kHz至6kHz。
[0051]本三相電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置包括控制器，控制器與各功率模塊通過光纖通信連接，對(duì)功率模塊進(jìn)行統(tǒng)一、協(xié)調(diào)控制，可提升系統(tǒng)的抗干擾性和運(yùn)行可靠性。
[0052]三相電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置實(shí)施例三
[0053]如圖6所示，本實(shí)用新型的三相電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置包括三相多繞組變壓器、功率模塊陣列，三相輸出變壓器和輸出濾波器。其中，三相多繞組變壓器的原邊連接至三相中高壓電網(wǎng)，原邊繞組為星形接法，副邊包括3n套三相繞組，副邊繞組為三角形接法。功率模塊陣列包括3組功率模塊，每組功率模塊對(duì)應(yīng)輸出的某一相，每組功率模塊包括η個(gè)功率模塊。如圖9所示，功率模塊的電路結(jié)構(gòu)包括具備三電平電路特征的三相PWM整流器、直流母線環(huán)節(jié)和單相H橋逆變器；直流母線環(huán)節(jié)位于三相PWM整流器和單相H橋逆變器之間，包括分別連接在其正、負(fù)極和中點(diǎn)之間的兩套直流電容組。三相PWM整流器包括3個(gè)橋臂，單相H橋逆變器包括兩個(gè)橋臂，上述橋臂均采用4個(gè)串聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件(如IGBT)和兩個(gè)中點(diǎn)嵌位二極管構(gòu)成的三電平電路。三相PWM整流器的輸入連接上述三相多繞組變壓器對(duì)應(yīng)的副邊三相繞組，單相H橋逆變器的輸出端級(jí)聯(lián)，形成三相電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置的基本輸出。同一相的η個(gè)H橋逆變器的輸出端進(jìn)行首尾級(jí)聯(lián)，即第I個(gè)H橋逆變器的尾端連接第2個(gè)H橋逆變器的首端，依次類推，A相對(duì)應(yīng)功率模塊串接后剩下首端A和尾端X。類似地，B相對(duì)應(yīng)功率豐吳塊串接后剩下首端B和尾端Y ；C相對(duì)應(yīng)功率豐吳塊串接后剩下首端C和尾端Z。三相輸出可以采用星形接法，此時(shí)尾端X、Y和Z短接在一起形成中點(diǎn)N。三相輸出變壓器的原邊連接上述首端Α、B、C，原邊繞組呈三角形接法；副邊形成裝置的最終輸出，副邊繞組呈星形接法。輸出濾波器連接三相輸出變壓器的副邊，由三相輸出變壓器的漏抗和電容器組成，其中電容器呈星形接法。
[0054]在其它實(shí)施例中，該三相輸出變壓器連接在輸出濾波器之后。
[0055]在其它實(shí)施例中，輸出濾波器可采用電抗器加電容器的結(jié)構(gòu)。
[0056]假設(shè)本三相電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置的輸入輸出額定電壓為35kV，輸出容量為7.5MVA，則上述三相多繞組變壓器的原邊線電壓可設(shè)計(jì)為35kV，三相輸出變壓器的原、副邊線電壓可分別設(shè)計(jì)為10kV、35kV。這樣每相的功率模塊級(jí)聯(lián)數(shù)N可為6。其中可設(shè)置5個(gè)低頻擾動(dòng)發(fā)生功率模塊，功率模塊的三相輸入電壓可設(shè)計(jì)為1250V，其單相輸出電壓包括基波電壓成分，可設(shè)計(jì)為1155V，這樣功率模塊級(jí)聯(lián)后的基波線電壓可達(dá)到10kV。另可設(shè)置I個(gè)高頻擾動(dòng)發(fā)生功率模塊，功率模塊的三相輸入電壓可設(shè)計(jì)為625V，其單相輸出電壓包括諧波電壓，可設(shè)計(jì)為578V，這樣模塊級(jí)聯(lián)級(jí)聯(lián)后的諧波線電壓可達(dá)到1.0kV。經(jīng)三相輸出變壓器升壓后，基波和諧波線電壓分別可達(dá)到35kV和3.5kV，可滿足電網(wǎng)諧波的測(cè)試要求。注意輸入側(cè)的三相多繞組變壓器的對(duì)應(yīng)副方繞組的電壓也需與之相匹配。當(dāng)功率模塊采用上述三電平電路時(shí)，低頻擾動(dòng)發(fā)生功率模塊可采用1700V的IGBT功率半導(dǎo)體開關(guān)器件和功率二極管器件，而高頻擾動(dòng)發(fā)生功率模塊則可采用1200V的IGBT功率半導(dǎo)體開關(guān)器件和功率二極管器件。兩種功率模塊在實(shí)現(xiàn)時(shí)也可都采用1250V的輸入電壓和1155V的輸出電壓，以及都采用1700V的IGBT器件及二極管，但上述差異化設(shè)計(jì)可優(yōu)化系統(tǒng)成本。
