電壓擾動發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種電壓擾動發(fā)生器，包括：不可控整流電路，用于對輸入的交流電進行整流并輸出整流后的直流電；升壓電路，用于將所述整流后的直流電升壓至預(yù)定電壓；控制電路，用于根據(jù)輸入的參數(shù)生成控制信號；逆變電路，用于接收所述升壓電路輸出的預(yù)定電壓，并根據(jù)所述控制電路輸出的控制信號輸出預(yù)定信號以模擬電網(wǎng)電壓各種故障。本發(fā)明提供的電壓擾動發(fā)生器具有控制簡單、無級調(diào)控、精度高、靈活性高、體積小、成本低等特點，便于使用。
【專利說明】
電壓擾動發(fā)生器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自動化【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種電壓擾動發(fā)生器。

【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)美國電科院的統(tǒng)計90%的電能質(zhì)量問題由電壓暫降和電壓暫升造成，其中電壓暫降是主要事故原因。目前，國內(nèi)外針對電壓暫降和電壓暫升展開了研究，但由于電網(wǎng)故障的不可控性，因此必須有專門的設(shè)備用于測試用電系統(tǒng)在電壓擾動發(fā)生時的穿越能力，用于模擬電壓擾動的發(fā)生，并測試各系統(tǒng)在電壓擾動發(fā)生時的工作狀態(tài)，提前做好措施預(yù)防事故的發(fā)生。
[0003]目前，電壓擾動發(fā)生器的研制大多集中在暫降發(fā)生器上，而暫升發(fā)生器主要采用變壓器方式，即變壓器作為暫升發(fā)生器，變壓器占用體積大，且隨著電壓擾動發(fā)生器所需輸出的功率的增大，所需的變壓器的體積也隨之增大，這便不利于電壓擾動發(fā)生器的小型化發(fā)展，同時，變壓器工作的過程中不能實現(xiàn)電壓的無級調(diào)控，電壓變化切換時間長，靈敏度低，這便導(dǎo)致了集成后的電壓擾動發(fā)生器的靈敏度低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為此，本發(fā)明所要解決的是現(xiàn)有電壓擾動發(fā)生器體積大、靈敏度低的技術(shù)問題，為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0005]一種電壓擾動發(fā)生器，包括:
[0006]不可控整流電路，用于對輸入的交流電進行整流并輸出整流后的直流電；
[0007]升壓電路，用于將所述整流后的直流電升壓至預(yù)定電壓；
[0008]控制電路，用于根據(jù)輸入的參數(shù)生成控制信號；
[0009]逆變電路，用于接收所述升壓電路輸出的預(yù)定電壓，并根據(jù)所述控制電路輸出的控制信號輸出預(yù)定信號以模擬電網(wǎng)電壓各種故障。
[0010]所述的電壓擾動發(fā)生器，所述不可控整流電路采用三相不可控全橋整流電路。
[0011 ] 所述的電壓擾動發(fā)生器，所述升壓電路為BOOST升壓電路，所述BOOST升壓電路包括:電感L、IGBT TUIGBT T2和電容C3，其中，
[0012]所述電感L的第一端作為BOOST升壓電路的輸入端，第二端連接所述IGBT Tl的發(fā)射極與所述IGBT T2的集電極；
[0013]IGBT Tl的柵極連接觸發(fā)驅(qū)動電路，IGBT Tl的集電極連接所述電容C3的一端且作為BOOST升壓電路的輸出端，IGBT Tl的發(fā)射極連接IGBT T2的集電極；
[0014]IGBT T2的柵極連接觸發(fā)驅(qū)動電路，IGBT T2的發(fā)射極連接所述電容C3的另一端。
[0015]所述的電壓擾動發(fā)生器，所述控制電路包括:
[0016]分解單元，用于將所述輸入的參數(shù)分解為各序故障電壓特征值，其中所述輸入的參數(shù)包括故障電壓特征值、電壓暫降時間和電壓暫降類型，或者電壓暫升時間和電壓暫升類型；
