一种配电网多电能质量治理装置协调控制效果测试源电路的制作方法

本发明属于配电网电能质量综合治理技术领域，特别是提供了一种配电网多电能质量治理装置协调控制效果测试源电路。

背景技术：

配电网供电电压存在的电压谐波、电压偏差、电压暂降等稳态和暂态扰动，和用电负荷存在的非线性、不平衡、低功率因数等问题会严重影响配电网安全、高效运行。为解决这些问题，配电网中设置了各类电能质量治理设备，这些设备是由不同供货企业研制生产的具有不同功能、装机容量、工作特性。大量治理设备在配电网中运行将产生明显的相互影响，导致设备或者不能正常运行，或者难以达到控制效果，严重的可能引发配电网功率和电压振荡。因此，配电网多电能质量治理装置协调控制成为技术开发和工程应用的热点。为配合多电能质量治理设备间协调控制的效果测试，需要开发满足测试上述各种电能质量协调控制效果的多重调制测试源电路，该电路不但能满足各类电能质量问题的灵活输出和组合输出，还能灵活调制多重频率下的功率组合，才能保障多电能质量治理装置间协调控制效果的测试条件。

不过，对多电能质量治理装置协调控制的效果，如配电网全节点谐波特性、电压特性、网损等指标的测试却因为缺乏测试源而成为一项难题。

目前，电能质量的测试源电路主要通过电网模拟器和晶闸管相控电路等实现，测试成本高、控制复杂，特别在多电能质量治理装置协调控制下，对配电网全节点电能质量综合指标方面尚无理想的测试源电路。测试源电路要求适应所有扰动类型、控制参数及多频率带宽的设定调制，传统意义的逆变器拓扑很难适应这个需求，原因是逆变器在宽频段调制输出扰动信号的时候，大功率条件下开关频率高容易产生极高的损耗，导致温升非常严重，极大影响逆变器半导体开关器件的稳定运行。因此，本发明提出了大功率基波调制逆变器和小功率高频调制逆变器组合构成多电能质量治理装置协调控制效果测试源的主电路思路，这个拓扑结构可产生所有电能质量扰动模拟的同时，还能适应输出超高带宽信号的要求，同时设备损耗小、温升低，技术具有巨大的市场和应用前景。

一种配电网多电能质量治理装置协调控制效果测试源电路，既可有效模拟真实配电网中各种分布式电源、动态装置、用电负荷运行产生的各类扰动，又可以模拟局域配电网等效节点上的传播扰动，有助于研究各类分布式电源、电动汽车充电设施等新设备对电力系统一、二次设备，用电负荷的影响。

本发明提供了一种配电网多电能质量治理装置协调控制效果测试源电路，它由50hz、220v的工频交流电源，两个同样拓扑的交直交整流逆变电路及两路路输出电压叠加的电压重构电路组成。

50hz、200v工频交流电源1的两端分别接至工频交直交整流逆变电路2的输入端和高频交直交整流逆变电路3的输入端，工频交直交整流逆变电路2的输出端接工频输出变压器5的输入端，高频交直交整流逆变电路3的输出端接高频输出变压器4的输入端，高频变压器4和工频变压器5的输出端串联后构成重构输出电压u0作为一种晶闸管控制变压器特性测试电路的输出信号。

工频交直交整流逆变电路2输出功率扰动源中的大功率基波电压信号，载波频率选择范围500-800hz；高频交直交整流逆变电路3输出功率扰动源中的小功率高频电压信号，载波频率选择范围5000hz-20000hz。两种输出适应不同的频谱范围，充分发挥各自逆变器的特长。

本发明提出了大功率基波调制逆变器和小功率高频调制逆变器组合构成一种配电网多电能质量治理装置协调控制效果测试源电路的思路，这个拓扑结构可产生所有电能质量扰动模拟的同时，还能适应输出超高带宽信号的要求，同时设备损耗小、温升低，技术具有巨大的市场和应用前景。

一种配电网多电能质量治理装置协调控制效果测试源电路，既可有效模拟真实配电网中各种分布式电源、动态装置、用电负荷运行产生的各类扰动，又可以模拟局域配电网等效节点上的传播扰动，可有效支撑配电网多电能质量治理装置协调控制效果的测试。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种配电网多电能质量治理装置协调控制效果测试源电路，用于产生频率偏差、电压谐波、电压暂降、电压偏差、短时供电中断、三相不平衡等多种电能扰动干扰，可模拟分布式电源、电动汽车充电设施、储能装置和用电负荷特性，支撑配电网多电能质量治理装置协调控制效果测试研究。

本发明提供了一种配电网多电能质量治理装置协调控制效果测试源电路，它由50hz、220v的工频交流电源，两个同样拓扑的交直交整流逆变电路及两路路输出电压叠加的电压重构电路组成。

50hz、220v工频交流电源1的两端分别接至工频交直交整流逆变电路2的输入端和高频交直交整流逆变电路3的输入端，工频交直交整流逆变电路2的输出端接工频输出变压器5的输入端，高频交直交整流逆变电路3的输出端接高频输出变压器4的输入端，高频变压器4和工频变压器5的输出端串联后构成重构输出电压u0作为一种晶闸管控制变压器特性测试电路输出信号。

工频交直交整流逆变电路2输出功率扰动源中的大功率基波电压信号，载波频率选择范围500-800hz；高频交直交整流逆变电路3输出功率扰动源中的小功率高频电压信号，载波频率选择范围5000hz-20000hz。两种输出适应不同的频谱范围，充分发挥各自逆变器的特长。

