一种电网电压骤升骤降故障发生器及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统运行和控制技术领域，特别涉及一种电网电压骤升骤降故障发生器及系统。
【背景技术】
[0002]随着人类追求清洁能源步伐的不断加快，风力发电得到了更广泛的发展，风电场以其集群风力发电机组的方式进行电力的输送，其在电力系统电源结构中占比也大幅增加，对电力系统的影响也越来越明显。然而由于电网在户外的长距离输送，受自然条件的影响会造成电网的短路，电网短路故障会造成系统电压的瞬间跌落，使风电场中风电机组、无功补偿装置等设备无法抵御低电压故障而脱网；同时由于风电机组、无功补偿装置不具备低电压穿越能力，在电网发生短路故障时发生大规模的甩负荷，造成系统无功过剩使电力系统电压骤升，由于风电场中的风电机组、无功补偿装置不具备高电压故障的能力，造成更大面积的脱网事故，从而造成整个电力系统的瘫痪。为了提升风电场抵御电网故障的能力，需要提前开展相关方面的测试，模拟电力系统电网电压骤升与骤降故障，开展风电机组、无功补偿装置适应电网电压骤升与骤降方面的检测，从而提升风电机组、无功补偿装置抵御电网电压骤降与骤升故障的能力。
[0003]目前在实际测试过程中，部分厂家采用分压电阻的方式来模拟电网电压的骤降故障，该方案只能实现电网电压的骤降故障，无法模拟电网电压骤升的故障。
【发明内容】
[0004]本发明实施例提供了一种电网电压骤升骤降故障发生器，既可以模拟电网电压的骤降故障，也可以模拟电网电压的骤升故障，包括:
[0005]不控整流单元101，与外接交流市电连接，用于将交流市电整流成脉动直流；
[0006]直流稳压单元102，与不控整流单元101连接，用于维持整流得到的脉动直流的稳定与平滑；
[0007]逆变电压输出单元103，与直流稳压单元102连接，用于将稳压后的脉动直流逆变成所需的交流电压。
[0008]在一个实施例中，所述不控整流单元101包括第一二极管Dl、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4 ;
[0009]所述第一二极管Dl的阳极与第二二极管D2的阴极连接；所述第一二极管Dl的阴极与第三二极管D3的阴极连接；
[0010]所述第二二极管D2的阳极与第四二极管D4的阳极连接；
[0011]所述第三二极管D3的阳极与第四二极管D4的阴极连接；
[0012]所述不控整流单元101的输入端包括第一输入端和第二输入端；所述第一二极管Dl的阳极为所述不控整流单元101的第一输入端，与外界交流市电连接；所述第三二极管D3的阳极为所述不控整流单元101的第二输入端，与外界交流市电连接；
[0013]所述不控整流单元101的输出端包括第一输出端和第二输出端；所述第三二极管D3的阴极为所述不控整流单元101的第一输出端，与直流稳压单元102连接；所述第四二极管D4的阳极为所述不控整流单元101的第二输出端，与直流稳压单元102连接。
[0014]在一个实施例中，所述直流稳压单元102采用电解电容器C ;
[0015]所述电解电容器C的正极分别与所述不控整流单元101的第一输出端和所述逆变电压输出单元103的第一输入端连接；
[0016]所述电解电容器C的负极分别与所述不控整流单元101的第二输出端和所述逆变电压输出单元103的第二输入端连接。
[0017]在一个实施例中，所述逆变电压输出单元103包括第一三极管SV1、第一寄生二极管D5、第二三极管SV2、第二寄生二极管D6、第三三极管SV3、第三寄生二极管D7、第四三极管SV4、第四寄生二极管D8、第五三极管SV5、第五寄生二极管D9、第六三极管SV6、第六寄生二极管D10、第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3;
[0018]所述第一三极管SV1的发射极与第一寄生二极管D5的阳极、第二三极管SV 2的集电极和第一电感L1连接；所述第一三极管SV1的集电极与第一寄生二极管D5的的阴极和第三三极管SV3的集电极连接；
[0019]所述第二三极管SV2的发射极与第二寄生二极管D6的阳极和第四三极管SV4的发射极连接；所述第二三极管SV2的集电极与第二寄生二极管D6的阴极连接；
[0020]所述第三三极管SV3的发射极与第三寄生二极管D7的阳极、第四三极管SV 4的集电极和第二电感L2连接；所述第三三极管SV 3的集电极与第三寄生二极管D7的阴极和第五三极管SV5的集电极连接；
[0021]所述第四三极管SV4的发射极与第四寄生二极管D8的阳极和第六三极管SV6的发射极连接；所述第四三极管SV4的集电极与第四寄生二极管D8的阴极连接；