[0017]坐標變換單元，用于將所述各序故障電壓特征值通過abc三相靜止坐標系變換到dqO同步旋轉(zhuǎn)坐標系，并在dqO同步旋轉(zhuǎn)坐標系下完成復(fù)合運算；
[0018]控制信號生成單元，將經(jīng)復(fù)合運算后的所述各序故障電壓特征值，通過dqO-abc變換生成控制所述逆變電路工作的控制信號，其中所述控制信號為空間矢量脈寬調(diào)制信號。
[0019]所述的電壓擾動發(fā)生器，所述逆變電路采用三相電壓型橋式逆變電路。
[0020]所述的電壓擾動發(fā)生器，還包括:
[0021 ] 限流電路，用于對所述不可控整流電路輸出的整流后的直流電進行限流；和
[0022]濾波電路，用于對所述限流電路輸出的經(jīng)限流的直流電進行濾波并將濾波后的直流電輸出至所述升壓電路。
[0023]所述的電壓擾動發(fā)生器，還包括:保護電路，用于將所述輸入的交流電、所述不可控整流電路、所述升壓電路和所述逆變電路中的至少一個輸出的電壓值和/或電流值輸入到所述控制電路，所述控制電路還用于將所輸入的電壓值和/或電流值與預(yù)設(shè)閾值進行比較，當所輸入的電壓值大于或小于所述預(yù)設(shè)閾值時，所述控制電路不輸出所述控制信號，當所輸入的電流值大于所述預(yù)設(shè)閾值時，所述控制電路不輸出所述控制信號。
[0024]所述的電壓擾動發(fā)生器，還包括:保護電路，用于將所述輸入的交流電、所述不可控整流電路、所述升壓電路、所述限流電路、所述濾波電路和所述逆變電路中的至少一個輸出的電壓值和/或電流值輸入到所述控制電路，所述控制電路還用于將所輸入的電壓值和/或電流值與預(yù)設(shè)閾值進行比較，當所輸入的電壓值大于或小于所述預(yù)設(shè)閾值時，所述控制電路不輸出所述控制信號，當所輸入的電流值大于所述預(yù)設(shè)閾值時，所述控制電路不輸出所述控制信號。
[0025]所述的電壓擾動發(fā)生器，所述保護電路包括:
[0026]采集單元，用于采集被檢測電路中的電壓值和/或電流值；
[0027]比例運算單元，用于將所述采集單元采集到的所述電壓值和/或電流值轉(zhuǎn)換為一定比例的電壓值；
[0028]濾波單元，用于將比例運算單元輸出的電壓信號，進行濾波處理；
[0029]限幅輸出單元，用于將濾波單元輸出的電壓信號的大小限制至預(yù)定范圍后輸出至所述控制電路。
[0030]本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點:
[0031]本發(fā)明提供的一種電壓擾動發(fā)生器，在不可控整流電路和逆變電路之間設(shè)置升壓電路，使得本發(fā)明提供的一種電壓擾動發(fā)生器可模擬電壓中斷、暫升、暫降等組合故障情況，即能模擬電網(wǎng)的全部故障情況；同時，相對于利用安裝在交流側(cè)的變壓器來進行升壓的方式，本發(fā)明在直流側(cè)設(shè)置升壓電路，在同樣輸出容量情況下占用體積小，電壓在量程范圍內(nèi)可實現(xiàn)無級高精度變化，電壓由穩(wěn)態(tài)至?xí)簯B(tài)切換時間可達到微秒級；此外，本發(fā)明中整流電路采用不可控整流電路，控制算法簡單，發(fā)熱量低，不需要與后級的逆變電路進行協(xié)調(diào)控制，且不可控整流電路的硬件成本低。本發(fā)明提供的電壓擾動發(fā)生器具有控制簡單、無級調(diào)控、精度高、靈活性高、體積小、成本低等特點，便于使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明，其中
[0033]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的電壓擾動發(fā)生器的示意圖；
[0034]圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的電壓擾動發(fā)生器中的升壓電路的示意圖；
[0035]圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的電壓擾動發(fā)生器中的控制電路的示意圖；
