不同頻率成分的比例要求，設(shè)置不同容量的逆變器，且各逆變器可采用不同的開關(guān)頻率和濾波器，在保障各自輸出性能的前提下，可有效地降低開關(guān)損耗和制造成本，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)電網(wǎng)模擬裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
權(quán)利要求
1.一種電網(wǎng)模擬裝置，其特征在于，包括耦合變壓器和至少兩個(gè)逆變器；一個(gè)所述逆變器A的輸出火線分別獨(dú)立連接所述耦合變壓器的耦合線圈組的原邊繞組的一端，被連接原邊繞組或被連接的相互串聯(lián)的原邊繞組的另一端連接至所述電網(wǎng)模擬裝置的輸出火線；其他所述逆變器的輸出端分別獨(dú)立閉合連接所述耦合變壓器被所述逆變器A的火線連接的所述耦合線圈組的副邊繞組；在所述逆變器中，至少一個(gè)逆變器的輸出電壓中包括基波電壓成分，至少一個(gè)逆變器的輸出電壓中包括諧波電壓成分。
2.如權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)模擬裝置，其特征在于，所述逆變器為單相逆變器，所述逆變器A的輸出火線連接所述耦合變壓器的耦合線圈組的原邊繞組一端，被連接原邊繞組或被連接的相互串聯(lián)的原邊繞組的另一端連接至所述電網(wǎng)模擬裝置的輸出火線，所述逆變器 A的輸出零線連接至所述電網(wǎng)模擬裝置的輸出零線；其他所述逆變器的輸出火線和輸出零線分別獨(dú)立連接所述耦合變壓器被所述逆變器A 的火線連接的所述耦合線圈組的副邊繞組的兩端。
3.如權(quán)利要求2所述的電網(wǎng)模擬裝置，其特征在于，所述逆變器A的火線連接的所述耦合變壓器的耦合線圈組的數(shù)量為一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或多個(gè)，連接被所述逆變器A連接的所述耦合線圈組的副邊繞組的其他所述逆變器的數(shù)量對(duì)應(yīng)為一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或?qū)?yīng)的多個(gè)。
4.如權(quán)利要求2所述的電網(wǎng)模擬裝置，其特征在于，所述逆變器包括直流環(huán)節(jié)、單相逆變橋和單相濾波器。
5.如權(quán)利要求4所述的電網(wǎng)模擬裝置，其特征在于，所述逆變器采用逆變器結(jié)構(gòu)一， 該逆變器結(jié)構(gòu)一包括所述直流環(huán)節(jié)包括串聯(lián)的兩組對(duì)等的直流電容組，所述單相逆變橋包括兩個(gè)串聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件，所述單相濾波器包括濾波電抗和濾波電容組；所述直流環(huán)節(jié)兩端連接所述單相逆變橋輸入端，所述直流環(huán)節(jié)的中點(diǎn)連接輸出零線，所述單相逆變橋的中點(diǎn)連接所述單相濾波器，所述濾波電抗一端連接所述單相逆變橋的中點(diǎn)、另一端連接所述濾波電容組和輸出火線，所述濾波電容組一端連接所述濾波電抗和所述輸出火線，另一端連接所述直流環(huán)節(jié)中點(diǎn)和所述輸出零線；或所述逆變器采用逆變器結(jié)構(gòu)二，該逆變器結(jié)構(gòu)二包括所述直流環(huán)節(jié)包括直流電容組，所述單相逆變橋包括兩個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂包括兩個(gè)相串聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件，所述單相濾波器包括濾波電抗和濾波電容組；所述直流環(huán)節(jié)兩端連接所述單相逆變橋輸入端， 所述單相逆變橋一個(gè)橋臂的中點(diǎn)連接所述濾波電抗、另一個(gè)橋臂的中點(diǎn)連接所述濾波電容和輸出零線，所述濾波電抗一端連接所述單相逆變橋一個(gè)橋臂的中點(diǎn)，另一端連接濾波電容組和輸出火線，所述濾波電容組一端連接該濾波電抗和所述輸出火線，另一端連接所述單相逆變橋的另一個(gè)橋臂的中點(diǎn)和所述輸出零線；或所述逆變器采用逆變器結(jié)構(gòu)一和逆變器結(jié)構(gòu)二。
6.如權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)模擬裝置，其特征在于，所述逆變器A為三相逆變器，該逆變器A的各條火線分別獨(dú)立連接所述耦合變壓器的耦合線圈組的原邊繞組的一端，被連接原邊繞組或被連接的相互串聯(lián)的原邊繞組的另一端連接至所述電網(wǎng)模擬裝置的輸出火線， 所述逆變器A的輸出零線連接至所述電網(wǎng)模擬裝置的輸出零線。
