具有电压暂升和暂降功能的电源发生装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种同时具有电压暂升和暂降功能的电源发生装置，可以模拟电 网电压的异常情况，能模拟IEEE1159-1995标准规定的电网电压暂升/暂降现象，可用于变 频器高低电压穿越支持装置的试验要求，也可以用于其它电气和电子产品在电网电压异常 情况下的性能测试和研宄。
【背景技术】
[0002] 实际电网中，特高压交直流线路故障、电网低频振荡、大型电机启动和电网短路故 障等会引起较大的电压暂降；而大规模负载的突减、大容量电容补偿器的投入等又会引起 电网电压的暂升。这类电网电压暂升/暂降的情况，经常会导致发电厂变频器的停机，如果 停机发生在一些关键设备上，进而会使整个发电机组跳机，对电力系统的稳定运行造成严 重的威胁。这个安全隐患已引起业内的高度重视，为了解决此类大型汽轮发电机组一类辅 机变频器高低电压穿越能力的问题，需要研制模拟电网电压暂升/暂降的电源，它是研发 变频器高低压穿越支持设备的基础和验证手段。
[0003] 目前，国内外的研宄主要集中于对电网电压暂降的模拟，即电压跌落发生器 (Voltage Sag Generator，VSG)，其实现方式可分为4种：基于放大器、基于开关阻抗、基于 自耦变压器及基于逆变器。基于放大器的VSG主要由工作在线性放大区的功率器件来实 现，主要结构是由信号发生器、A/D转换和功率放大器组成，它具有波形较丰富，动态特性好 的特点，但其输出功率受功率放大器的限制；基于开关阻抗形式的VSG结构，简单来说就是 设备中增加串并联补偿部分，通过控制电抗器接入电路的时间，改变电路的阻抗，进而实现 输出电压的暂变，其控制简单，便于实现，但其能量损耗大，输出精度不够高；基于自耦变压 器与全控型交流电子开关的VSG，主要结构是自耦变压器、不同位置引出端子连接电力电子 开关、输出回路，具有响应速度快、效率高、能量可双向流动等特点，并能实现任意时刻的电 压暂升/暂降、不规则波形的输出，但其无法产生任意频率与谐波的波形，电压无法自动调 节。目前为止研宄比较多的VSG，是基于各类电子开关的技术，并产生了诸多的技术方案。 基于逆变器的VSG控制先进、灵活、能模拟多种电压故障，但目前研宄较少，见诸报道的只 有实现电压的暂降。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于 三相PWM逆变器的同时具有电压暂升和暂降功能的电源发生装置。
[0005] 为此，本实用新型采用如下的技术方案：具有电压暂升和暂降功能的电源发生装 置，其特征在于，它包括升压变压器、整流单元、逆变单元、LC正弦波滤波器、IGBT驱动与保 护电路、采样电路和控制单元；
[0006] 所述整流单元的交流侧与升压变压器的副边相连；所述逆变单元的直流侧与整流 单元的直流侧相连；所述LC正弦波滤波器的输入侧与逆变单元的交流侧相连，LC正弦波滤 波器的输出侧用于与负载端相连；
[0007] 所述的采样电路包括电压霍尔传感器和电流霍尔传感器，电压霍尔传感器安装在 LC正弦波滤波器的输出侧，电流霍尔传感器安装在逆变单元的输出侧；电压霍尔传感器的 信号输出端与控制单元相连，电流霍尔传感器的信号输出端也与控制单元相连；所述的控 制单元是以微机为核心的控制电路，其信号输出端与IGBT驱动与保护电路相连；
[0008] 所述的逆变单元为三相PWM逆变器，所述的整流单元为三相不控整流桥。
[0009] 所述的升压变压器将380V电压升高至660V，为电源发生装置提供电压暂升的空 间。
[0010] 所述的逆变单元通过改变各开关导通/关断的时间，实现输出电压0-540V范围的 无级调节，输出频率固定，进而模拟IEEE1159-1995标准规定的电网电压暂升/暂降现象。
[0011] 所述的LC正弦波滤波器可滤除来自于逆变单元的高频开关谐波，同时保持基频 电压的幅值和相位不变，保证输出电压正弦波形满足实验要求。
[0012] 所述的控制单元将来自采样电路的信息进行实时处理，结合相应算法，通过矢量 控制，获得控制逆变单元开关导通/关断的脉冲信号，进而实现输出电压的精确控制。
[0013] 所述的控制单元是采用TMS320F2812为核心的控制电路，在dq坐标系下采用电压 闭环控制策略。
[0014] 本实用新型的工作原理是：由升压变压器将380V电压升高至660V，通过三相不控 整流桥进行整流输出，为三相PWM逆变器提供直流电压。三相PWM逆变器输出额定电压为 50Hz/400V。通过控制单元对逆变器的PWM控制采用矢量控制策略，可调节输出电压幅值， 理论上范围最高可达0-660V，实际根据需要设定在0-560V左右（高电压值约为额定电压的 1. 4倍），期间保持频率不变，符合实际电网电压暂升/暂降的现象，装置发生暂态电压的持 续时间和相位任意可调。
[0015] 本实用新型的电源发生装置，基于PWM调制技术，具有可灵活调节、输出精确以及 动态响应快等特点。根据实际试验的要求配置全额试验功率，可满足目前电厂一类辅机变 频器高低电压穿越支持装置的试验要求，并且适用于其它电气及电子产品在各类电网电压 故障下的性能测试与研宄。
【附图说明】
[0016] 图1为本实用新型的主电路结构示意图。
[0017] 图2为本实用新型在dq坐标系下的逆变器等效数学模型（其中Udq、IkkpVdq分别 为dq坐标下输出电压、电感电流、三相交流侧电压矢量；V de为直流母线电压；P。为不控整流 端输入直流侧的有功功率；P。为逆变器输出有功功率；《为输出电压角频率；C为直流侧母 线电容；s为拉普拉斯算子，j为复数的虚数单位）。
[0018] 图3为本实用新型电压误差传递函数波特图。
[0019] 图4为本实用新型逆变器的控制原理图。
[0020] 图5为本实用新型在不同带载情况下，交流侧电压到输出电压Gvai(S)传递函数波 特图。
[0021] 图6-7为本实用新型电压暂升/暂降波形细部图（图6中，P = 1 - 1. 3;图7中， p = 1 - 0? 2)。
[0022] 图8为本实用新型电压暂升波形图（p = I. 3, t = 0. 5s)。
[0023] 图9为本实用新型电压暂降波形图（p = 0. 5, t = Is)。
【具体实施方式】
[0024] 以下结合说明书附图对本实用新型作进一步说明。
[0025] 参照图1，本实用新型暂升/暂降电源发生装置的组成如下：升压变压器、三相不 控整流桥、三相PWM逆变器、LC