一種全能量回饋型電網(wǎng)模擬器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種全能量回饋型電網(wǎng)模擬器，包括變壓器、功率變換器、交流濾波器、電流采樣模塊、控制器、驅(qū)動單元和信號采集器；變壓器、功率變換器、交流濾波器和電流采樣模塊依次連接在三相電網(wǎng)和光伏逆變器之間；信號采集器、控制器和驅(qū)動單元依次連接，且驅(qū)動單元的輸出端與所述功率變換器連接。本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓漸變、零電壓穿越、頻率漸變、過（欠）壓、過（欠）頻等功能的模擬，可以滿足光伏逆變器各種電氣性能測試及電網(wǎng)故障模擬。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于光伏發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種全能量回饋型電網(wǎng)模擬 器。 -種全能量回饋型電網(wǎng)模擬器
【背景技術(shù)】
[0002] 據(jù)歐洲光伏工業(yè)協(xié)會ΕΡΙΑ預(yù)測，太陽能光伏發(fā)電在21世紀(jì)會占據(jù)世界能源消費(fèi) 的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應(yīng)的主體。根據(jù)歐盟委員會 聯(lián)合研究中心（JRC)的預(yù)測，到2030年可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中占到30%以上，太陽能 光伏發(fā)電在世界總電力的供應(yīng)中達(dá)到10%以上；2040年可再生能源占總能耗50%以上，太 陽能光伏發(fā)電將占總電力的20%以上；到21世紀(jì)末可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中占到80%以 上，太陽能發(fā)電占到60%以上。
[0003] 作為光伏發(fā)電系統(tǒng)中最關(guān)鍵的電力轉(zhuǎn)換裝置-光伏逆變器，負(fù)責(zé)將太陽能電池板 輸出的直流電，轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)同頻、同相的交流電。逆變器的安全可靠運(yùn)行直接關(guān)系到整個 發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定，甚至影響到區(qū)域配電網(wǎng)絡(luò)的安全。因此光伏逆變器在設(shè)計(jì)和出廠階段，必須 遵循國內(nèi)、外各類嚴(yán)格的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試，來確保在現(xiàn)場電網(wǎng)出現(xiàn)波動或故障時，光伏逆 變器仍能安全穩(wěn)定運(yùn)行或者及時脫離電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)的保護(hù)。
[0004] 然而由于電網(wǎng)提供標(biāo)準(zhǔn)的三相正弦電壓，各種形式的電網(wǎng)故障并不常見。因此在 對分布式發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行測試時，僅通過電網(wǎng)很難復(fù)現(xiàn)出故障情況，需要專門的設(shè)備或儀器 來模擬上述故障，電網(wǎng)模擬器便應(yīng)運(yùn)而生。由于電網(wǎng)模擬器需要模擬各種惡劣情況下的電 網(wǎng)故障而同時要保證自身的穩(wěn)定運(yùn)行，因此對模擬器的工作性能提出了很高的要求，尤其 是100kW以上光伏電站用電網(wǎng)模擬器國內(nèi)只有少數(shù)廠家可以做到，性能參差不齊，而國外 品牌的電網(wǎng)模擬器價格太高昂，很多逆變器檢測機(jī)構(gòu)或逆變器廠商無法承受。