本发明提出的一种配电网多电能质量治理装置协调控制效果测试源电路如附图1所示，由五个部分组成，分别是50hz、220v工频交流电源1，工频交直交整流逆变电路2，高频交直交整流逆变电路3，高频输出变压器4，工频输出变压器5。

一种配电网多电能质量治理装置协调控制效果测试源电路的工作原理简述如下。

工频交直交整流逆变电路2中，由i1、i2、i3和i4构成的单相全桥pwm整流器将50hz，220v的工频电源1的工频交流信号通过连接电抗器l1整流为直流，为后级的由i5、i6、i7和i8构成的单相全桥pwm逆变器提供稳定的直流母线电压。单相全桥pwm整流器保证网侧高功率因数并且输出电流谐波含量低；后级的全桥逆变器采用电压电流瞬时值双闭环控制，保证逆变器输出波形跟踪性能好并且具有良好的动态性能。全桥逆变器输出包含高频载波频率和工频调制频率的调制波形，通过lf1和cf1构成的高通滤波器，输出到工频输出变压器t1原边，得到工频输出变压器5副边的工频输出电压u1。

高频交直交整流逆变电路3中，由j1、j2、j3和j4构成的单相全桥pwm整流器将50hz，220v的工频电源1的工频交流信号通过连接电抗器l2整流为直流，为后级的由j5、j6、j7和j8构成的单相全桥pwm逆变器提供稳定的直流母线电压。单相全桥pwm整流器保证网侧高功率因数并且输出电流谐波含量低；后级的全桥逆变器采用电压电流瞬时值双闭环控制，保证逆变器输出波形跟踪性能好并且具有良好的动态性能。全桥逆变器输出包含高频载波频率和指定的组合高次频率的调制波形，通过lf2和cf2构成的高通滤波器，输出到高频输出变压器t2原边，得到高频输出变压器4副边的工频输出电压u2。

最后将u1和u2串联得到重构的扰动输出电压u0。

本发明的优点在于：提出了大功率基波调制逆变器和小功率高频调制逆变器组合构成电能质量扰动源的主电路思路，这个拓扑结构可产生所有电能质量扰动模拟的同时，还能适应输出超高带宽信号的要求，同时设备损耗小、温升低，技术具有巨大的市场和应用前景。

本发明提出的拓扑结构可产生所有电能质量扰动模拟的同时，还能适应输出超高带宽信号的要求，同时设备损耗小、温升低，技术具有巨大的市场和应用前景。

附图说明

图1为本发明提出的一种配电网多电能质量治理装置协调控制效果测试源电路。其中，50hz、220v工频交流电源1，工频交直交整流逆变电路2，高频交直交整流逆变电路3，高频输出变压器4，工频输出变压器5。

具体实施方式

下面结合附图对发明的具体实现方法进行说明。

本发明提出的一种配电网多电能质量治理装置协调控制效果测试源电路。其中，50hz、220v工频交流电源1，工频交直交整流逆变电路2，高频交直交整流逆变电路3，高频输出变压器4，工频输出变压器5。

本发明提供了一种配合实时仿真技术的可控电能质量功率发生源主电路，它由50hz、220v的工频交流电源，两个同样拓扑的交直交整流逆变电路及两路路输出电压叠加的电压重构电路组成。

50hz、220v工频交流电源1的两端分别接至工频交直交整流逆变电路2的输入端和高频交直交整流逆变电路3的输入端，工频交直交整流逆变电路2的输出端接工频输出变压器5的输入端，高频交直交整流逆变电路3的输出端接高频输出变压器4的输入端，高频变压器4和工频变压器5的输出端串联后构成重构输出电压u0作为配合数模混合实时仿真的功率扰动源信号。

工频交直交整流逆变电路2输出功率扰动源中的大功率基波电压信号，载波频率选择范围500-800hz；高频交直交整流逆变电路3输出功率扰动源中的小功率高频电压信号，载波频率选择范围5000hz-20000hz。两种输出适应不同的频谱范围，充分发挥各自逆变器的特长。

工频交直交整流逆变电路2中，由i1、i2、i3和i4构成的单相全桥pwm整流器将50hz，220v的工频电源1的工频交流信号通过连接电抗器l1整流为直流，为后级的由i5、i6、i7和i8构成的单相全桥pwm逆变器提供稳定的直流母线电压。单相全桥pwm整流器保证网侧高功率因数并且输出电流谐波含量低；后级的全桥逆变器采用电压电流瞬时值双闭环控制，保证逆变器输出波形跟踪性能好并且具有良好的动态性能。全桥逆变器输出包含高频载波频率和工频调制频率的调制波形，通过lf1和cf1构成的高通滤波器，输出到工频输出变压器t1原边，得到工频输出变压器5副边的工频输出电压u1。

高频交直交整流逆变电路3中，由j1、j2、j3和j4构成的单相全桥pwm整流器将50hz，220v的工频电源1的工频交流信号通过连接电抗器l2整流为直流，为后级的由j5、j6、j7和j8构成的单相全桥pwm逆变器提供稳定的直流母线电压。单相全桥pwm整流器保证网侧高功率因数并且输出电流谐波含量低；后级的全桥逆变器采用电压电流瞬时值双闭环控制，保证逆变器输出波形跟踪性能好并且具有良好的动态性能。全桥逆变器输出包含高频载波频率和指定的组合高次频率的调制波形，通过lf2和cf2构成的高通滤波器，输出到高频输出变压器t2原边，得到高频输出变压器4副边的工频输出电压u2。

最后将u1和u2串联得到重构的扰动输出电压u0。