一种电压暂降模拟装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电压暂降模拟装置；包括依次连接的输入开关、输入变压器、电抗、功率单元、输出电抗和输出开关；所述的输入变压器采用三个单相变压器结构，原边采用三角形接法，每相副边通过电抗接一个功率单元输入侧，所述的三个功率单元输出侧采用三相四线的Yn连接方式；所述的输出电抗接于功率单元的三相输出；本实用新型可详细模拟电网电压暂降的全过程，实现方式安全灵活可靠。
【专利说明】一种电压暂降模拟装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及低电压测试领域，特别涉及一种电压暂降模拟装置。
【背景技术】
[0002] 电网中某处发生故障或负荷突然出现大的变化，都将导致整个电网出现大面积不 同程度的电压暂降，对用电设备以及电网本身造成不同程度的危害。为了研宄用电设备以 及电网本身在电压暂降下的运行特性，模拟电网的任意电压暂降具有重要意义。
[0003] 已有较多专利公布了电网电压暂降模拟技术，具有代表性的如下：
[0004] 一、采用阻抗分压法模拟电网电压暂降。此方法虽然原理简单，但存在诸多问题， 由于阻抗在正常运行或电压跌落时流过功率，因此会产生能量损耗，采用电抗分压可解决 这一问题；阻抗匹配关系复杂，电压暂降深度难以有效控制；由于电抗器的投切是固定的， 电压暂降的深度非连续可调。
[0005] 二、采用变压器切换方式模拟电网电压暂降。申请号为200710122400. X的中国发 明专利《一种变压器切换方法》，设备简单，控制容易。但由于该结构中的晶闸管的过零关断 特性，决定了暂降时间必须为输入电压周期值的一半的整数倍，且当晶闸管同时处于导通 状态时，会造成降压变压器原副边直接短路，在其绕组中感应出很大的冲击电流，该冲击电 流会对变压器造成损坏。该专利和申请号为201020125733. 5的实用新型专利申请《一种电 网电压跌落源》和201120154118. 1的实用新型专利申请《一种电网电压跌落的模拟装置》 均采用变压器切换方式产生电压暂降，由于通过选择变压器副边的抽头决定电压暂降的深 度，因此电压暂降幅度非连续可调。
[0006] 三、采用电力电子装置模拟电网电压暂降。申请号为201010188565. 9的发明专利 《三相电压暂降发生器》采用两个三相PWM电压型变流器通过"背靠背"连接方式构成三相 电压暂降发生器，该专利通过预设电压暂降类型、故障相电压值以及故障持续时间模拟在 电网故障情形下公共连接点的故障电压。 实用新型内容
[0007] 为了解决上述问题，本实用新型提出了一种电压暂降模拟装置，包括依次连接的 输入开关、输入变压器、电抗、功率单元、输出电抗和输出开关；所述的输入变压器采用三个 单相变压器结构，原边采用三角形接法，每相副边通过电抗接一个功率单元输入侧，所述的 三个功率单元输出侧采用三相四线的Yn连接方式；所述的输出电抗接于功率单元的三相 输出。
[0008] 所述的功率单元采用两个H桥背靠背连接方式，还包括两个H桥并联的储能电容 Co
[0009] 所述的H桥采用全控半导体器件，采用硅材质IGBT、碳化硅材质IGBT或其他全控 半导体器件。
[0010] 所述的H桥包括反并有续流二极管的IGBT构成的整流侧H桥，还包括反并有续流 二极管的IGBT构成的逆变侧H桥。
[0011] 所述的整流侧H桥由4个反并有续流二极管的IGBT构成，所述的逆变侧H桥由4 个反并有续流二极管的IGBT构成。
[0012] 所述的反并有续流二极管的IGBT是硅器件或碳化硅器件。
[0013] 所述的输入变压器每个单相变压器连接一个输入开关；所述的输出电抗每相连接 一个输出开关。
[0014] 本实用新型提出的一种电压暂降模拟装置，可以模拟电网的任意电压暂降深度、 持续时间、三相电压之间的复杂相位、幅值关系、非周期分量。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1是本实用新型一种电压暂降模拟装置结构示意图；
[0016] 图2是图1所示装置中功率单元的结构示意图；
[0017] 图3是待模拟电压暂降的稳态分量；
[0018] 图4是待模拟电压暂降的非周期分量；
[0019] 图中：101-输入开关、102-输入变压器、103-功率单元、104-输出电抗、105- 输出开关、106-电抗。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。
