電壓擾動(dòng)發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種電壓擾動(dòng)發(fā)生器，包括：不可控整流電路，用于對(duì)輸入的交流電進(jìn)行整流并輸出整流后的直流電；升壓電路，用于將所述整流后的直流電升壓至預(yù)定電壓；控制電路，用于根據(jù)輸入的參數(shù)生成控制信號(hào)；逆變電路，用于接收所述升壓電路輸出的預(yù)定電壓，并根據(jù)所述控制電路輸出的控制信號(hào)輸出預(yù)定信號(hào)以模擬電網(wǎng)電壓各種故障。本發(fā)明提供的電壓擾動(dòng)發(fā)生器具有控制簡單、無級(jí)調(diào)控、精度高、靈活性高、體積小、成本低等特點(diǎn)，便于使用。
【專利說明】
電壓擾動(dòng)發(fā)生器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自動(dòng)化【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種電壓擾動(dòng)發(fā)生器。

【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)美國電科院的統(tǒng)計(jì)90%的電能質(zhì)量問題由電壓暫降和電壓暫升造成，其中電壓暫降是主要事故原因。目前，國內(nèi)外針對(duì)電壓暫降和電壓暫升展開了研究，但由于電網(wǎng)故障的不可控性，因此必須有專門的設(shè)備用于測(cè)試用電系統(tǒng)在電壓擾動(dòng)發(fā)生時(shí)的穿越能力，用于模擬電壓擾動(dòng)的發(fā)生，并測(cè)試各系統(tǒng)在電壓擾動(dòng)發(fā)生時(shí)的工作狀態(tài)，提前做好措施預(yù)防事故的發(fā)生。
[0003]目前，電壓擾動(dòng)發(fā)生器的研制大多集中在暫降發(fā)生器上，而暫升發(fā)生器主要采用變壓器方式，即變壓器作為暫升發(fā)生器，變壓器占用體積大，且隨著電壓擾動(dòng)發(fā)生器所需輸出的功率的增大，所需的變壓器的體積也隨之增大，這便不利于電壓擾動(dòng)發(fā)生器的小型化發(fā)展，同時(shí)，變壓器工作的過程中不能實(shí)現(xiàn)電壓的無級(jí)調(diào)控，電壓變化切換時(shí)間長，靈敏度低，這便導(dǎo)致了集成后的電壓擾動(dòng)發(fā)生器的靈敏度低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為此，本發(fā)明所要解決的是現(xiàn)有電壓擾動(dòng)發(fā)生器體積大、靈敏度低的技術(shù)問題，為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0005]一種電壓擾動(dòng)發(fā)生器，包括:
[0006]不可控整流電路，用于對(duì)輸入的交流電進(jìn)行整流并輸出整流后的直流電；
[0007]升壓電路，用于將所述整流后的直流電升壓至預(yù)定電壓；
[0008]控制電路，用于根據(jù)輸入的參數(shù)生成控制信號(hào)；
[0009]逆變電路，用于接收所述升壓電路輸出的預(yù)定電壓，并根據(jù)所述控制電路輸出的控制信號(hào)輸出預(yù)定信號(hào)以模擬電網(wǎng)電壓各種故障。
[0010]所述的電壓擾動(dòng)發(fā)生器，所述不可控整流電路采用三相不可控全橋整流電路。
[0011 ] 所述的電壓擾動(dòng)發(fā)生器，所述升壓電路為BOOST升壓電路，所述BOOST升壓電路包括:電感L、IGBT TUIGBT T2和電容C3，其中，
[0012]所述電感L的第一端作為BOOST升壓電路的輸入端，第二端連接所述IGBT Tl的發(fā)射極與所述IGBT T2的集電極；
[0013]IGBT Tl的柵極連接觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路，IGBT Tl的集電極連接所述電容C3的一端且作為BOOST升壓電路的輸出端，IGBT Tl的發(fā)射極連接IGBT T2的集電極；
[0014]IGBT T2的柵極連接觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路，IGBT T2的發(fā)射極連接所述電容C3的另一端。
[0015]所述的電壓擾動(dòng)發(fā)生器，所述控制電路包括:
[0016]分解單元，用于將所述輸入的參數(shù)分解為各序故障電壓特征值，其中所述輸入的參數(shù)包括故障電壓特征值、電壓暫降時(shí)間和電壓暫降類型，或者電壓暫升時(shí)間和電壓暫升類型；
[0017]坐標(biāo)變換單元，用于將所述各序故障電壓特征值通過abc三相靜止坐標(biāo)系變換到dqO同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，并在dqO同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下完成復(fù)合運(yùn)算；