[0036]圖4是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的電壓擾動發(fā)生器的示意圖；
[0037]圖5A-5E是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的電壓擾動發(fā)生器的示意圖；
[0038]圖6是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的電壓擾動發(fā)生器中的一種保護電路的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0039]圖7是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的電壓擾動發(fā)生器中的一種保護電路的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0040]圖8是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的電壓擾動發(fā)生器中的一種保護電路的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0041]圖9是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的電壓擾動發(fā)生器的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0042]附圖標記:11_不可控整流電路，12-升壓電路，13-控制電路，14-逆變電路，15-限流電路，16-濾波電路，17-保護電路，131-分解單元，132-坐標變換單元，133-控制信號生成單元，

【具體實施方式】
[0043]實施例1
[0044]參見圖1所示，作為本發(fā)明一個實施例的電壓擾動發(fā)生器，包括:
[0045]不可控整流電路11，用于對輸入的交流電進行整流并輸出整流后的直流電；升壓電路12，用于將所述整流后的直流電升壓至預(yù)定電壓；控制電路13，用于根據(jù)輸入的參數(shù)生成控制信號；逆變電路14，用于接收所述升壓電路12輸出的預(yù)定電壓，并根據(jù)所述控制電路13輸出的控制信號輸出預(yù)定信號以模擬電網(wǎng)電壓各種故障。
[0046]本實施例提供的電壓擾動發(fā)生器，在不可控整流電路11和逆變電路14之間設(shè)置有升壓電路12，該電壓擾動發(fā)生器可模擬電壓中斷、暫升、暫降等組合故障情況，即能模擬電網(wǎng)的全部故障情況；同時，相對于利用安裝在交流側(cè)的變壓器來進行升壓的方式，本實施例在直流側(cè)設(shè)置升壓電路12，在同樣輸出容量情況下占用體積小，電壓在量程范圍內(nèi)可實現(xiàn)無級高精度變化，電壓由穩(wěn)態(tài)至?xí)簯B(tài)切換時間可達到微秒級；此外，本實施例中整流電路采用不可控整流電路11，控制算法簡單，發(fā)熱量低，不需要與后級的逆變電路14進行協(xié)調(diào)控制，且不可控整流電路11的硬件成本低。本發(fā)明提供的電壓擾動發(fā)生器具有控制簡單、無級調(diào)控、精度高、靈活性高、體積小、成本低等特點，便于使用。
[0047]優(yōu)選地，所述不可控整流電路11可以采用三相不可控全橋整流電路，所述三相不可控全橋整流電路在圖9中示出，所述三相不可控全橋整流電路具體包括:二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5以及二極管D6，其中，二極管Dl、二極管D3和二極管D5的陽極均相連；二極管D2、二極管D4和二極管D6的陰極均相連；二極管Dl的陰極與二極管D2的陽極相連，二極管D3的陰極與二極管D4的陽極相連，二極管D5的陰極與二極管D4的陽極相連。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，采用現(xiàn)有其他不可控整流電路也是可行的，只要能實現(xiàn)對輸入的交流電進行整流并輸出整流后的直流電即可。