[0022]所述第五三极管SV5的发射极与第五寄生二极管D9的阳极、第六三极管SV6的集电极和第三电感L3连接；所述第五三极管SV 5的集电极与第五寄生二极管D9的阴极连接；
[0023]所述第六三极管SV6的发射极与第六寄生二极管DlO的阳极连接；所述第六三极管SV6的集电极与第六寄生二极管DlO的阴极连接；
[0024]第一三极管SV1的基极、第二三极管SV2的基极、第三三极管SV3的基极、第四三极管SV4的基极、第五三极管SV 5的基极和第六三极管SV 6的基极与外部控制电路连接；
[0025]所述逆变电压输出单元103的输入端包括第一输入端和第二输入端；所述第一三极管SV1的集电极为所述逆变电压输出单元103的第一输入端，与所述直流稳压单元102连接；所述第四三极管SV4的发射极为所述逆变电压输出单元103的第二输入端，与所述直流稳压单元102连接；
[0026]所述逆变电压输出单元103的包括第一输出端、第二输出端和第三输出端，用于输出模拟电压；所述第一电感L1为所述逆变电压输出单元103的第一输出端，所述第二电感L2为所述逆变电压输出单元103的第二输出端，所述第三电感L3S所述逆变电压输出单元103的第三输出端。
[0027]本发明实施例还提供了一种电网电压骤升骤降故障发生系统，既可以模拟电网电压的骤降故障，也可以模拟电网电压的骤升故障，该系统包括上述所说的电网电压骤升骤降故障发生器、输入固态开关、旁路固态开关和输出固态开关；
[0028]所述输入固态开关的第一端与输入端电网电压二次侧连接，所述输入固态开关第二端与所述旁路固态开关的第一端连接；
[0029]所述旁路固态开关的第一端与输出固态开关的第一端连接；
[0030]所述输出固态开关的第一端还与输出端电网电压二次侧连接，所述输出固态开关的第二端与电网电压骤升骤降故障发生器连接；
[0031]所述芳路固态开关与所述输出固态开关联动设置，当芳路固态开关打开时，输出固态开关闭合；
[0032]当输入固态开关和芳路固态开关闭合时，输出固态开关打开，正常输出电网电压二次侧电压；
[0033]当输入固态开关和芳路固态开关打开时，输出固态开关闭合，输出经过电网电压骤升骤降故障发生器模拟的骤升电压或骤降电压。
[0034]在一个实施例中，该系统还包括:
[0035]控制装置，分别与输入固态开关、旁路固态开关、输出固态开关和电网电压骤升骤降故障发生器连接，用于为输入固态开关、旁路固态开关、输出固态开关和电网电压骤升骤降故障发生器中的逆变电压输出单元103提供驱动信号。
[0036]在一个实施例中，该系统还包括:
[0037]交流电压采样电路，与输入端电网电压二次侧和控制装置连接，用于采集电网电压二次侧的电压信号，并将电网电压二次侧的电压信号发送至控制装置中；
[0038]所述控制装置，还用于接收交流电压采样电路采集的电网电压二次侧的电压信号，并计算出电网电压二次侧的电压相角，控制电网电压骤升骤降故障发生器中的逆变电压输出单元103输出与电网电压二次侧的电压相角相同的骤升电压或骤降电压。
[0039]在一个实施例中，所述交流电压采样电路包括:
[0040]第一电阻R1的一端与滑动电阻R的一端连接，第一电阻R:的另一端与电网电压二次侧输入端连接；
[0041]滑动电阻R的另一端与第二电阻R2的一端连接，滑动电阻R的滑动端与第三电阻R3的一端连接；
[0042]第二电阻R2的另一端接地；
[0043]第三电阻R3的另一端与第一电容C:的一端连接；
[0044]第一电容C1的一端还与第四电阻R 4的一端连接；第一电容C:的另一端接地；
[0045]运算放大器的正极与第四电阻R4的另一端连接；运算放大器的负极分别与第二电容C2的一端和第六电阻R6的一端连接，运算放大器的输出极分别与第二电容C 2的另一端和第五电阻R5的一端连接；运算放大器同时外接+15V和接地；
[0046]第五电阻R5的另一端与光电親合器的第一输入端连接；
[0047]光电親合器的第二输入端与光电親合器的第三输入端连接；光电親合器的第四输入端接地；光电親合器的第一输出端和第三输出端外接+15V ;光电親合器的第二输出端与第七电阻R7的一端连接；光电親合器的第四输出端与第六电阻R6的一端连接；
[0048]第六电阻R6的另一端接地；
[0049]第七电阻&的一端还分别与第十三二极管D 13的阳极和第三电容C3的一端连接；第七电阻&的另一端接地；
[0050]第十三二极管D13的阴极外接+3.3V ;
[0051]第三电容C3的一端还与第八电阻R8的一端连接；第三电容C3的另一端接地；
[0052]第八电阻R8的另一端与控制装置连接。
[0053]在一个实施例中，所述光电親合器包括:第一发光二极管D11、第二发光二极管D12、第