[0005] 在申請?zhí)枮?01010295005. 3,實(shí)用新型名稱為多功能電網(wǎng)模擬器及其控制方法以 及申請?zhí)枮?01020545974. 5,實(shí)用新型名稱為多功能電網(wǎng)模擬器的專利申請文件中提到模 擬電網(wǎng)跌落的發(fā)生器VSG，包括：基于阻抗形式或者通過變壓器的變比實(shí)現(xiàn)，這些都屬于無 源模擬器，功能單一，不能實(shí)現(xiàn)智能化控制，操作不夠方便。另外，其本身通過三個相互獨(dú)立 的背靠背系統(tǒng)作為主結(jié)構(gòu)，這種做法需要的電力電子開關(guān)器件多，制造復(fù)雜，成本很高。在 申請?zhí)枮?01220370475. 6,實(shí)用新型名稱為一種電網(wǎng)模擬器的專利申請文件中采用的結(jié)構(gòu) 與前述專利相同，存在同樣的問題，另外，使用SPWM調(diào)制技術(shù)，直流電壓利用率低，限制了 交流側(cè)輸出電壓的工作范圍。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有模擬 電網(wǎng)電壓漸變、零電壓穿越、頻率漸變、過壓欠壓、過頻欠頻功能的全能量回饋型電網(wǎng)模擬 器，解決了現(xiàn)有電網(wǎng)不能滿足光伏逆變器測試電壓和頻率跌落、漸變的條件，同時解決了測 試平臺智能、低成本、低功耗的技術(shù)問題。
[0007] 本實(shí)用新型提供了一種全能量回饋型電網(wǎng)模擬器，包括變壓器、功率變換器、交流 濾波器、電流采樣模塊、控制器、驅(qū)動單元和信號采集器；所述變壓器、所述功率變換器、所 述交流濾波器和所述電流采樣模塊依次連接在三相電網(wǎng)和光伏逆變器之間；所述信號采集 器、所述控制器和所述驅(qū)動單元依次連接，且所述驅(qū)動單元的輸出端與所述功率變換器連 接。
[0008] 更進(jìn)一步地，所述功率變換器包括依次連接的三相整流器和三相逆變器；所述三 相整流器包括M0S管Q1、二極管D1、M0S管Q2、二極管D2、M0S管Q3、二極管D3、M0S管Q4、 二極管D4、M0S管Q5、二極管D5、M0S管Q6、二極管D6和電容Cl ;M0S管Q1和二極管D1并 聯(lián)、M0S管Q2和二極管D2并聯(lián)、M0S管Q3和二極管D3并聯(lián)、M0S管Q4和二極管D4并聯(lián)、 M0S管Q5和二極管D5并聯(lián)、M0S管Q6和二極管D6并聯(lián)；電容C1的正極與M0S管Ql、M0S 管Q3和M0S管Q5的漏極連接，同時還與二極管D1、二極管D3和二極管D5的陽極連接；電 容C1負(fù)極與M0S管Q2、M0S管Q4和M0S管Q6的源極連接，同時還與二極管D4、二極管D2 和二極管D6的陰極連接；所述M0S管Q1的源極與所述M0S管Q2的漏極連接的連接端、所 述M0S管Q3的源極與所述M0S管Q4的漏極連接的連接端以及所述M0S管Q5的源極與所 述M0S管Q6的漏極連接的連接端作為所述功率變換器的輸入端與所述變壓器的輸出端連 接。
[0009] 更進(jìn)一步地，所述三相逆變器包括M0S管Q7、二極管D7、M0S管Q8、二極管D8、M0S 管 Q9、二極管 D9、M0S 管 Q10、二極管 DIO、M0S 管 Q11、二極管 Dll、M0S 管 Q12、二極管 D12 和電容C2 ;M0S管Q7和二極管D7并聯(lián)、M0S管Q8和二極管D8并聯(lián)、M0S管Q9和二極管D9 并聯(lián)、M0S管Q10和二極管D10并聯(lián)、M0S管Q11和二極管D11并聯(lián)、M0S管Q12和二極管 D12并聯(lián)；所述電容C2的正極與M0S管Q7、M0S管Q9和M0S管Q11的漏極連接，同時還與二 極管D7、二極管D9和二極管D11的陽極連接；所述電容C2的負(fù)極與M0S管Q8、M0S管Q10 和M0S管Q10的源極連接，同時還與二極管D8、二極管D10和二極管D12的陰極連接；所述 M0S管Q7的源極與所述M0S管Q8的漏極連接的連接端、所述M0S管Q9的源極與所述M0S 管Q10的漏極連接的連接端以及所述M0S管Q11的源極與所述M0S管Q12的漏極連接的連 接端作為所述功率變換器的輸出端與所述交流濾波器的輸入端連接。
[0010] 更進(jìn)一步地，所述控制器包括依次連接的提供工作模式供用戶選擇的模式選擇單 元、根據(jù)用戶選擇的工作模式計(jì)算出相應(yīng)參考電壓的參考電壓計(jì)算單元、根據(jù)所述參考電 壓獲得各相參考電壓的參考電壓輸出單元、將各相參考電壓分別進(jìn)行克拉克變換并獲得兩 相靜止坐標(biāo)系參考值的克拉克變換單元以及將兩相靜止坐標(biāo)系下的參考電壓進(jìn)行帕克變 換獲得兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系參考值并輸出給驅(qū)動單元的帕克變換單元。
