专利名称：多电压等级谐波扰动源发生系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电网谐波扰动源发生系统，具体讲涉及一种多电压等级谐波扰动源发生系统。
背景技术：
随着电力电子技术在电气设备中的广泛应用及非线性负荷的不断增加，电网中的谐波问题日益严重，严重危及电网和用电设备本身的安全稳定运行。因此，谐波问题的分析和综合治理已成为国内外广泛关注的热点研究领域。随着电力电子器件及相关控制技术的发展，电能质量治理设备的发展极为迅速，在工业中的应用也已越来越广泛，较常见的包括有源电力滤波器(active power filter, APF)、静止同步补偿器(static synchronouscompensator, STATC0M)、静止无功补偿器(static var compensator, SVC)、动态电压恢复器(dynamic voltagerestorer,DVR)和不间断电源(uninterruptible power supply,UPS)等。对电能质量控制装置需要验证其抑制谐波功能的有效性，并且进行电能质量研究时，需要校验电能质量分析理论的正确性和应用效果。申请号为200810020372.5的发明专利《馈能式电能质量扰动装置》是一种利用PWM整流技术实现逆变回流的电力系统谐波检测治理装置，包括谐波源、回馈环节、中间直流电容、控制终端和LCL滤波环节，输出谐波电流源，结构简单，输出的可调节谐波源范围小。申请号为200820220473.2的实用新型专利《电网谐波扰动源识别系统》是一种针对谐波扰动源的采集分析处理装置，解决了在线监视识别处理谐波扰动源的问题，但没有针对谐波扰动源如何产生的问题进行分析。由此可知，研制一种输出可控的标准谐波扰动源发生装置显得十分必要。
发明内容为了满足现有技术的需要，本实用新型提供了一种多电压等级谐波扰动源发生系统，对电能质量治理设备的设计性能进行验证分析，为电能质量治理设备的测试、分析、评估建立平台。本实用新型提供的一种谐波扰动源发生系统包括电能质量扰动发生器、断路器、接触器、接口装置、电源电网母线和测试电源母线；所述接触器数目为三个；所述接口装置与串联后的所述断路器串联在所述电源电网母线上；所述电能质量扰动发生器输入端通过所述接触器连接到所述断路器之间的所述电源电网母线上；所述电能质量扰动发生器输出端有两条输出支线，所述输出支线分别与所述接口装置和变压器输入端相连，所述输出支线上分别串接所述接触器；所述变压器输出端有两条输出支线，所述输出支线与所述测试电源母线相连；所述电能质量扰动发生器容量为500KVA。优选的，所述变压器为2KV/0.69KV降压变压器，所述断路器数目为两个。优选的，所述电源电网母线为10KV电源电网母线；所述接口装置输出侧的所述IOKV电源电网母线与IOKV测试电源母线相连，所述变压器输出支线分别与0.69KV和
0.38KV测试电源母线相连。优选的，所述电能质量扰动发生器包括原边绕组和副边绕组分别与所述接触器和整流器相连的变压器以及串联连接的整流器和逆变器。优选的，所述电能质量扰动发生器的所述变压器为10kV/0.5kV单相多绕组输入隔离变压器；所述变压器原边绕组为星型或三角形连接绕组，所述变压器副边绕组为三相绕组，所述变压器额定容量为200kVA。优选的，所述整流器为三个低压单相全控PWM整流器；所述逆变器为三个低压单相全控PWM逆变器。优选的，所述低压单相全控PWM整流器输入端分别与单相多绕组输入隔离变压器副边绕组的单相绕组相连。优选的，所述低压单相全控PWM整流器输出端分别串联所述低压单相全控PWM逆变器；所述低压单相全控PWM整流器和所述低压单相全控PWM逆变器串联连接的输入和输出端之间并联电容，所述电容用于对所述低压单相全控PWM整流器输出的直流电压稳压。优选的，其特征在于，所述第一个低压单相全控PWM逆变器输出端与所述第二个低压单相全控PWM逆变器输入端相连，所述第二个低压单相全控PWM逆变器输出端与所述第三个低压单相全控PWM逆变器输入端相连，所述第一个低压单相全控PWM逆变器输入端与电感串联后与所述第三个低压单相全控PWM逆变器输出端并联在电容两端，所述电感和所述电容用于滤除高频波纹。