[0018]控制信號(hào)生成單元，將經(jīng)復(fù)合運(yùn)算后的所述各序故障電壓特征值，通過dqO-abc變換生成控制所述逆變電路工作的控制信號(hào)，其中所述控制信號(hào)為空間矢量脈寬調(diào)制信號(hào)。
[0019]所述的電壓擾動(dòng)發(fā)生器，所述逆變電路采用三相電壓型橋式逆變電路。
[0020]所述的電壓擾動(dòng)發(fā)生器，還包括:
[0021 ] 限流電路，用于對(duì)所述不可控整流電路輸出的整流后的直流電進(jìn)行限流；和
[0022]濾波電路，用于對(duì)所述限流電路輸出的經(jīng)限流的直流電進(jìn)行濾波并將濾波后的直流電輸出至所述升壓電路。
[0023]所述的電壓擾動(dòng)發(fā)生器，還包括:保護(hù)電路，用于將所述輸入的交流電、所述不可控整流電路、所述升壓電路和所述逆變電路中的至少一個(gè)輸出的電壓值和/或電流值輸入到所述控制電路，所述控制電路還用于將所輸入的電壓值和/或電流值與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，當(dāng)所輸入的電壓值大于或小于所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)，所述控制電路不輸出所述控制信號(hào)，當(dāng)所輸入的電流值大于所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)，所述控制電路不輸出所述控制信號(hào)。
[0024]所述的電壓擾動(dòng)發(fā)生器，還包括:保護(hù)電路，用于將所述輸入的交流電、所述不可控整流電路、所述升壓電路、所述限流電路、所述濾波電路和所述逆變電路中的至少一個(gè)輸出的電壓值和/或電流值輸入到所述控制電路，所述控制電路還用于將所輸入的電壓值和/或電流值與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，當(dāng)所輸入的電壓值大于或小于所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)，所述控制電路不輸出所述控制信號(hào)，當(dāng)所輸入的電流值大于所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)，所述控制電路不輸出所述控制信號(hào)。
[0025]所述的電壓擾動(dòng)發(fā)生器，所述保護(hù)電路包括:
[0026]采集單元，用于采集被檢測(cè)電路中的電壓值和/或電流值；
[0027]比例運(yùn)算單元，用于將所述采集單元采集到的所述電壓值和/或電流值轉(zhuǎn)換為一定比例的電壓值；
[0028]濾波單元，用于將比例運(yùn)算單元輸出的電壓信號(hào)，進(jìn)行濾波處理；
[0029]限幅輸出單元，用于將濾波單元輸出的電壓信號(hào)的大小限制至預(yù)定范圍后輸出至所述控制電路。
[0030]本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0031]本發(fā)明提供的一種電壓擾動(dòng)發(fā)生器，在不可控整流電路和逆變電路之間設(shè)置升壓電路，使得本發(fā)明提供的一種電壓擾動(dòng)發(fā)生器可模擬電壓中斷、暫升、暫降等組合故障情況，即能模擬電網(wǎng)的全部故障情況；同時(shí)，相對(duì)于利用安裝在交流側(cè)的變壓器來進(jìn)行升壓的方式，本發(fā)明在直流側(cè)設(shè)置升壓電路，在同樣輸出容量情況下占用體積小，電壓在量程范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)無級(jí)高精度變化，電壓由穩(wěn)態(tài)至?xí)簯B(tài)切換時(shí)間可達(dá)到微秒級(jí)；此外，本發(fā)明中整流電路采用不可控整流電路，控制算法簡單，發(fā)熱量低，不需要與后級(jí)的逆變電路進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，且不可控整流電路的硬件成本低。本發(fā)明提供的電壓擾動(dòng)發(fā)生器具有控制簡單、無級(jí)調(diào)控、精度高、靈活性高、體積小、成本低等特點(diǎn)，便于使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中
[0033]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電壓擾動(dòng)發(fā)生器的示意圖；
[0034]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電壓擾動(dòng)發(fā)生器中的升壓電路的示意圖；