[0048]優(yōu)選地，根據(jù)本實施例的升壓電路12可以為BOOST升壓電路。如圖2所示，所述BOOST升壓電路包括:電感L、IGBT TUIGBT T2和電容C3，其中，所述電感L的第一端作為BOOST升壓電路的輸入端，第二端連接所述IGBT Tl的發(fā)射極與所述IGBT T2的集電極；IGBT Tl的柵極連接觸發(fā)驅(qū)動電路，IGBT Tl的集電極連接所述電容C3的一端且作為BOOST升壓電路的輸出端，IGBT Tl的發(fā)射極連接IGBT T2的集電極；IGBT T2的柵極連接觸發(fā)驅(qū)動電路，IGBT T2的發(fā)射極連接所述電容C3的另一端。實際使用中，根據(jù)所需要升壓至的預(yù)定電壓的大小，通過觸發(fā)驅(qū)動電路控制IGBT Tl和IGBT T2的開通和關(guān)斷。所述IGBT還可以為MOSFET等電力電子器件。
[0049]由于專用升壓芯片內(nèi)部開關(guān)管的限制，很難做到大功率升壓變換，在實際應(yīng)用時受到很大限制，且專用升壓芯片的價格昂貴。而BOOST升壓電路外接開關(guān)管，外接開關(guān)管的選擇余地很大，所以只需選擇合適的控制芯片便可方便且經(jīng)濟的設(shè)計出大功率輸出的直流升壓電路。
[0050]優(yōu)選地，如圖3所示，根據(jù)本實施例的所述控制電路13可以包括:分解單元131，用于將所述輸入的參數(shù)分解為各序故障電壓特征值，其中所述輸入的參數(shù)包括故障電壓特征值、電壓暫降時間和電壓暫降類型，或者電壓暫升時間和電壓暫升類型；坐標變換單元132，用于將所述各序故障電壓特征值通過abc三相靜止坐標系變換到dqO同步旋轉(zhuǎn)坐標系，并在dqO同步旋轉(zhuǎn)坐標系下完成復(fù)合運算；以及控制信號生成單元133，將經(jīng)復(fù)合運算后的所述各序故障電壓特征值，通過dqO-abc變換生成控制所述逆變電路14工作的控制信號，其中所述控制信號為空間矢量脈寬調(diào)制信號。
[0051]通過該控制電路13產(chǎn)生的控制信號輸出至逆變電路14后，使得逆變電路14輸出的預(yù)定信號能自動滿足相與相之間的相位關(guān)系和相與相之間的幅值的關(guān)系，能很真實的模擬電網(wǎng)電壓各種故障。
[0052]優(yōu)選地，所述逆變電路14可以采用三相電壓型橋式逆變電路，所述三相電壓型橋式逆變電路在圖9中示出。所述三相電壓型橋式逆變電路包括六只可控電力電子器件，由對應(yīng)的觸發(fā)驅(qū)動電路控制可控電力電子器件的開通與關(guān)斷。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，采用現(xiàn)有其他逆變電路也是可行的。
[0053]實施例2
[0054]圖4是本實施例的電壓擾動發(fā)生器的示意圖，與圖1所示的實施例1中的電壓擾動發(fā)生器的示意圖的不同之處在于，圖4所示的電壓擾動發(fā)生器的示意圖，還包括:限流電路15，用于對所述不可控整流電路11輸出的整流后的直流電進行限流；和濾波電路16，用于對所述限流電路15輸出的經(jīng)限流的直流電進行濾波并將濾波后的直流電輸出至所述升壓電路12。
[0055]由于后續(xù)電路中有電容，電容為大電流型器件，電路導(dǎo)通的瞬間容易產(chǎn)生瞬時大電流，而燒毀電路中的元器件。通過設(shè)置限流電路15可以有效的防止電路中產(chǎn)生瞬時大電流，燒毀電路中的元器件；通過設(shè)置濾波電路16可以使得輸出至所述升壓電路12的直流電更為穩(wěn)定。