本实用新型的有益效果是:1、本实用新型提供的谐波扰动源发生系统可以输出谐波次数为O 50，电压/容量为10KV/2Mvar、0.38KV/500Kvar和0.69KV/500Kvar,最大总畸变率小于20%的三种标准谐波源，可调节输出电压谐波范围宽；2、本实用新型的技术方案中，低压单相全控PWM整流器与单相输入隔离变压器副边绕组相连，三个单相全控PWM逆变器采用级联构，输出IKV高压，提高了谐波扰动源发生系统的工作可靠性，设计理念先进；3、本实用新型的技术方案中，电能质量扰动发生器中的滤波电容和电感组成LC滤波输出回路，能够滤除开关次高频纹波；4、本实用新型的技术方案中，低压单相全控PWM整流器和低压单相全控PWM逆变器采用全控型电力电子器件IGBT，控制方式灵活，使得电能质量扰动发生器的输出能够实现连续可调；5、本实用新型的技术方案中，电能质量扰动发生器采用模块化抽屉式结构，确保系统发生故障时，能够简单快速更换功率单兀；6、本实用新型的技术方案中，电能质量扰动发生器包括三个由低压单相全控PWM整流器和低压单相全控PWM逆变器连接构成的PWM背靠背功率单元，确保系统在运行过程中电子电力器件IGBT承受直流电压时始终处于安全工作区。
以下结合附图对本实用新型进一步说明。[0023]
图1示出了多电压等级谐波扰动源发生系统结构图。图2示出了电能质量扰动发生器结构图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。参见图1示出了多电压等级谐波扰动源发生系统结构示意图，包括:电能质量扰动发生器、接口装置和2KV/0.69KV降压变压器，断路器QF1、QF2，高压接触器KM1、KM2和KM3。所述多电压等级谐波扰动源发生系统各组成元器件的工作连接方式为:所述断路器QF1、QF2和所述接口装置依次串联在IOKV电源电网母线上，所述断路器QF2用于开关母线电压，IOKV测试电源母线与所述接口装置输出侧的IOKV电源电网母线相连；所述电能质量扰动发生器输入端通过所述高压接触器KMl连接到所述两个断路器之间的IOKV电源电网母线上；所述电能质量扰动发生器输出端有两条输出支线，所述输出支线一条通过所述高压接触器KM2与所述接口装置相连，所述输出支线另一条通过所述高压接触器KM3与所述2KV/0.69KV降压变压器输入端相连，所述2KV/0.69KV降压变压器输出端分别接入0.69KV测试电源母线和0.38KV测试电源母线。本申请提供的一种多电压等级谐波扰动源发生系统输出10KV/2Mvar、
0.69KV/500var和0.38KV/500var三种标准谐波扰动源的具体实施过程如下:1、当断路器QF1、QF2，高压接触器KM1、KM2闭合，KM3断开时，IOKV电源电网通过KMl、电能质量扰动发生器和KM2接入IOKV测试电源母线，2KV/0.69KV降压变压器不工作，实现IOKV 2Mvar谐波扰动源的电压扰动功能；2、当断路器QFl，高压接触器KMl、KM3闭合，QF2、KM2断开时，IOKV电源电网通过KMl、电能质量扰动发生器、KM3和2KV/0.69KV降压变压器接入0.69KV测试电源母线，实现
0.69KV/500var谐波扰动源的电压扰动功能；3、当断路器QFl，高压接触器KMl、KM3闭合，QF2、KM2断开时，IOKV电源电网通过KMl、电能质量扰动发生器、KM3和2KV/0.69KV降压变压器接入0.38KV测试电源母线，同时调节电能质量扰动发生器的输出电压，实现0.38KV/500var谐波扰动源的电压扰动功能。参见图2示出了电能质量扰动发生器结构示意图,包括一台10kV/0.5kV单相多绕组输入隔离变压器单相多绕组输入隔离变压器、三个低压单相全控PWM整流器、三个低压单相全控PWM逆变器、直流稳压电容CD、滤波电感L和滤波电容C ；所述电能质量扰动发生器输入端为所述单相多绕组输入隔离变压器原边；所述变压器副边有三相绕组，所述单相绕组与一个所述低压单相全控PWM整流器相连，所述低压单相全控PWM整流器和低压单相全控PWM逆变器串联连接的输入和输出端之间并联所述电容CD，所述电容用于对所述低压单相全控PWM整流器输出的直流电压稳压。所述低压单相全控PWM逆变器采用级联结构连接，具体连接方式为:所述第一个低压单相全控PWM逆变器输出端与所述第二个低压单相全控PWM逆变器输入端相连，所述第二个低压单相全控PWM逆变器输出端与所述第三个低压单相全控PWM逆变器输入端相连，所述第一个低压单相全控PWM逆变器输入端与电感串联后与所述第三个低压单相全控PWM逆变器输出端并联在电容C两端，所述电容C输出端作为电能质量扰动发生器的输出端。最后应当说明的是:所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