[0035]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電壓擾動(dòng)發(fā)生器中的控制電路的示意圖；
[0036]圖4是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的電壓擾動(dòng)發(fā)生器的示意圖；
[0037]圖5A-5E是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的電壓擾動(dòng)發(fā)生器的示意圖；
[0038]圖6是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的電壓擾動(dòng)發(fā)生器中的一種保護(hù)電路的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0039]圖7是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的電壓擾動(dòng)發(fā)生器中的一種保護(hù)電路的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0040]圖8是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的電壓擾動(dòng)發(fā)生器中的一種保護(hù)電路的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0041]圖9是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的電壓擾動(dòng)發(fā)生器的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0042]附圖標(biāo)記:11_不可控整流電路，12-升壓電路，13-控制電路，14-逆變電路，15-限流電路，16-濾波電路，17-保護(hù)電路，131-分解單元，132-坐標(biāo)變換單元，133-控制信號(hào)生成單元，

【具體實(shí)施方式】
[0043]實(shí)施例1
[0044]參見圖1所示，作為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電壓擾動(dòng)發(fā)生器，包括:
[0045]不可控整流電路11，用于對(duì)輸入的交流電進(jìn)行整流并輸出整流后的直流電；升壓電路12，用于將所述整流后的直流電升壓至預(yù)定電壓；控制電路13，用于根據(jù)輸入的參數(shù)生成控制信號(hào)；逆變電路14，用于接收所述升壓電路12輸出的預(yù)定電壓，并根據(jù)所述控制電路13輸出的控制信號(hào)輸出預(yù)定信號(hào)以模擬電網(wǎng)電壓各種故障。
[0046]本實(shí)施例提供的電壓擾動(dòng)發(fā)生器，在不可控整流電路11和逆變電路14之間設(shè)置有升壓電路12，該電壓擾動(dòng)發(fā)生器可模擬電壓中斷、暫升、暫降等組合故障情況，即能模擬電網(wǎng)的全部故障情況；同時(shí)，相對(duì)于利用安裝在交流側(cè)的變壓器來進(jìn)行升壓的方式，本實(shí)施例在直流側(cè)設(shè)置升壓電路12，在同樣輸出容量情況下占用體積小，電壓在量程范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)無級(jí)高精度變化，電壓由穩(wěn)態(tài)至?xí)簯B(tài)切換時(shí)間可達(dá)到微秒級(jí)；此外，本實(shí)施例中整流電路采用不可控整流電路11，控制算法簡單，發(fā)熱量低，不需要與后級(jí)的逆變電路14進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，且不可控整流電路11的硬件成本低。本發(fā)明提供的電壓擾動(dòng)發(fā)生器具有控制簡單、無級(jí)調(diào)控、精度高、靈活性高、體積小、成本低等特點(diǎn)，便于使用。
[0047]優(yōu)選地，所述不可控整流電路11可以采用三相不可控全橋整流電路，所述三相不可控全橋整流電路在圖9中示出，所述三相不可控全橋整流電路具體包括:二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5以及二極管D6，其中，二極管Dl、二極管D3和二極管D5的陽極均相連；二極管D2、二極管D4和二極管D6的陰極均相連；二極管Dl的陰極與二極管D2的陽極相連，二極管D3的陰極與二極管D4的陽極相連，二極管D5的陰極與二極管D4的陽極相連。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，采用現(xiàn)有其他不可控整流電路也是可行的，只要能實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入的交流電進(jìn)行整流并輸出整流后的直流電即可。