[0056]作為一種具體實現(xiàn)方式，如圖9所示，所述限流電路15可以包括:限流電阻R1、可控電子開關(guān)MT，所述可控電子開關(guān)MT與所述限流電阻Rl并聯(lián)后的一端用于接收所述不可控整流電路11輸出的整流后的直流電，所述可控電子開關(guān)MT與所述限流電阻Rl并聯(lián)后的另一端用于輸出經(jīng)限流后的直流電。通過所述限流電阻Rl與可控電子開關(guān)MT并聯(lián)連接，待后續(xù)電路中的電容充滿電的時候，控制電路13控制所述電子開關(guān)MT持續(xù)導(dǎo)通，避免了電路中產(chǎn)生瞬時大電流，保護了電路中的元器件。所述濾波電路16可以采用RC濾波的方式，RC濾波電路結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾性強，且成本較低。具體使用時候可以包括:電容Cl、電容C2、電阻R2和電阻R3，所述電容Cl和所述電容C2串聯(lián)連接，所述電阻R2并聯(lián)于所述電容Cl的兩端，所述電阻R3并聯(lián)于所述電容C2的兩端，所述電容Cl和所述電容C2串聯(lián)連接后的一端用于接收所述限流電路15輸出的經(jīng)限流的直流電。
[0057]實施例3
[0058]圖5A是本實施例的電壓擾動發(fā)生器的示意圖，與圖1所示的實施例1中的電壓擾動發(fā)生器的示意圖的不同之處在于，圖5A所示的電壓擾動發(fā)生器的示意圖，還包括:保護電路17，用于將所述輸入的交流電和所述升壓電路12輸出的電壓值和/或電流值輸入到所述控制電路13，所述控制電路13還用于將所輸入的電壓值和/或電流值與預(yù)設(shè)閾值進行比較，當所輸入的電壓值大于或小于所述預(yù)設(shè)閾值時，所述控制電路13不輸出所述控制信號，當所輸入的電流值大于所述預(yù)設(shè)閾值時，所述控制電路13不輸出所述控制信號。
[0059]圖5B是本實施例的電壓擾動發(fā)生器的示意圖，與圖4所示的實施例2中的電壓擾動發(fā)生器的示意圖的不同之處在于，圖5B所示的電壓擾動發(fā)生器的示意圖，還包括:保護電路17，用于將所述輸入的交流電和所述升壓電路12輸出的電壓值和/或電流值輸入到所述控制電路13，所述控制電路13還用于將所輸入的電壓值和/或電流值與預(yù)設(shè)閾值進行比較，當所輸入的電壓值大于或小于所述預(yù)設(shè)閾值時，所述控制電路13不輸出所述控制信號，當所輸入的電流值大于所述預(yù)設(shè)閾值時，所述控制電路13不輸出所述控制信號。
[0060]保護電路17除了設(shè)置在不可控整流電路11之前和升壓電路12之后，還存在其他設(shè)置方式，如圖5C-5E所示，在圖5C中，保護電路17設(shè)置在所述限流電路15和所述濾波電路16之間，以及設(shè)置在所述升壓電路12和所述逆變電路14之間，起到作用；在圖中，保護電路17僅設(shè)置在在所述升壓電路12和所述逆變電路14之間，起到作用；在圖5E中，保護電路17僅設(shè)置在所述濾波電路16和所述升壓電路12之間，起到作用。
[0061]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以在本實施例中的電壓擾動發(fā)生器中設(shè)置一個或多個保護電路17，即將所述輸入的交流電和所述不可控整流電路11、所述升壓電路12、所述限流電路15、所述濾波電路16和所述逆變電路14中的至少一個輸出的電壓值和/或電流值輸入到所述控制電路13。
[0062]通過設(shè)置保護電路17，當被檢測電路中的電壓大于設(shè)定閥值Vl (過壓值)或小于預(yù)定閾值V2(欠壓值)時，控制電路13發(fā)送過壓或者欠壓信號，且停止輸出控制信號；當被檢測電路中的電流值大于預(yù)定閾值Il (過流值)時，控制電路13發(fā)出過流信號且停止輸出控制信號，這便能及時關(guān)斷電路中的電力電子器件，避免了電路中電力電子器件的損壞。
[0063]優(yōu)選地，所述保護電路17可以包括:采集單元，用于采集被檢測電路中的電壓值和/或電流值；比例運算單元，用于將所述采集單元采集到的所述電壓值和/或電流值轉(zhuǎn)換為一定比例的電壓值；濾波單元，用于將比例運算單元輸出的電壓信號，進行濾波處理；以及限幅輸出單元，用于將濾波單元輸出的電壓信號的大小限制至預(yù)定范圍后輸出至所述控制電路13。
[0064]由于控制電路13—般為單片機等控制芯片，對所能接受的輸入信號有一定的范圍要求，本實施例中的控制電路不但采集了被檢測電路中的電壓值和/或電流值且滿足了控制電路對信號的要求。