[0011] 更進(jìn)一步地，所述模式選擇單元包括：固定電壓模式選擇單元、斜率漸變模式選擇 單元、低壓穿越模式選擇單元、輸出電壓設(shè)置單元、電壓變化斜率設(shè)置單元和電壓跌落深度 和恢復(fù)時間設(shè)置單元；所述輸出電壓設(shè)置單元的輸入端連接所述固定電壓模式選擇單元， 所述輸出電壓設(shè)置單元的輸出端連接至所述參考電壓計(jì)算單元的輸入端；所述電壓變化斜 率設(shè)置單元的輸入端連接所述斜率漸變模式選擇單元，所述電壓變化斜率設(shè)置單元的輸出 端連接至所述參考電壓計(jì)算單元的輸入端；所述電壓跌落深度和恢復(fù)時間設(shè)置單元的輸入 端連接所述低壓穿越模式選擇單元，所述電壓跌落深度和恢復(fù)時間設(shè)置單元的輸出端連接 至所述參考電壓計(jì)算單元的輸入端。
[0012] 在本實(shí)用新型中，變壓器、功率變換器、交流濾波器和電流采樣模塊依次連接在三 相電網(wǎng)和光伏逆變器之間；信號采集器、控制器和驅(qū)動單元依次連接，且驅(qū)動單元的輸出端 與功率變換器連接；采用上述結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓漸變、零電壓穿越、頻率漸變、過(欠） 壓、過(欠）頻等功能的模擬，可以滿足光伏逆變器各種電氣性能測試及電網(wǎng)故障模擬。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的全能量回饋型電網(wǎng)模擬器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的全能量回饋型電網(wǎng)模擬器中功率變換器和交流 濾波器的具體電路圖；
[0015] 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的全能量回饋型電網(wǎng)模擬器中電網(wǎng)電壓工作模式 選擇邏輯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的全能量回饋型電網(wǎng)模擬器用來模擬電網(wǎng)電壓漸 變時的狀態(tài)的電壓漸變的輸出形式；
[0017] 圖5是為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的全能量回饋型電網(wǎng)模擬器用來模擬電網(wǎng)突變 時的狀況的電壓漸變的輸出形式；
[0018] 圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的全能量回饋型電網(wǎng)模擬器中電網(wǎng)模擬器d軸控制 環(huán)的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0019] 圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的全能量回饋型電網(wǎng)模擬器中模擬電網(wǎng)零電壓跌 落波形示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施 例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋 本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。此外，下面所描述的本實(shí)用新型各個實(shí)施方式中所 涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0021] 本實(shí)用新型具有模擬電網(wǎng)電壓漸變、零電壓穿越、頻率漸變、過(欠）壓、過(欠）頻 等功能，可以滿足光伏逆變器各種電氣性能測試及電網(wǎng)故障模擬。