[0048]優(yōu)選地，根據(jù)本實(shí)施例的升壓電路12可以為BOOST升壓電路。如圖2所示，所述BOOST升壓電路包括:電感L、IGBT TUIGBT T2和電容C3，其中，所述電感L的第一端作為BOOST升壓電路的輸入端，第二端連接所述IGBT Tl的發(fā)射極與所述IGBT T2的集電極；IGBT Tl的柵極連接觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路，IGBT Tl的集電極連接所述電容C3的一端且作為BOOST升壓電路的輸出端，IGBT Tl的發(fā)射極連接IGBT T2的集電極；IGBT T2的柵極連接觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路，IGBT T2的發(fā)射極連接所述電容C3的另一端。實(shí)際使用中，根據(jù)所需要升壓至的預(yù)定電壓的大小，通過觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路控制IGBT Tl和IGBT T2的開通和關(guān)斷。所述IGBT還可以為MOSFET等電力電子器件。
[0049]由于專用升壓芯片內(nèi)部開關(guān)管的限制，很難做到大功率升壓變換，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)受到很大限制，且專用升壓芯片的價(jià)格昂貴。而BOOST升壓電路外接開關(guān)管，外接開關(guān)管的選擇余地很大，所以只需選擇合適的控制芯片便可方便且經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)出大功率輸出的直流升壓電路。
[0050]優(yōu)選地，如圖3所示，根據(jù)本實(shí)施例的所述控制電路13可以包括:分解單元131，用于將所述輸入的參數(shù)分解為各序故障電壓特征值，其中所述輸入的參數(shù)包括故障電壓特征值、電壓暫降時(shí)間和電壓暫降類型，或者電壓暫升時(shí)間和電壓暫升類型；坐標(biāo)變換單元132，用于將所述各序故障電壓特征值通過abc三相靜止坐標(biāo)系變換到dqO同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，并在dqO同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下完成復(fù)合運(yùn)算；以及控制信號(hào)生成單元133，將經(jīng)復(fù)合運(yùn)算后的所述各序故障電壓特征值，通過dqO-abc變換生成控制所述逆變電路14工作的控制信號(hào)，其中所述控制信號(hào)為空間矢量脈寬調(diào)制信號(hào)。
[0051]通過該控制電路13產(chǎn)生的控制信號(hào)輸出至逆變電路14后，使得逆變電路14輸出的預(yù)定信號(hào)能自動(dòng)滿足相與相之間的相位關(guān)系和相與相之間的幅值的關(guān)系，能很真實(shí)的模擬電網(wǎng)電壓各種故障。
[0052]優(yōu)選地，所述逆變電路14可以采用三相電壓型橋式逆變電路，所述三相電壓型橋式逆變電路在圖9中示出。所述三相電壓型橋式逆變電路包括六只可控電力電子器件，由對(duì)應(yīng)的觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路控制可控電力電子器件的開通與關(guān)斷。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，采用現(xiàn)有其他逆變電路也是可行的。
[0053]實(shí)施例2
[0054]圖4是本實(shí)施例的電壓擾動(dòng)發(fā)生器的示意圖，與圖1所示的實(shí)施例1中的電壓擾動(dòng)發(fā)生器的示意圖的不同之處在于，圖4所示的電壓擾動(dòng)發(fā)生器的示意圖，還包括:限流電路15，用于對(duì)所述不可控整流電路11輸出的整流后的直流電進(jìn)行限流；和濾波電路16，用于對(duì)所述限流電路15輸出的經(jīng)限流的直流電進(jìn)行濾波并將濾波后的直流電輸出至所述升壓電路12。
[0055]由于后續(xù)電路中有電容，電容為大電流型器件，電路導(dǎo)通的瞬間容易產(chǎn)生瞬時(shí)大電流，而燒毀電路中的元器件。通過設(shè)置限流電路15可以有效的防止電路中產(chǎn)生瞬時(shí)大電流，燒毀電路中的元器件；通過設(shè)置濾波電路16可以使得輸出至所述升壓電路12的直流電更為穩(wěn)定。