7.如權(quán)利要求6所述的電網(wǎng)模擬裝置，其特征在于，所述逆變器A采用逆變器結(jié)構(gòu)三，該逆變器結(jié)構(gòu)三包括直流環(huán)節(jié)、三相逆變橋和三相濾波器，所述直流環(huán)節(jié)包括串聯(lián)的兩組對(duì)等的直流電容組，所述三相逆變橋包括三個(gè)橋臂，每個(gè)所述橋壁包括兩個(gè)串聯(lián)的功率半 導(dǎo)體開關(guān)器件，所述三相濾波器包括三個(gè)濾波電抗組和三個(gè)濾波電容組，所述直流環(huán)節(jié)兩端連接所述三相逆變橋輸入端，所述直流環(huán)節(jié)的中點(diǎn)連接輸出零線，所述三相逆變橋三個(gè)橋臂的中點(diǎn)分別獨(dú)立連接所述三相濾波器中的濾波電抗組，所述三個(gè)濾波電抗組一端分別單獨(dú)連接所述三相逆變橋的中點(diǎn)、另一端分別單獨(dú)連接所述濾波電容組和輸出火線，所述三個(gè)濾波電容組一端分別單獨(dú)連接所述濾波電抗組和輸出火線、另一端連接所述直流環(huán)節(jié)中點(diǎn)和輸出零線；其他所述逆變器采用逆變器結(jié)構(gòu)一，該逆變器結(jié)構(gòu)一包括直流環(huán)節(jié)、單相逆變橋和單相濾波器，所述直流環(huán)節(jié)包括串聯(lián)的兩組對(duì)等的直流電容組，所述單相逆變橋包括兩個(gè)串聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件，所述單相濾波器包括濾波電抗和濾波電容組；所述直流環(huán)節(jié)兩端連接所述單相逆變橋輸入端，所述直流環(huán)節(jié)的中點(diǎn)連接輸出零線，所述單相逆變橋的中點(diǎn)連接所述單相濾波器，所述濾波電抗一端連接所述單相逆變橋的中點(diǎn)、另一端連接所述濾波電容組和輸出火線，所述濾波電容組一端連接所述濾波電抗和所述輸出火線，另一端連接所述直流環(huán)節(jié)中點(diǎn)和所述輸出零線；或其他所述逆變器采用逆變器結(jié)構(gòu)二，該逆變器結(jié)構(gòu)二包括直流環(huán)節(jié)、單相逆變橋和單相濾波器，所述直流環(huán)節(jié)包括直流電容組，所述單相逆變橋包括兩個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂包括兩個(gè)相串聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件，所述單相濾波器包括濾波電抗和濾波電容組；所述直流環(huán)節(jié)兩端連接所述單相逆變橋輸入端，所述單相逆變橋一個(gè)橋臂的中點(diǎn)連接所述濾波電抗、另一個(gè)橋臂的中點(diǎn)連接所述濾波電容和輸出零線，所述濾波電抗一端連接所述單相逆變橋一個(gè)橋臂的中點(diǎn)，另一端連接濾波電容組和輸出火線，所述濾波電容組一端連接該濾波電抗和所述輸出火線，另一端連接所述單相逆變橋的另一個(gè)橋臂的中點(diǎn)和所述輸出零線.一入 ，或其他所述逆變器采用所述逆變器結(jié)構(gòu)一和所述逆變器結(jié)構(gòu)二；或其他所述逆變器采用所述逆變器結(jié)構(gòu)三；或其他所述逆變器采用所述逆變器結(jié)構(gòu)四，該逆變器結(jié)構(gòu)四包括直流環(huán)節(jié)、三相逆變橋和三相濾波器，所述直流環(huán)節(jié)包括直流電容組，所述三相逆變橋包括三個(gè)橋臂，每個(gè)所述橋壁包括兩個(gè)串聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件，所述三相濾波器包括三個(gè)濾波電抗組和三個(gè)濾波電容組，所述直流環(huán)節(jié)兩端連接所述三相逆變橋輸入端，所述三相逆變橋三個(gè)橋臂的中點(diǎn)分別獨(dú)立連接所述三相濾波器中的濾波電抗組，所述三個(gè)濾波電抗組一端分別單獨(dú)連接所述三相逆變橋的中點(diǎn)、另一端分別單獨(dú)連接輸出火線，所述三個(gè)濾波電容組分別單獨(dú)跨接在所述輸出火線輸上。
8.如權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)模擬裝置，其特征在于，所述逆變器A為三相逆變器，該逆變器A的火線分別獨(dú)立連接所述耦合變壓器的耦合線圈組的原邊繞組的一端，被連接原邊繞組或被連接的相互串聯(lián)的原邊繞組的另一端連接至所述電網(wǎng)模擬裝置的輸出火線。