[0022] 本實(shí)用新型公開了一種全能量回饋型電網(wǎng)模擬器電力電子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，三相市電通 過變壓器隔離后，接入交流濾波器，濾波后的交流電經(jīng)過三相整流器整流及功率因數(shù)校正 后，接入直流母線電容；經(jīng)整流后的直流電經(jīng)過三相逆變器逆變后，輸出模擬電網(wǎng)電壓的三 相交流電，再經(jīng)過一次濾波，給光伏逆變器或其他負(fù)載供電。同時，本實(shí)用新型采用三相半 橋整流器和逆變器相互串聯(lián)的形式，可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向流通，所使用的開關(guān)器件少，成本 低。
[0023] 本實(shí)用新型公開了一種全能量回饋型電網(wǎng)模擬器控制方法，此控制方法根據(jù)客戶 選擇的工作模式計(jì)算出參考電壓，經(jīng)過坐標(biāo)變換將三相參考電壓轉(zhuǎn)換到兩相靜止坐標(biāo)系下 控制，簡化了控制的難度。同時，使用d、q軸解耦控制，使用一階模型實(shí)現(xiàn)對控制對象的跟 蹤控制，同時，采用負(fù)載電流前饋控制，提高了對負(fù)載的動態(tài)響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。采用高直 流電壓利用率的空間矢量調(diào)制技術(shù)（SVPWM，Space Vector Pulse-Width Modulation)。
[0024] 為了更清楚的說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的 附圖作簡單的介紹，顯而易見的，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 的附圖。
[0025] 本實(shí)用新型公開的一種全能量回饋型電網(wǎng)模擬器電力電子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示， 電路結(jié)構(gòu)由變壓器12、功率變換器13、交流濾波器14、電流采樣模塊15、控制器17、驅(qū)動單 元18和信號采集器19 ;其中變壓器12三相輸出端分別接入功率變換器13的三相輸入端， 經(jīng)過能量變換后的信號分別接到交流濾波器濾14的輸入端，經(jīng)過濾波器濾除高次諧波后， 作為電網(wǎng)模擬源供光伏逆變器測試用。電流霍爾傳感器15連接在交流濾波器14的A相和 B相，采集的電流信號傳遞給控制器17,經(jīng)過控制器內(nèi)部計(jì)算后發(fā)出驅(qū)動脈沖給驅(qū)動單元 18 ;信號采集器19將采集到的電壓、電流、溫度等信號傳遞給控制器17。
[0026] 三相市電經(jīng)由工頻變壓器12隔離后，輸入到整流器31。變壓器采用三角形結(jié)構(gòu)， 市電側(cè)22為星型結(jié)構(gòu)，功率變換器側(cè)23為三角型結(jié)構(gòu)。
[0027] 功率變換器13由兩大部分組成，分別為三相整流器31和三相逆變器32。如圖2 所示，三相整流器31由Q1、D1、Q2、D2、Q3、D3、Q4、D4、Q5、D5、Q6、D6、C1組成，這些器件為 電力電子器件。Q1和D1并聯(lián)、Q2和D2并聯(lián)、Q3和D3并聯(lián)、Q4和D4并聯(lián)、Q5和D5并聯(lián)、 Q6和D6并聯(lián)。母線電容C1正極與Q1\Q3\Q5漏極、D1\D3\D5陽極連接，負(fù)極與Q2\Q4 \Q6 源極、D4\D2\D6陰極連接。三相整流器31將三相交流電轉(zhuǎn)換、升壓成需要的直流電壓，此 電壓等級可由用戶自定義，以滿足各種測試需求。三相逆變器32由Q7、D7、Q8、D8、Q9、D9、 Q10、DIO、Qll、Dll、Q12、D12、C2組成，這些器件為電力電子器件。Q7和D7并聯(lián)、Q8和D8 并聯(lián)、Q9和D9并聯(lián)、Q10和D10并聯(lián)、Q11和D11并聯(lián)、Q12和D12并聯(lián)。母線電容C2正極 與Q7\Q9\Q11漏極、D7\D9\D11陽極連接，負(fù)極與Q8\Q10 \Q10源極、D8\D10\D12陰極連接。 整流后的直流電壓經(jīng)由三相逆變器32逆變成三相交流電。三相交流電的幅值、頻率可以實(shí) 時調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)速率、幅度可以由用戶自由定義，以滿足各種測試要求。
[0028] 本實(shí)施例中整流器31和逆變器32串接在一起，電容C1和C2通過銅排或者電纜 連接。