[0056]作為一種具體實(shí)現(xiàn)方式，如圖9所示，所述限流電路15可以包括:限流電阻R1、可控電子開關(guān)MT，所述可控電子開關(guān)MT與所述限流電阻Rl并聯(lián)后的一端用于接收所述不可控整流電路11輸出的整流后的直流電，所述可控電子開關(guān)MT與所述限流電阻Rl并聯(lián)后的另一端用于輸出經(jīng)限流后的直流電。通過所述限流電阻Rl與可控電子開關(guān)MT并聯(lián)連接，待后續(xù)電路中的電容充滿電的時(shí)候，控制電路13控制所述電子開關(guān)MT持續(xù)導(dǎo)通，避免了電路中產(chǎn)生瞬時(shí)大電流，保護(hù)了電路中的元器件。所述濾波電路16可以采用RC濾波的方式，RC濾波電路結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾性強(qiáng)，且成本較低。具體使用時(shí)候可以包括:電容Cl、電容C2、電阻R2和電阻R3，所述電容Cl和所述電容C2串聯(lián)連接，所述電阻R2并聯(lián)于所述電容Cl的兩端，所述電阻R3并聯(lián)于所述電容C2的兩端，所述電容Cl和所述電容C2串聯(lián)連接后的一端用于接收所述限流電路15輸出的經(jīng)限流的直流電。
[0057]實(shí)施例3
[0058]圖5A是本實(shí)施例的電壓擾動(dòng)發(fā)生器的示意圖，與圖1所示的實(shí)施例1中的電壓擾動(dòng)發(fā)生器的示意圖的不同之處在于，圖5A所示的電壓擾動(dòng)發(fā)生器的示意圖，還包括:保護(hù)電路17，用于將所述輸入的交流電和所述升壓電路12輸出的電壓值和/或電流值輸入到所述控制電路13，所述控制電路13還用于將所輸入的電壓值和/或電流值與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，當(dāng)所輸入的電壓值大于或小于所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)，所述控制電路13不輸出所述控制信號(hào)，當(dāng)所輸入的電流值大于所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)，所述控制電路13不輸出所述控制信號(hào)。
[0059]圖5B是本實(shí)施例的電壓擾動(dòng)發(fā)生器的示意圖，與圖4所示的實(shí)施例2中的電壓擾動(dòng)發(fā)生器的示意圖的不同之處在于，圖5B所示的電壓擾動(dòng)發(fā)生器的示意圖，還包括:保護(hù)電路17，用于將所述輸入的交流電和所述升壓電路12輸出的電壓值和/或電流值輸入到所述控制電路13，所述控制電路13還用于將所輸入的電壓值和/或電流值與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，當(dāng)所輸入的電壓值大于或小于所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)，所述控制電路13不輸出所述控制信號(hào)，當(dāng)所輸入的電流值大于所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)，所述控制電路13不輸出所述控制信號(hào)。
[0060]保護(hù)電路17除了設(shè)置在不可控整流電路11之前和升壓電路12之后，還存在其他設(shè)置方式，如圖5C-5E所示，在圖5C中，保護(hù)電路17設(shè)置在所述限流電路15和所述濾波電路16之間，以及設(shè)置在所述升壓電路12和所述逆變電路14之間，起到作用；在圖中，保護(hù)電路17僅設(shè)置在在所述升壓電路12和所述逆變電路14之間，起到作用；在圖5E中，保護(hù)電路17僅設(shè)置在所述濾波電路16和所述升壓電路12之間，起到作用。
[0061]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在本實(shí)施例中的電壓擾動(dòng)發(fā)生器中設(shè)置一個(gè)或多個(gè)保護(hù)電路17，即將所述輸入的交流電和所述不可控整流電路11、所述升壓電路12、所述限流電路15、所述濾波電路16和所述逆變電路14中的至少一個(gè)輸出的電壓值和/或電流值輸入到所述控制電路13。
[0062]通過設(shè)置保護(hù)電路17，當(dāng)被檢測(cè)電路中的電壓大于設(shè)定閥值Vl (過壓值)或小于預(yù)定閾值V2(欠壓值)時(shí)，控制電路13發(fā)送過壓或者欠壓信號(hào)，且停止輸出控制信號(hào)；當(dāng)被檢測(cè)電路中的電流值大于預(yù)定閾值Il (過流值)時(shí)，控制電路13發(fā)出過流信號(hào)且停止輸出控制信號(hào)，這便能及時(shí)關(guān)斷電路中的電力電子器件，避免了電路中電力電子器件的損壞。
[0063]優(yōu)選地，所述保護(hù)電路17可以包括:采集單元，用于采集被檢測(cè)電路中的電壓值和/或電流值；比例運(yùn)算單元，用于將所述采集單元采集到的所述電壓值和/或電流值轉(zhuǎn)換為一定比例的電壓值；濾波單元，用于將比例運(yùn)算單元輸出的電壓信號(hào)，進(jìn)行濾波處理；以及限幅輸出單元，用于將濾波單元輸出的電壓信號(hào)的大小限制至預(yù)定范圍后輸出至所述控制電路13。