[0065]所述保護電路17在使用中，可以分為電流保護電路和電壓保護電路，電壓保護電路又可以分為設(shè)置于交流側(cè)的電壓保護電路和設(shè)置于直流側(cè)的電壓保護電路。以下對電流保護電路和電壓保護電路進行進一步地詳細介紹。
[0066]圖6示出了一種電流保護電路，具體包括:霍爾電流傳感器、電阻R5al、電阻R5a2、電阻R5a3、電阻R5a4、電阻R5a5、電阻R5a6、電阻R5a7、電容C5al、電容C5a2、運算放大器U5A、運算放大器U6A、二極管Dl和二極管D2，其中，所述霍爾電流傳感器的輸入端用于采集電路中的電流值，所述霍爾電流傳感器的輸出端與所述電阻R5al、所述電阻R5a2的一端均相連；所述電阻R5al的另一端與所述電容C5al的一端、所述電阻R5a4的一端、所述運算放大器U5A的反相輸入端均相連；所述電阻R5a2的另一端與所述電容C5al的另一端、所述電阻R5a3的一端均相連并接地；所述電阻R5a3的另一端與所述運算放大器U5A的同相輸入端相連；所述運算放大器U5A的輸出端與所述電阻R5a4的另一端、所述電阻R5a5的一端均相連；所述電阻R5a5的另一端與所述電阻R5a6的一端、所述運算放大器U6A的同相輸入端均相連；所述電阻R5a6的另一端與外接直流3.3V電源的正極相連；所述運算放大器U6A的反相輸入端與所述運算放大器U6A的輸出端、所述電阻R5a7的一端均相連；所述電阻R5a7的另一端與所述二極管Dl的陽極、所述二極管D2的陰極、所述電容C5a2的一端均相連并用于輸出信號至控制電路13 ;所述二極管Dl的陰極與外接直流3.3V電源的正極相連；所述二極管D2的陽極與所述電容C5a2的另一端相連并接地。該電流保護電路中，被檢測電路中的電流實際值經(jīng)霍爾電流傳感器以及采樣電阻R5a2后，轉(zhuǎn)換成5V電壓信號，此5V電壓信號是反向的；濾波電阻R5al和濾波電容C5al對此電壓信號進行濾波處理，濾除噪聲干擾，其中，濾波電阻R5al和濾波電容C5al的選擇應(yīng)該滿足時間常數(shù)小于Ims的要求；而后經(jīng)過運算放大器U5A、電阻R5a3和電阻R5a4組成的電壓并聯(lián)負反饋電路將此電壓信號轉(zhuǎn)換成-3.3V?+3.3V的信號；經(jīng)過電阻R5a5、電阻R5a6和3.3V電壓源組成的電壓偏移電路使得運算放大器U6A組成的電壓跟隨器的輸入為O?3.3V單極性信號；最后經(jīng)過兩個串聯(lián)二極管Dl和D2的限幅，以及電阻R5a7和電容C5a2的濾波，確保了輸入控制電路13的信號為O?3.3V。該電流保護電路采集了被檢測電路中的電流值，且滿足了一般控制電路13對輸入信號的要求。
[0067]圖7示出了一種設(shè)置于交流側(cè)的所述電壓保護電路，具體包括:第一霍爾電壓傳感器、電阻Rla、電阻Rlal、電阻Rla2、電阻Rla3、電阻Rla4、電阻Rla5、電阻Rla6、電容Cla、電容Clal、電容Cla2、運算放大器U1A、運算放大器U2A、二極管D3和二極管D4，其中，所述第一霍爾電壓傳感器的輸入端串聯(lián)電阻Rla和電容Cla后與被測量電路并聯(lián)連接，用于采集所述被測量電路中的電壓值，所述第一霍爾電壓傳感器的輸出端與所述電阻Rial、所述電阻Rla2的一端均相連；所述電阻Rlal的另一端與所述電容Clal的一端、所述電阻Rla3的一端、所述運算放大器UlA的反相輸入端均相連；所述電阻Rla2的另一端與所述電容Clal的另一端、所述運算放大器UlA的同相輸入端相連并接地；所述運算放大器UlA的輸出端與所述電阻Rla3的另一端、所述電阻Rla4的一端均相連；所述電阻Rla4的另一端與所述電阻Rla5的一端、所述運算放大器U2A的同相輸入端均相連；所述電阻Rla5的另一端與外接直流3.3V電源的正極相連；所述運算放大器U2A的反相輸入端與所述運算放大器U2A的輸出端、所述電阻Rla6的一端均相連；所述電阻Rla6的另一端與所述二極管D3的陽極、所述二極管D4的陰極、所述電容Cla2的一端均相連并用于輸出信號至控制電路13 ；所述二極管D3的陰極與外接直流3.3V電源的正極相連；所述二極管D4的陽極與所述電容Cla2的另一端相連并接地。