[0029] 在本實(shí)施例中，交流濾波器14為LC型，由交流濾波電感41和交流濾波電容42組 成。如圖2所示，交流濾波電感41由鋁箔繞制在三相柱式鐵硅上制成。交流濾波電容42 由三角形接法的薄膜電容組成；采用與本實(shí)施例相似的LCL型濾波器亦在本實(shí)用新型的保 護(hù)范疇。
[0030] 電流采樣模塊15實(shí)現(xiàn)對負(fù)載電流的采樣，位置在交流濾波電容14后面；可以采用 負(fù)載電流霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)。
[0031] 由上述可知，市電電壓經(jīng)過工頻變壓器隔離后，經(jīng)過AC-DC-AC變換，轉(zhuǎn)換為可控 的交流電供給光伏逆變器或其他負(fù)載使用。
[0032] 控制器17是實(shí)現(xiàn)控制方法的實(shí)施單元，電壓、電路信號經(jīng)由數(shù)據(jù)采集單元19轉(zhuǎn)換 為弱電信號，經(jīng)由控制器17計(jì)算處理后，發(fā)出開關(guān)信號。驅(qū)動單元18是驅(qū)動電力電子器件 實(shí)現(xiàn)開關(guān)動作的執(zhí)行單元。信號采集單元19負(fù)責(zé)采樣直流電壓和電流、交流電壓和電流 等。
[0033] 本實(shí)用新型公開的電網(wǎng)模擬器控制方法中，根據(jù)客戶選擇的工作模式計(jì)算參考電 壓的流程如圖3所示，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)模擬器工作模式選擇的控制方法全部由數(shù)字控制實(shí)現(xiàn)，包 括模式選擇單元110、參考電壓計(jì)算單元111、參考電壓輸出單元112、克拉克變換（CLARK) 單元113和帕克變換（PARK) 11單元4 ;其中（1)模式選擇單元110功能提供三種測試模式 供用戶選擇，分別為固定電壓模式選擇單元101、斜率漸變模式選擇單元102、低壓穿越模 式選擇單元103。
[0034] 當(dāng)用戶選擇固定電壓模式101工作時，由輸出電壓設(shè)置單元104計(jì)算一個電壓值， 電網(wǎng)模擬器會按照這個電壓值恒定輸出，用來模擬穩(wěn)態(tài)時的電網(wǎng)狀態(tài)。
[0035] 當(dāng)用戶選擇斜率漸變模式102工作時，電壓變化斜率設(shè)置單元105根據(jù)設(shè)定電壓 和時間，計(jì)算出一個斜率值，電網(wǎng)模擬器會根據(jù)這個斜率來改變輸出電壓，用來模擬電網(wǎng)電 壓漸變時的狀態(tài)，輸出形式如圖4所示。
[0036] 本實(shí)用新型提供電壓漸變數(shù)字控制方法，假定電網(wǎng)模擬器當(dāng)前工作電壓幅值為 U1，漸變后電壓幅值為U2,漸變時間為T，那么計(jì)算連續(xù)域的斜率K1
[0037] Kl= (U2-UD/T (1)
[0038] 需要將連續(xù)域Κ1轉(zhuǎn)為離散域的斜率Κ2以便于數(shù)字信號處理器（DSP)實(shí)現(xiàn)
[0039] K2=Kl/ (f||Z %* (2) _〇]其中,fHZ:交流輸出；Ns_oim :單市電周期離散化點(diǎn)數(shù)。
[0041] 當(dāng)用戶選擇低壓穿越模式103時，電壓跌落深度和恢復(fù)時間設(shè)置單元106根據(jù)用 戶需要，模擬電網(wǎng)突變時的狀況，輸出形式如圖5所示。
[0042] (2)參考電壓計(jì)算單元111根據(jù)用戶選擇的工作模式，計(jì)算出相應(yīng)的參考電壓； (?〇? 恒壓模式
[0043] ? = 1? +Κ2 *η； 斜率模式（3 ) 低壓穿趟
[0044] 式（3)中，恒壓模式，U0為常態(tài)下工作電壓值；
[0045] 斜率模式，η為離散下的計(jì)數(shù)值；
[0046] 低壓穿越模式，隊(duì)為跌落過程的電壓值，UB為跌落恢復(fù)的值；
[0047] (3)由上述參考電壓U計(jì)算各相參考電壓：
[0048] = \：2 ·> U · SlJlIwtpb = \·2 * U * sin(wt- ^^/3) (4) U;感 _(ω?,3)
[0049] (4)上述參考電壓，經(jīng)由克拉克變換（CLARK) 113轉(zhuǎn)換為兩相靜止坐標(biāo)系參考值， 變換公式如下。 『in R