[0064]由于控制電路13—般為單片機(jī)等控制芯片，對(duì)所能接受的輸入信號(hào)有一定的范圍要求，本實(shí)施例中的控制電路不但采集了被檢測(cè)電路中的電壓值和/或電流值且滿足了控制電路對(duì)信號(hào)的要求。
[0065]所述保護(hù)電路17在使用中，可以分為電流保護(hù)電路和電壓保護(hù)電路，電壓保護(hù)電路又可以分為設(shè)置于交流側(cè)的電壓保護(hù)電路和設(shè)置于直流側(cè)的電壓保護(hù)電路。以下對(duì)電流保護(hù)電路和電壓保護(hù)電路進(jìn)行進(jìn)一步地詳細(xì)介紹。
[0066]圖6示出了一種電流保護(hù)電路，具體包括:霍爾電流傳感器、電阻R5al、電阻R5a2、電阻R5a3、電阻R5a4、電阻R5a5、電阻R5a6、電阻R5a7、電容C5al、電容C5a2、運(yùn)算放大器U5A、運(yùn)算放大器U6A、二極管Dl和二極管D2，其中，所述霍爾電流傳感器的輸入端用于采集電路中的電流值，所述霍爾電流傳感器的輸出端與所述電阻R5al、所述電阻R5a2的一端均相連；所述電阻R5al的另一端與所述電容C5al的一端、所述電阻R5a4的一端、所述運(yùn)算放大器U5A的反相輸入端均相連；所述電阻R5a2的另一端與所述電容C5al的另一端、所述電阻R5a3的一端均相連并接地；所述電阻R5a3的另一端與所述運(yùn)算放大器U5A的同相輸入端相連；所述運(yùn)算放大器U5A的輸出端與所述電阻R5a4的另一端、所述電阻R5a5的一端均相連；所述電阻R5a5的另一端與所述電阻R5a6的一端、所述運(yùn)算放大器U6A的同相輸入端均相連；所述電阻R5a6的另一端與外接直流3.3V電源的正極相連；所述運(yùn)算放大器U6A的反相輸入端與所述運(yùn)算放大器U6A的輸出端、所述電阻R5a7的一端均相連；所述電阻R5a7的另一端與所述二極管Dl的陽極、所述二極管D2的陰極、所述電容C5a2的一端均相連并用于輸出信號(hào)至控制電路13 ;所述二極管Dl的陰極與外接直流3.3V電源的正極相連；所述二極管D2的陽極與所述電容C5a2的另一端相連并接地。該電流保護(hù)電路中，被檢測(cè)電路中的電流實(shí)際值經(jīng)霍爾電流傳感器以及采樣電阻R5a2后，轉(zhuǎn)換成5V電壓信號(hào)，此5V電壓信號(hào)是反向的；濾波電阻R5al和濾波電容C5al對(duì)此電壓信號(hào)進(jìn)行濾波處理，濾除噪聲干擾，其中，濾波電阻R5al和濾波電容C5al的選擇應(yīng)該滿足時(shí)間常數(shù)小于Ims的要求；而后經(jīng)過運(yùn)算放大器U5A、電阻R5a3和電阻R5a4組成的電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路將此電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成-3.3V?+3.3V的信號(hào)；經(jīng)過電阻R5a5、電阻R5a6和3.3V電壓源組成的電壓偏移電路使得運(yùn)算放大器U6A組成的電壓跟隨器的輸入為O?3.3V單極性信號(hào)；最后經(jīng)過兩個(gè)串聯(lián)二極管Dl和D2的限幅，以及電阻R5a7和電容C5a2的濾波，確保了輸入控制電路13的信號(hào)為O?3.3V。該電流保護(hù)電路采集了被檢測(cè)電路中的電流值，且滿足了一般控制電路13對(duì)輸入信號(hào)的要求。
[0067]圖7示出了一種設(shè)置于交流側(cè)的所述電壓保護(hù)電路，具體包括:第一霍爾電壓傳感器、電阻Rla、電阻Rlal、電阻Rla2、電阻Rla3、電阻Rla4、電阻Rla5、電阻Rla6、電容Cla、電容Clal、電容Cla2、運(yùn)算放大器U1A、運(yùn)算放大器U2A、二極管D3和二極管D4，其中，所述第一霍爾電壓傳感器的輸入端串聯(lián)電阻Rla和電容Cla后與被測(cè)量電路并聯(lián)連接，用于采集所述被測(cè)量電路中的電壓值，所述第一霍爾電壓傳感器的輸出端與所述電阻Rial、所述電阻Rla2的一端均相連；所述電阻Rlal的另一端與所述電容Clal的一端、所述電阻Rla3的一端、所述運(yùn)算放大器UlA的反相輸入端均相連；所述電阻Rla2的另一端與所述電容Clal的另一端、所述運(yùn)算放大器UlA的同相輸入端相連并接地；所述運(yùn)算放大器UlA的輸出端與所述電阻Rla3的另一端、所述電阻Rla4的一端均相連；所述電阻Rla4的另一端與所述電阻Rla5的一端、所述運(yùn)算放大器U2A的同相輸入端均相連；所述電阻Rla5的另一端與外接直流3.3V電源的正極相連；所述運(yùn)算放大器U2A的反相輸入端與所述運(yùn)算放大器U2A的輸出端、所述電阻Rla6的一端均相連；所述電阻Rla6的另一端與所述二極管D3的陽極、所述二極管D4的陰極、所述電容Cla2的一端均相連并用于輸出信號(hào)至控制電路13 ；所述二極管D3的陰極與外接直流3.3V電源的正極相連；所述二極管D4的陽極與所述電容Cla2的另一端相連并接地。