一种三相四线能馈式交直流虚拟负载的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种三相四线能馈式交直流虚拟负载，属于电子电力及电力系统应用技术领域。
【背景技术】
[0002]随着电力电子技术发展，各种电源产品、节能供配电设备、节能用电设备等被广泛应用，电气设备性能及能效评测都需要进行带载测试，传统测试负载往往采用RLC阻抗负载箱进行能耗放电的方式进行，这种方法不仅测试精度低，且造成了电能的巨大浪费，并存在如下缺点:
[0003]—、负载采用有级调节，当需要阻抗值连续变化或负载形式灵活变化时，难以满足电气设备对不同工况连续调节的要求；
[0004]二、功率较小，在长时间大电流试验环境下容易造成器件的老化和烧损；
[0005]三、热稳定性差，当环境温度改变时，负载大小也会变化；
[0006]四、负载形式单一，不能满足电气设备试验中对负荷容量、功率因数、三相不平衡度、及谐波等动态连续调节的要求；
[0007]五、试验电能消耗在电阻上，造成巨大的能源浪费。
[0008]因此，传统耗能测试负载不够理想，无法满足带载测试的要求。
【发明内容】
[0009]本实用新型的目的在于:提供一种三相四线能馈式交直流虚拟负载，以通过电能变换实现对恒电流、恒功率、恒阻抗等多种负载类型交流负载及直流负荷的模拟，并将上述直流电逆变为交流电而回馈到电网，达到节能的目的。
[0010]本实用新型的技术方案:一种三相四线能馈式交直流虚拟负载，用于对连接在交流电网中的测试设备的性能和能效进行测试，包括由三台单相换流器组成的负载换流器，每台单相换流器的一条进线连接所述测试设备出线端的一条相线，另一条进线连接所述测试设备出线端的中性线，三台单相换流器的上端出线和下端出线上均设有负载侧直流断路器，并且三条上端出线汇合为正极直流母线，三条下端出线汇合为负极直流母线，正负直流母线经由能馈换流器回连到交流电网中。
[0011]上述系统，负载换流器由三台结构相同单相换流器并联而成，通过控制各个负载侧直流断路器的通断状态，可以实现将三台单相换流器接入或切除系统，同时改变单相换流器中功率开关器件IGBT的通断状态，可以将单相换流器改换为Boost电路，使系统转化为直流虚拟负载，可对恒电流、恒功率、恒阻抗等多种负载类型交流负载及直流负荷实现模拟，再利用能馈换流器将上述直流电逆变为交流电而回馈到电网中，实现能量的回馈，在此过程系统消耗能量主要为各换流器内的开关损耗，损失电能很少，从而节省了电能。
[0012]所述单相换流器包括两个相互并联的桥臂，两个桥臂的上并联端汇合为单相换流器的上端出线，两个桥臂的下并联端汇合为单相换流器的下端出线，每个桥臂均由两个反并联二极管功率开关器件串接而成，其中一个桥臂的中部引出线通过进线电抗器连接所述测试设备出线端的一条相线，另一个桥臂的中部引出线连接所述测试设备出线端的中性线，并在所述单相换流器的上端出线、下端出线间连接有直流电容。
[0013]所述能馈换流器包括串联连接在正负直流母线之间的两个电容器，以及三个并联连接于正负直流母线之间的单相桥臂，每个单相桥臂包括四个依次串接的反并联二极管功率开关器件以及两个串接在一起的箝位二极管，位于单相桥臂中部的两个反并联二极管功率开关器件与所述两个箝位二极管相并联，每个单相桥臂上的两个箝位二极管的中部连线均与所述两个电容器的中部连线相连，从三个单相桥臂中部的两个反并联二极管功率开关器件的中部连线上分别引出A相线、B相线、C相线，并分别经由A相电抗器、B相电抗器、C相电抗器回连至交流电网中。
[0014]在所述正负直流母线间还设有相互串联的能馈侧直流断路器、充电电阻和另一能馈侧直流断路器。
[0015]由于采用上述技术方案，本实用新型的优点在于:本实用新型不仅结构简单、合理，而且使用三台单相换流器作为负载换流器，通过电能变换及改变单相换流器工作状态不但可以模拟交流三相平衡、三相不平衡负载，也可以模拟直流负载；同时能馈换流器采用三电平二极管箝位式电压源换流器，通过电能变换高效地实现了电能回馈电网，与两电平换流器相比，三电平换流器逆变产生交流电所含谐波更小，波形更趋近于正弦波。相比于传统耗能测试负载，本实用新型具有高效节能、大范围、高精度、可连续调节负载的优点，具有较大的推广价值和经济价值。
【附图说明】
[0016]图1为本本实用新型的系统构成图；
[0017]图2是交流虚拟负载的主电路拓扑结构示意图；
[0018]图3是直流虚拟负载的示意图。
【具体实施方式】
[0019]为了使本实用新型目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
[0020]实施例1
[0021]参见图1和图2，为本实用新型结构示意图，该三相四线能馈式交直流虚拟负载主要包括负载换流器LC和能馈换流器FC，负载换流器为三台单相电压源换流器，能馈换流器为三电平二极管箝位式电压源换流器。
[0022]本实用新型中，将包含反并联二极管的功率开关器件称为反并联二极管功率开关器件，并选用IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。
[0023]下面先对本实用新型的负载换流器LC和能馈换流器FC进行说明。
[0024]负载换流器LC包括三台单相结构相同的换流器，每台单相换流器主电路均包括四组包含反并联二极管的功率开关器件IGBT(即Sm?S^)、进线电抗器k、直流电容器Q。功率开关器件IGBTSm，S□构成负载换流器FC所含单相换流器的一个桥臂，功率开关器件IGBTS㈨，构成另一个桥臂，其中功率开关器件IGBTSm，S□的中部引出线为A相线，A相线串接进线电抗器Ue，功率开关器件IGBTS㈦，Sa4的中部引出线为N线。直流电容与两个桥臂相并联。
[0025]上述的三台单相换流器相并联组成负载换流器LC，三台单相换流器的桥臂上端出线分别串接直流开关断路器KA1、KB1、KC1,然后三相相连接，形成系统直流侧的一条直流母线，三台单相换流器的桥臂下端出线分别串接直流开关断路器KA2、KB2、KC2,然后三相相连接，形成系统直流侧的另一条直流母线