[0050] ,.a =C3, Xi!； (5) Id Id _ i -i -
[0051] 其中，變換矩陣C32=三 I % 3 0 - L ： 2
[0052] (5)兩相靜止坐標(biāo)系下的參考電壓經(jīng)由帕克變換（PARK) 114轉(zhuǎn)換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo) 系參考值，變換公式如下。 I" 1 η*·'
[0053] ? = Cn X ,，？（6) LlJ " IM
[0054] 其中，變換矩陣C" = f €QSt Sm? I- sin Θ cosoi
[0055] 經(jīng)過上述公式計(jì)算后，參考電壓從三相正弦信號變換成了兩相直流信號，簡化控 制的難度，并提高了控制的精度。
[0056] 本實(shí)用新型公開的電網(wǎng)模擬器控制方法中，根據(jù)上述計(jì)算得到的參考電壓結(jié)果 1?、?^，提供一種電壓、電流雙環(huán)控制算法，同時，加入了負(fù)載電流、電壓前饋控制，控制穩(wěn) 定，動態(tài)響應(yīng)快。
[0057] 由于d軸和q軸有相同的控制方法，因此此處僅給出d軸的控制環(huán)路，如圖6所示。
[0058] 電壓環(huán)115是控制的外環(huán)，為了提高系統(tǒng)對光伏逆變器或其它負(fù)載的動態(tài)響應(yīng)加 入了負(fù)載電流前饋116,輸出作為電流環(huán)117的參考。電流內(nèi)環(huán)117結(jié)構(gòu)的作用是增加系 統(tǒng)阻尼，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為了降低系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，在內(nèi)回路再引入輸出電壓的補(bǔ)償環(huán) 118,從而通過改變控制對象的結(jié)構(gòu)，使得系統(tǒng)在理想情況下可以實(shí)現(xiàn)階躍輸入的穩(wěn)態(tài)誤差 為零，并能獲得期望的控制性能。
[0059] 與現(xiàn)有的SPWM調(diào)制技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用的空間矢量SVPWM驅(qū)動脈寬計(jì)算 119直流電壓利用率較SPWM高15. 47%，波形質(zhì)量高，線性調(diào)制區(qū)域?qū)挼膬?yōu)點(diǎn)。
[0060] 圖7是本實(shí)用新型工作在電壓跌落模式下的電壓、電流實(shí)測波形。幅值近似為零 的為電壓波形，可以看到進(jìn)入和退出零電壓穿越的過程中，電壓幅值完全符合國家電網(wǎng)關(guān) 于光伏逆變器并網(wǎng)的測試條件。
[0061] 經(jīng)過現(xiàn)場應(yīng)用驗(yàn)證，本實(shí)用新型可以安全穩(wěn)定的運(yùn)行于630kVA以下功率等級的 光伏逆變器測試場合。
[0062] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不 用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改 進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種全能量回饋型電網(wǎng)模擬器，其特征在于，包括變壓器（12)、功率變換器（13)、交 流濾波器（14)、電流采樣模塊（15)、控制器（17)、驅(qū)動單元（18)和信號采集器（19); 所述變壓器（12)、所述功率變換器（13)、所述交流濾波器（14)和所述電流采樣模塊 (15)依次連接在三相電網(wǎng)和光伏逆變器之間； 所述信號采集器（19)、所述控制器（17)和所述驅(qū)動單元（18)依次連接，且所述驅(qū)動單 元（18)的輸出端與所述功率變換器（13)連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的全能量回饋型電網(wǎng)模擬器，其特征在于，所述功率變換器（13) 包括依次連接的三相整流器（31)和三相逆變器（32); 所述三相整流器（31)包括MOS管Q1、二極管D1、M0S管Q2、二極管D2、M0S管Q3、二極 