該交流側(cè)電壓保護(hù)電路中，被檢測(cè)電路中的實(shí)際電壓值正比于第一霍爾電壓傳感器輸出的電流值，第一霍爾電壓傳感器輸出的電流值信號(hào)經(jīng)過電阻Rlal和電容Clal抑制干擾后，進(jìn)入運(yùn)算放大器UlA和電阻Rla3組成的電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路，然后經(jīng)過電阻Rla4、電阻Rla5和3.3V電壓源組成的電壓偏移電路，再經(jīng)過運(yùn)算放大器U2A組成的電壓跟隨器，最后經(jīng)過兩個(gè)串聯(lián)二極管D3和D4的限幅，以及電阻Rla6和電容Cla2的濾波，確保了輸入控制電路13的信號(hào)為O?3.3V。該交流側(cè)電壓保護(hù)電路采集了被檢測(cè)電路中的電壓值，且滿足了一般控制電路13對(duì)輸入信號(hào)的要求。
[0068]圖8示出了一種設(shè)置于直流側(cè)的所述電壓保護(hù)電路，具體包括:第二霍爾電壓傳感器、電阻R8a、電阻R8al、電阻R8a2、電阻R8a3、電阻R8a4、電阻R8a5、電容C8al、運(yùn)算放大器U10A、運(yùn)算放大器U11A、二極管D5和二極管D6，其中，所述第二霍爾電壓傳感器的輸入端串聯(lián)電阻R8a后與被測(cè)量電路并聯(lián)連接，用于采集所述被測(cè)量電路中的電壓值，所述第二霍爾電壓傳感器的輸出端與所述電阻RSal的一端相連；所述電阻RSal的另一端與所述電阻R8a2的一端、所述電阻R8a3的一端均相連；所述電阻R8a2的另一端接地；所述電阻R8a3的另一端與所述運(yùn)算放大器UlOA的同相輸入端相連；所述運(yùn)算放大器UlOA的反相輸入端與所述運(yùn)算放大器UlOA的輸出端、所述電阻R8a4的一端均相連；所述電阻R8a4的另一端與所述運(yùn)算放大器UllA的同相輸入端相連；所述運(yùn)算放大器Ul IA的反相輸入端與所述運(yùn)算放大器UllA的輸出端、所述電阻R8a5的一端均相連；所述電阻R8a5的另一端與所述電容CSal的一端、所述二極管D5的陽極、所述二極管D6的陰極均相連并用于輸出信號(hào)至控制電路13 ;所述二極管D5的陰極與外接直流3.3V電源的正極相連；所述二極管D6的陽極與所述電容CSal的另一端相連并接地。該直流側(cè)電壓保護(hù)電路中，被檢測(cè)電路中的實(shí)際電壓值正比于第二霍爾電壓傳感器輸出的電流值，電阻R8a2將第二霍爾電壓傳感器輸出的直流電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷盒盘?hào)，隨后進(jìn)入運(yùn)算放大器UlOA和運(yùn)算放大器UllA組成的兩個(gè)電壓跟隨器，再經(jīng)過二極管D5和二極管D6組成的限幅電路以及電容CSal和電阻R8a5組成的濾波電路，確保了輸入控制電路13的信號(hào)為O?3.3V。該直流側(cè)電壓保護(hù)電路采集了被檢測(cè)電路中的電壓值，且滿足了一般控制電路13對(duì)輸入信號(hào)的要求。
[0069]在實(shí)際使用中，電壓擾動(dòng)發(fā)生器還可以包括觸摸顯示屏等人機(jī)交互模塊，方便使用。如圖9所示，為包括上述各個(gè)功能模塊的一種電壓擾動(dòng)發(fā)生器的電路結(jié)構(gòu)圖，所述控制電路13采用MCU實(shí)現(xiàn)，所述輸入的交流電可以直接從電網(wǎng)獲得。
[0070]顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種電壓擾動(dòng)發(fā)生器,其特征在于,包括: 不可控整流電路，用于對(duì)輸入的交流電進(jìn)行整流并輸出整流后的直流電； 升壓電路，用于將所述整流后的直流電升壓至預(yù)定電壓； 控制電路，用于根據(jù)輸入的參數(shù)生成控制信號(hào)； 逆變電路，用于接收所述升壓電路輸出的預(yù)定電壓，并根據(jù)所述控制電路輸出的控制信號(hào)輸出預(yù)定信號(hào)以模擬電網(wǎng)電壓各種故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓擾動(dòng)發(fā)生器，其特征在于，所述不可控整流電路采用三相不可控全橋整流電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電壓擾動(dòng)發(fā)生器，其特征在于，所述升壓電路為BOOST升壓電路，所述BOOST升壓電路包括:電感L、IGBT TUIGBT T2和電容C3，其中， 所述電感L的第一端作為BOOST升壓電路的輸入端，第二端連接所述IGBT Tl的發(fā)射極與所述IGBT T2的集電極； IGBT Tl的柵極連接觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路，IGBT