該交流側(cè)電壓保護電路中，被檢測電路中的實際電壓值正比于第一霍爾電壓傳感器輸出的電流值，第一霍爾電壓傳感器輸出的電流值信號經(jīng)過電阻Rlal和電容Clal抑制干擾后，進入運算放大器UlA和電阻Rla3組成的電壓并聯(lián)負反饋電路，然后經(jīng)過電阻Rla4、電阻Rla5和3.3V電壓源組成的電壓偏移電路，再經(jīng)過運算放大器U2A組成的電壓跟隨器，最后經(jīng)過兩個串聯(lián)二極管D3和D4的限幅，以及電阻Rla6和電容Cla2的濾波，確保了輸入控制電路13的信號為O?3.3V。該交流側(cè)電壓保護電路采集了被檢測電路中的電壓值，且滿足了一般控制電路13對輸入信號的要求。
[0068]圖8示出了一種設(shè)置于直流側(cè)的所述電壓保護電路，具體包括:第二霍爾電壓傳感器、電阻R8a、電阻R8al、電阻R8a2、電阻R8a3、電阻R8a4、電阻R8a5、電容C8al、運算放大器U10A、運算放大器U11A、二極管D5和二極管D6，其中，所述第二霍爾電壓傳感器的輸入端串聯(lián)電阻R8a后與被測量電路并聯(lián)連接，用于采集所述被測量電路中的電壓值，所述第二霍爾電壓傳感器的輸出端與所述電阻RSal的一端相連；所述電阻RSal的另一端與所述電阻R8a2的一端、所述電阻R8a3的一端均相連；所述電阻R8a2的另一端接地；所述電阻R8a3的另一端與所述運算放大器UlOA的同相輸入端相連；所述運算放大器UlOA的反相輸入端與所述運算放大器UlOA的輸出端、所述電阻R8a4的一端均相連；所述電阻R8a4的另一端與所述運算放大器UllA的同相輸入端相連；所述運算放大器Ul IA的反相輸入端與所述運算放大器UllA的輸出端、所述電阻R8a5的一端均相連；所述電阻R8a5的另一端與所述電容CSal的一端、所述二極管D5的陽極、所述二極管D6的陰極均相連并用于輸出信號至控制電路13 ;所述二極管D5的陰極與外接直流3.3V電源的正極相連；所述二極管D6的陽極與所述電容CSal的另一端相連并接地。該直流側(cè)電壓保護電路中，被檢測電路中的實際電壓值正比于第二霍爾電壓傳感器輸出的電流值，電阻R8a2將第二霍爾電壓傳感器輸出的直流電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷盒盘枺S后進入運算放大器UlOA和運算放大器UllA組成的兩個電壓跟隨器，再經(jīng)過二極管D5和二極管D6組成的限幅電路以及電容CSal和電阻R8a5組成的濾波電路，確保了輸入控制電路13的信號為O?3.3V。該直流側(cè)電壓保護電路采集了被檢測電路中的電壓值，且滿足了一般控制電路13對輸入信號的要求。
[0069]在實際使用中，電壓擾動發(fā)生器還可以包括觸摸顯示屏等人機交互模塊，方便使用。如圖9所示，為包括上述各個功能模塊的一種電壓擾動發(fā)生器的電路結(jié)構(gòu)圖，所述控制電路13采用MCU實現(xiàn)，所述輸入的交流電可以直接從電網(wǎng)獲得。
[0070]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種電壓擾動發(fā)生器,其特征在于,包括: 不可控整流電路，用于對輸入的交流電進行整流并輸出整流后的直流電； 升壓電路，用于將所述整流后的直流電升壓至預(yù)定電壓； 控制電路，用于根據(jù)輸入的參數(shù)生成控制信號； 逆變電路，用于接收所述升壓電路輸出的預(yù)定電壓，并根據(jù)所述控制電路輸出的控制信號輸出預(yù)定信號以模擬電網(wǎng)電壓各種故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓擾動發(fā)生器，其特征在于，所述不可控整流電路采用三相不可控全橋整流電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電壓擾動發(fā)生器，其特征在于，所述升壓電路為BOOST升壓電路，所述BOOST升壓電路包括:電感L、IGBT TUIGBT