管D3、M0S管Q4、二極管D4、M0S管Q5、二極管D5、M0S管Q6、二極管D6和電容C1 ; MOS管Q1和二極管D1并聯(lián)、MOS管Q2和二極管D2并聯(lián)、MOS管Q3和二極管D3并聯(lián)、 MOS管Q4和二極管D4并聯(lián)、MOS管Q5和二極管D5并聯(lián)、MOS管Q6和二極管D6并聯(lián)； 電容C1的正極與MOS管Ql、MOS管Q3和MOS管Q5的漏極連接，同時還與二極管D1、 二極管D3和二極管D5的陽極連接；電容C1負(fù)極與MOS管Q2、MOS管Q4和MOS管Q6的源 極連接，同時還與二極管D4、二極管D2和二極管D6的陰極連接； 所述MOS管Q1的源極與所述MOS管Q2的漏極連接的連接端、所述MOS管Q3的源極與 所述MOS管Q4的漏極連接的連接端以及所述MOS管Q5的源極與所述MOS管Q6的漏極連 接的連接端作為所述功率變換器（13)的輸入端與所述變壓器（12)的輸出端連接。
3. 如權(quán)利要求2所述的全能量回饋型電網(wǎng)模擬器，其特征在于，所述三相逆變器（32) 包括MOS管Q7、二極管D7、MOS管Q8、二極管D8、MOS管Q9、二極管D9、MOS管Q10、二極管 D10、M0S 管 Q11、二極管 D11、M0S 管 Q12、二極管 D12 和電容 C2 ; MOS管Q7和二極管D7并聯(lián)、MOS管Q8和二極管D8并聯(lián)、MOS管Q9和二極管D9并聯(lián)、 MOS管Q10和二極管D10并聯(lián)、MOS管Q11和二極管D11并聯(lián)、MOS管Q12和二極管D12并 聯(lián)； 所述電容C2的正極與MOS管Q7、MOS管Q9和MOS管Q11的漏極連接，同時還與二極 管D7、二極管D9和二極管D11的陽極連接；所述電容C2的負(fù)極與MOS管Q8、M0S管Q10和 MOS管Q10的源極連接，同時還與二極管D8、二極管D10和二極管D12的陰極連接； 所述MOS管Q7的源極與所述MOS管Q8的漏極連接的連接端、所述MOS管Q9的源極與 所述MOS管Q10的漏極連接的連接端以及所述MOS管Q11的源極與所述MOS管Q12的漏極 連接的連接端作為所述功率變換器（13)的輸出端與所述交流濾波器（14)的輸入端連接。
4. 如權(quán)利要求1所述的全能量回饋型電網(wǎng)模擬器，其特征在于，所述控制器（17)包括 依次連接的提供工作模式供用戶選擇的模式選擇單元（110)、根據(jù)用戶選擇的工作模式計(jì) 算出相應(yīng)參考電壓的參考電壓計(jì)算單元（111)、根據(jù)所述參考電壓獲得各相參考電壓的參 考電壓輸出單元（112)、將各相參考電壓分別進(jìn)行克拉克變換并獲得兩相靜止坐標(biāo)系參考 值的克拉克變換單元（113)以及將兩相靜止坐標(biāo)系下的參考電壓進(jìn)行帕克變換獲得兩相旋 轉(zhuǎn)坐標(biāo)系參考值并輸出給驅(qū)動單元的帕克變換單元（114)。
5. 如權(quán)利要求4所述的全能量回饋型電網(wǎng)模擬器，其特征在于，所述模式選擇單元 (110)包括：固定電壓模式選擇單元（101)、斜率漸變模式選擇單元（102)、低壓穿越模式選 擇單元（103)、輸出電壓設(shè)置單元（104)、電壓變化斜率設(shè)置單元（105)和電壓跌落深度和 恢復(fù)時間設(shè)置單元（106); 所述輸出電壓設(shè)置單元（104)的輸入端連接所述固定電壓模式選擇單元（101)，所述 輸出電壓設(shè)置單元（104)的輸出端連接至所述參考電壓計(jì)算單元（111)的輸入端； 所述電壓變化斜率設(shè)置單元（105)的輸入端連接所述斜率漸變模式選擇單元（102)， 所述電壓變化斜率設(shè)置單元（105)的輸出端連接至所述參考電壓計(jì)算單元（111)的輸入 端； 所述電壓跌落深度和恢復(fù)時間設(shè)置單元（106)的輸入端連接所述低壓穿越模式選擇單 元（103)，所述電壓跌落深度和恢復(fù)時間設(shè)置單元（106)的輸出端連接至所述參考電壓計(jì) 算單元（111)的輸入端。
【文檔編號】H02J3/38GK203911496SQ201320842181
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】熊偉, 邵長偉, 丁永強(qiáng) 申請人:深圳古瑞瓦特新能源股份有限公司