权利要求1.一种谐波扰动源发生系统，所述系统包括电能质量扰动发生器、断路器、接触器、接口装置、电源电网母线和测试电源母线，其特征在于，所述接触器数目为三个；所述接口装置与串联后的所述断路器串联在所述电源电网母线上；所述电能质量扰动发生器输入端通过所述接触器连接到所述断路器之间的所述电源电网母线上；所述电能质量扰动发生器输出端有两条输出支线，所述输出支线分别与所述接口装置和变压器输入端相连，所述输出支线上分别串接所述接触器；所述变压器输出端有两条输出支线，所述输出支线与所述测试电源母线相连；所述电能质量扰动发生器容量为500KVA。
2.如权利要求1所述的一种谐波扰动源发生系统，其特征在于，所述变压器为2KV/0.69KV降压变压器，所述断路器数目为两个。
3.如权利要求1所述的一种谐波扰动源发生系统，其特征在于，所述电源电网母线为IOKV电源电网母线；所述接口装置输出侧的所述IOKV电源电网母线与IOKV测试电源母线相连，所述变压器输出支线分别与0.69KV和0.38KV测试电源母线相连。
4.如权利要求1所述的一种谐波扰动源发生系统，其特征在于，所述电能质量扰动发生器包括原边绕组和副边绕组分别与所述接触器和整流器相连的变压器以及串联连接的整流器和逆变器。
5.如权利要求4所述的一种谐波扰动源发生系统，其特征在于，所述电能质量扰动发生器的所述变压器为10kV/0.5kV单相多绕组输入隔离变压器单相多绕组输入隔离变压器；所述变压器原边绕组为星型或三角形连接绕组，所述变压器副边绕组为三相绕组，所述变压器额定容量为200kVA。
6.如权利要求4所述的一种谐波扰动源发生系统，其特征在于，所述整流器为三个低压单相全控PWM整流器；所述逆变器为三个低压单相全控PWM逆变器。
7.如权利要求6所述的一种谐波扰动源发生系统，其特征在于，所述低压单相全控PWM整流器输入端分别与单相多绕组输入隔离变压器副边绕组的单相绕组相连。
8.如权利要求6所述的一种谐波扰动源发生系统，其特征在于，所述低压单相全控PWM整流器输出端分别串联所述低压单相全控PWM逆变器；所述低压单相全控PWM整流器和所述低压单相全控PWM逆变器串联连接的输入和输出端之间并联电容，所述电容用于对所述低压单相全控PWM整流器输出的直流电压稳压。
9.如权利要求6所述的一种谐波扰动源发生系统，其特征在于，所述第一个低压单相全控PWM逆变器输出端与所述第二个低压单相全控PWM逆变器输入端相连，所述第二个低压单相全控PWM逆变器输出端与所述第三个低压单相全控PWM逆变器输入端相连，所述第一个低压单相全控PWM逆变器输入端与电感串联后与所述第三个低压单相全控PWM逆变器输出端并联在电容两端，所述电感和所述电容用于滤除高频波纹。
专利摘要本实用新型提供的多电压等级谐波扰动源发生系统，所述接口装置与串联后的所述断路器串联在所述电源电网母线上；所述电能质量扰动发生器输入端通过所述接触器连接到所述断路器之间的电源电网母线上；所述电能质量扰动发生器输出端有两条输出支线，所述输出支线分别与所述接口装置和变压器输入端相连，所述输出支线上分别串接所述接触器；所述变压器输出端有两条输出支线，所述输出支线与测试电源母线相连。和现有技术比，采用本申请提供的谐波扰动源发生系统，能够输出谐波次数为0～50，电压/容量为10KV/2Mvar、0.38KV/500Kvar和0.69KV/500Kvar，最大总畸变率小于20％的三种标准谐波源。
文档编号H02J3/01GK203071576SQ201220651699
公开日2013年7月17日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者康文斌, 查志鹏, 张波, 彭庆华, 梅刚 申请人:中国电力科学研究院, 国家电网公司