[0021] -种电压暂降模拟装置，包括依次连接的输入开关101、输入变压器102、电抗 106、功率单元103、输出电抗104和输出开关105 ;所述的输入变压器102采用三个单相变 压器结构，原边采用三角形接法，每相副边通过电抗106接一个功率单元103输入侧，所述 的三个功率单元103输出侧采用三相四线的Yn连接方式；所述的输出电抗104接于功率单 元103的三相输出冲线N不接输出电抗104。
[0022] 所述的功率单元103采用两个H桥背靠背连接方式，还包括两个H桥并联的储能 电容C107。
[0023] 所述的H桥采用全控半导体器件，采用硅材质IGBT、碳化硅材质IGBT或其他全控 半导体器件。
[0024] 所述的H桥包括反并有续流二极管的IGBT构成的整流侧H桥，还包括反并有续流 二极管的IGBT构成的逆变侧H桥。
[0025] 所述的整流侧H桥由4个反并有续流二极管的IGBT构成，所述的逆变侧H桥由4 个反并有续流二极管的IGBT构成。
[0026] 所述的反并有续流二极管的IGBT是硅器件或碳化硅器件。
[0027] 所述的输入变压器102每个单相变压器连接一个输入开关101 ;所述的输出电抗 104每相连接一个输出开关105。
[0028] 本实用新型采用电力电子变流技术，模拟电网电压暂降。具体包括电压暂降过程 中的稳态分量和非周期分量。一种电压暂降模拟装置由输入开关101、输入变压器102、功 率单元103、输出电抗104、输出开关105组成。输入变压器102采用三个单相变压器结构， 原边采用三角形接法，每相副边接功率单元103输入侧，功率单元103输出侧采用三相四线 的Yn连接方式。其主回路结构示意图如图1所示。
[0029] 功率单元103采用两个H桥背靠背连接方式，还包括联络电抗106、储能电容107。 H桥采用全控半导体器件，可以是硅材质IGBT，也可以是碳化硅材质IGBT或其他全控半导 体器件。背靠背的全控模块可以实现能量的双向流动，并与变压器一起实现能量回馈。
[0030] 图2是功率单元103的内部结构。Gl，G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8是反并有续流二 极管的IGBT，此IGBT可以是硅器件也可以是碳化硅器件。Gl，G2, G3, G4构成整流侧H桥， G5，G6，G7，G8构成逆变侧H桥。106是联络电抗L，与输入变压器副边绕组串联相接。107 是储能电容C，与两个H桥并联。
[0031] 图3是待模拟电压暂降的A相稳态分量。
[0032] 图4是待模拟电压暂降的A相非周期分量。
[0033] 在模拟电压暂降时，除了可以对装置设置暂降深度、暂降持续时间等参数，如图3， 即确定电压暂降的稳态分量外，如图4,还可以人为设置电压暂降的非周期分量，将这两部 分叠加作为装置逆变侧的调制波即可更准确模拟电压暂降波形。逆变侧H桥存在公式如 下：
【权利要求】
1. 一种电压暂降模拟装置，其特征在于：包括依次连接的输入开关（101)、输入变压器 (102)、电抗（106)、功率单元（103)、输出电抗（104)和输出开关（low ;所述的输入变压器 (102)采用=个单相变压器结构，原边采用=角形接法，每相副边通过电抗（106)接一个功 率单元（103)输入侧，所述的S个功率单元（103)输出侧采用S相四线的化连接方式；所 述的输出电抗（104)接于功率单元（103)的S相输出。
2. 根据权利要求1所述的一种电压暂降模拟装置，其特征在于：所述的功率单元（103) 采用两个H桥背靠背连接方式，还包括两个H桥并联的储能电容C (107)。
3. 根据权利要求2所述的一种电压暂降模拟装置，其特征在于；所述的H桥采用全控 半导体器件，采用娃材质IGBT、碳化娃材质IGBT或其他全控半导体器件。
4. 根据权利要求2所述的一种电压暂降模拟装置，其特征在于；所述的H桥包括反并 有续流二极管的IGBT构成的整流侧H桥，还包括反并有续流二极管的IGBT构成的逆变侧 H桥。
5. 根据权利要求4所述的一种电压暂降模拟装置，其特征在于；所述的整流侧H桥由4 个反并有续流二极管的IGBT构成，所述的逆变侧H桥由4个反并有续流二极管的IGBT构 成。
6. 根据权利要求4或5所述的一种电压暂降模拟装置，其特征在于：所述的反并有续 流二极管的IGBT是娃器件或碳化娃器件。
7. 根据权利要求1所述的一种电压暂降模拟装置，其特征在于：所述的输入变压器 (102)每个单相变压器连接一个输入开关（101);所述的输出电抗（104)每相连接一个输出 开关（105)。
【文档编号】G01R31/00GK204228854SQ201420707217
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月21日 优先权日:2014年11月21日
【发明者】吴楠, 丁少倩, 翟学 申请人:武汉大学