Tl的集電極連接所述電容C3的一端且作為BOOST升壓電路的輸出端，IGBT Tl的發(fā)射極連接IGBT T2的集電極； IGBT T2的柵極連接觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路，IGBT T2的發(fā)射極連接所述電容C3的另一端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的電壓擾動(dòng)發(fā)生器，其特征在于，所述控制電路包括: 分解單元，用于將所述輸入的參數(shù)分解為各序故障電壓特征值，其中所述輸入的參數(shù)包括故障電壓特征值、電壓暫降時(shí)間和電壓暫降類型，或者電壓暫升時(shí)間和電壓暫升類型； 坐標(biāo)變換單元，用于將所述各序故障電壓特征值通過abc三相靜止坐標(biāo)系變換到dqO同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，并在dqO同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下完成復(fù)合運(yùn)算； 控制信號(hào)生成單元，將經(jīng)復(fù)合運(yùn)算后的所述各序故障電壓特征值，通過dqO-abc變換生成控制所述逆變電路工作的控制信號(hào)，其中所述控制信號(hào)為空間矢量脈寬調(diào)制信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的電壓擾動(dòng)發(fā)生器，其特征在于，所述逆變電路采用三相電壓型橋式逆變電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的電壓擾動(dòng)發(fā)生器，其特征在于，還包括: 限流電路，用于對(duì)所述不可控整流電路輸出的整流后的直流電進(jìn)行限流；和 濾波電路，用于對(duì)所述限流電路輸出的經(jīng)限流的直流電進(jìn)行濾波并將濾波后的直流電輸出至所述升壓電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的電壓擾動(dòng)發(fā)生器，其特征在于，還包括:保護(hù)電路，用于將所述輸入的交流電、所述不可控整流電路、所述升壓電路和所述逆變電路中的至少一個(gè)輸出的電壓值和/或電流值輸入到所述控制電路，所述控制電路還用于將所輸入的電壓值和/或電流值與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，當(dāng)所輸入的電壓值大于或小于所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)，所述控制電路不輸出所述控制信號(hào)，當(dāng)所輸入的電流值大于所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)，所述控制電路不輸出所述控制信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電壓擾動(dòng)發(fā)生器，其特征在于，還包括:保護(hù)電路，用于將所述輸入的交流電、所述不可控整流電路、所述升壓電路、所述限流電路、所述濾波電路和所述逆變電路中的至少一個(gè)輸出的電壓值和/或電流值輸入到所述控制電路，所述控制電路還用于將所輸入的電壓值和/或電流值與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，當(dāng)所輸入的電壓值大于或小于所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)，所述控制電路不輸出所述控制信號(hào)，當(dāng)所輸入的電流值大于所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)，所述控制電路不輸出所述控制信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的電壓擾動(dòng)發(fā)生器，其特征在于，所述保護(hù)電路包括: 采集單元，用于采集被檢測(cè)電路中的電壓值和/或電流值； 比例運(yùn)算單元，用于將所述采集單元采集到的所述電壓值和/或電流值轉(zhuǎn)換為一定比例的電壓值； 濾波單元，用于將比例運(yùn)算單元輸出的電壓信號(hào)，進(jìn)行濾波處理； 限幅輸出單元，用于將濾波單元輸出的電壓信號(hào)的大小限制至預(yù)定范圍后輸出至所述控制電路。
【文檔編號(hào)】H02M5/458GK104283438SQ201410535749
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】湯偉, 劉路登, 殷駿, 李剛 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)安徽省電力公司, 安徽立卓智能電網(wǎng)科技有限公司