T2和電容C3，其中， 所述電感L的第一端作為BOOST升壓電路的輸入端，第二端連接所述IGBT Tl的發(fā)射極與所述IGBT T2的集電極； IGBT Tl的柵極連接觸發(fā)驅(qū)動電路，IGBT Tl的集電極連接所述電容C3的一端且作為BOOST升壓電路的輸出端，IGBT Tl的發(fā)射極連接IGBT T2的集電極； IGBT T2的柵極連接觸發(fā)驅(qū)動電路，IGBT T2的發(fā)射極連接所述電容C3的另一端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的電壓擾動發(fā)生器，其特征在于，所述控制電路包括: 分解單元，用于將所述輸入的參數(shù)分解為各序故障電壓特征值，其中所述輸入的參數(shù)包括故障電壓特征值、電壓暫降時間和電壓暫降類型，或者電壓暫升時間和電壓暫升類型； 坐標變換單元，用于將所述各序故障電壓特征值通過abc三相靜止坐標系變換到dqO同步旋轉(zhuǎn)坐標系，并在dqO同步旋轉(zhuǎn)坐標系下完成復(fù)合運算； 控制信號生成單元，將經(jīng)復(fù)合運算后的所述各序故障電壓特征值，通過dqO-abc變換生成控制所述逆變電路工作的控制信號，其中所述控制信號為空間矢量脈寬調(diào)制信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的電壓擾動發(fā)生器，其特征在于，所述逆變電路采用三相電壓型橋式逆變電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的電壓擾動發(fā)生器，其特征在于，還包括: 限流電路，用于對所述不可控整流電路輸出的整流后的直流電進行限流；和 濾波電路，用于對所述限流電路輸出的經(jīng)限流的直流電進行濾波并將濾波后的直流電輸出至所述升壓電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的電壓擾動發(fā)生器，其特征在于，還包括:保護電路，用于將所述輸入的交流電、所述不可控整流電路、所述升壓電路和所述逆變電路中的至少一個輸出的電壓值和/或電流值輸入到所述控制電路，所述控制電路還用于將所輸入的電壓值和/或電流值與預(yù)設(shè)閾值進行比較，當所輸入的電壓值大于或小于所述預(yù)設(shè)閾值時，所述控制電路不輸出所述控制信號，當所輸入的電流值大于所述預(yù)設(shè)閾值時，所述控制電路不輸出所述控制信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電壓擾動發(fā)生器，其特征在于，還包括:保護電路，用于將所述輸入的交流電、所述不可控整流電路、所述升壓電路、所述限流電路、所述濾波電路和所述逆變電路中的至少一個輸出的電壓值和/或電流值輸入到所述控制電路，所述控制電路還用于將所輸入的電壓值和/或電流值與預(yù)設(shè)閾值進行比較，當所輸入的電壓值大于或小于所述預(yù)設(shè)閾值時，所述控制電路不輸出所述控制信號，當所輸入的電流值大于所述預(yù)設(shè)閾值時，所述控制電路不輸出所述控制信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的電壓擾動發(fā)生器，其特征在于，所述保護電路包括: 采集單元，用于采集被檢測電路中的電壓值和/或電流值； 比例運算單元，用于將所述采集單元采集到的所述電壓值和/或電流值轉(zhuǎn)換為一定比例的電壓值； 濾波單元，用于將比例運算單元輸出的電壓信號，進行濾波處理； 限幅輸出單元，用于將濾波單元輸出的電壓信號的大小限制至預(yù)定范圍后輸出至所述控制電路。
【文檔編號】H02M5/458GK104283438SQ201410535749
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】湯偉, 劉路登, 殷駿, 李剛 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)安徽省電力公司, 安徽立卓智能電網(wǎng)科技有限公司