9.如權(quán)利要求8所述的電網(wǎng)模擬裝置，其特征在于，所述逆變器A采用逆變器結(jié)構(gòu)四， 該逆變器結(jié)構(gòu)四包括直流環(huán)節(jié)、三相逆變橋和三相濾波器，所述直流環(huán)節(jié)包括直流電容組， 所述三相逆變橋包括三個(gè)橋臂，每個(gè)所述橋壁包括兩個(gè)串聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件，所述三相濾波器包括三個(gè)濾波電抗組和三個(gè)濾波電容組，所述直流環(huán)節(jié)兩端連接所述三相逆變橋輸入端，所述三相逆變橋三個(gè)橋臂的中點(diǎn)分別獨(dú)立連接所述三相濾波器中的濾波電抗組，所述三個(gè)濾波電抗組一端分別單獨(dú)連接所述三相逆變橋的中點(diǎn)、另一端分別單獨(dú)連接輸出火線，所述三個(gè)濾波電容組分別單獨(dú)跨接在所述輸出火線上；其他所述逆變器采用逆變器結(jié)構(gòu)一，該逆變器結(jié)構(gòu)一包括直流環(huán)節(jié)、單相逆變橋和單相濾波器，所述直流環(huán)節(jié)包括串聯(lián)的兩組對(duì)等的直流電容組，所述單相逆變橋包括兩個(gè)串聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件，所述單相濾波器包括濾波電抗和濾波電容組；所述直流環(huán)節(jié)兩端連接所述單相逆變橋輸入端，所述直流環(huán)節(jié)的中點(diǎn)連接輸出零線，所述單相逆變橋的中點(diǎn)連接所述單相濾波器，所述濾波電抗一端連接所述單相逆變橋的中點(diǎn)、另一端連接所述濾波電容組和輸出火線，所述濾波電容組一端連接所述濾波電抗和所述輸出火線，另一端連接所述直流環(huán)節(jié)中點(diǎn)和所述輸出零線；或其他所述逆變器采用逆變器結(jié)構(gòu)二，該逆變器結(jié)構(gòu)二包括直流環(huán)節(jié)、單相逆變橋和單相濾波器，所述直流環(huán)節(jié)包括直流電容組，所述單相逆變橋包括兩個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂包括兩個(gè)相串聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件，所述單相濾波器包括濾波電抗和濾波電容組；所述直流環(huán)節(jié)兩端連接所述單相逆變橋輸入端，所述單相逆變橋一個(gè)橋臂的中點(diǎn)連接所述濾波電抗、另一個(gè)橋臂的中點(diǎn)連接所述濾波電容和輸出零線，所述濾波電抗一端連接所述單相逆變橋一個(gè)橋臂的中點(diǎn)，另一端連接濾波電容組和輸出火線，所述濾波電容組一端連接該濾波電抗和所述輸出火線，另一端連接所述單相逆變橋的另一個(gè)橋臂的中點(diǎn)和所述輸出零線. 或其他所述逆變器采用所述逆變器結(jié)構(gòu)一和所述逆變器結(jié)構(gòu)二； 或其他所述逆變器采用所述逆變器結(jié)構(gòu)四；或其他所述逆變器采用所述逆變器結(jié)構(gòu)三，該逆變器結(jié)構(gòu)三包括直流環(huán)節(jié)、三相逆變橋和三相濾波器，所述直流環(huán)節(jié)包括串聯(lián)的兩組對(duì)等的直流電容組，所述三相逆變橋包括三個(gè)橋臂，每個(gè)所述橋壁包括兩個(gè)串聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件，所述三相濾波器包括三個(gè)濾波電抗組和三個(gè)濾波電容組，所述直流環(huán)節(jié)兩端連接所述三相逆變橋輸入端，所述直流環(huán)節(jié)的中點(diǎn)連接輸出零線，所述三相逆變橋三個(gè)橋臂的中點(diǎn)分別獨(dú)立連接所述三相濾波器中的濾波電抗組，所述三個(gè)濾波電抗組一端分別單獨(dú)連接所述三相逆變橋的中點(diǎn)、另一端分別單獨(dú)連接所述濾波電容組和輸出火線，所述三個(gè)濾波電容組一端分別單獨(dú)連接所述濾波電抗組和輸出火線、另一端連接所述直流環(huán)節(jié)中點(diǎn)和輸出零線。
10.如權(quán)利要求1至9之一所述的電網(wǎng)模擬裝置，其特征在于，所述逆變器的開關(guān)頻率至少為兩種頻率。
全文摘要
一種電網(wǎng)模擬裝置，包括耦合變壓器和至少兩個(gè)逆變器；一個(gè)逆變器A的輸出火線分別獨(dú)立連接耦合變壓器的耦合線圈組的原邊繞組的一端，被連接原邊繞組或被連接相互串聯(lián)的原邊繞組的另一端連接至電網(wǎng)模擬裝置的輸出火線；其他逆變器的輸出端分別獨(dú)立閉合連接耦合變壓器被逆變器A的火線連接的耦合線圈組的副邊繞組；在逆變器中，至少一個(gè)逆變器的輸出電壓中包括基波電壓成分，至少一個(gè)逆變器的輸出電壓中包括諧波電壓成分。本發(fā)明顯著降低逆變器的開關(guān)損耗和制造成本，降低耦合變壓器的制造成本，從而有效地降低包含諧波電壓成分輸出的電網(wǎng)模擬裝置的制造難度和制造成本，滿足大容量電網(wǎng)模擬裝置的要求。
文檔編號(hào)H02M7/48GK102185337SQ201110116468
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月6日
發(fā)明者周黨生, 王云杰, 盛小軍 申請(qǐng)人:深圳市禾望電氣有限公司