[0057]根據(jù)輸出電壓頻率范圍的要求，上述低頻擾動(dòng)發(fā)生功率模塊可采用較低的開關(guān)頻率，如IkHz ;而高頻擾動(dòng)發(fā)生功率模塊則需采用較高的開關(guān)頻率，如8kHz。對(duì)于高頻擾動(dòng)發(fā)生功率模塊，開關(guān)頻率的升高會(huì)帶來開關(guān)損耗和散熱要求的增加。而上述降低高頻擾動(dòng)發(fā)生功率模塊的輸入電壓及輸出電壓的措施可在一定程度上抵消開關(guān)頻率升高帶來的開關(guān)損耗增加，從而平衡各功率模塊的開關(guān)損耗，降低系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造難度和整體成本。兩種功率模塊在實(shí)現(xiàn)時(shí)也可都采用較高的開關(guān)頻率如8kHz，但上述差異化設(shè)計(jì)可優(yōu)化系統(tǒng)成本。
[0058]上述功率模塊，特別是低頻擾動(dòng)發(fā)生功率模塊，其輸出側(cè)H橋逆變器，可采用載波移相的脈寬調(diào)制技術(shù)，以提高系統(tǒng)輸出電壓的等效開關(guān)頻率，5級(jí)級(jí)聯(lián)后可達(dá)到5kHz，從而提升響應(yīng)速度，并減小輸出濾波器的體積和重量。對(duì)應(yīng)地，輸出濾波器的截止頻率可設(shè)置在
2.5kHz 至 3kHz。
[0059]本三相電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置包括控制器，控制器與各功率模塊通過光纖通信連接，對(duì)功率模塊進(jìn)行統(tǒng)一、協(xié)調(diào)控制，可提升系統(tǒng)的抗干擾性和運(yùn)行可靠性。
[0060]本實(shí)用新型的三相電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置的控制方法對(duì)上述三相電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置實(shí)施控制，該控制方法包括，控制高頻擾動(dòng)發(fā)生功率模塊的開關(guān)頻率不小于低頻擾動(dòng)發(fā)生功率模塊的開關(guān)頻率。
[0061]通常情況下，控制高頻擾動(dòng)發(fā)生功率模塊的開關(guān)頻率大于所低頻擾動(dòng)發(fā)生功率模塊的開關(guān)頻率。
[0062]在上述功率模塊中，控制高頻擾動(dòng)發(fā)生功率模塊的輸出電壓幅度小于低頻擾動(dòng)發(fā)生功率模塊的輸出電壓幅度，控制高頻擾動(dòng)發(fā)生功率模塊的輸入電壓幅度小于低頻擾動(dòng)發(fā)生功率模塊的輸入電壓幅度。
[0063]上述功率模塊，特別是低頻擾動(dòng)發(fā)生功率模塊，其單相H橋逆變器可采用載波移相的脈寬調(diào)制技術(shù)，以提尚系統(tǒng)輸出電壓的等效開關(guān)頻率。
[0064]通過調(diào)整本實(shí)施例中的三相多繞組變壓器的原邊電壓以及三相輸出變壓器的副邊電壓，還可適配其他的輸出電壓等級(jí)要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三相電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置，其特征在于，包括依次連接的三相多繞組變壓器、功率模塊陣列和輸出濾波器，三相多繞組變壓器輸入端連接三相電網(wǎng)，輸出濾波器的輸出端連接測(cè)試母線； 所述功率模塊陣列包括分別對(duì)應(yīng)一相輸出的三組功率模塊，每組功率模塊包括不少于2個(gè)功率模塊，每個(gè)所述功率模塊包括依次連接的三相PWM整流器、直流母線環(huán)節(jié)和單相H橋逆變器；所述三相PWM整流器的輸入連接所述三相多繞組變壓器對(duì)應(yīng)的副邊三相繞組，所述直流母線環(huán)節(jié)包括連接在其兩極之間的直流電容組，所述單相H橋逆變器的輸出端級(jí)聯(lián)，形成三相電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置的基本輸出；所述每組功率模塊中至少一個(gè)功率模塊為輸出電壓包括基波電壓成分或基波加諧波電壓成分的低頻擾動(dòng)發(fā)生功率模塊，至少一個(gè)功率模塊為輸出電壓為諧波電壓成分的高頻擾動(dòng)發(fā)生功率模塊。2.如權(quán)利要求1所述的三相電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置，其特征在于，包括控制器，該控制器與各所述功率模塊通信連接。3.如權(quán)利要求2所述的三相電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置，其特征在于，所述三相多繞組變壓器的原邊三相繞組為星形接法或三角形接法、副邊各三相繞組為星形接法或三角形接法。4.如權(quán)利要求2所述的三相電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置，其特征在于，所述輸出濾波器包括采用星形接法或三角形接法連接的電容器。5.如權(quán)利要求4所述的三相電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置，其特征在于，所述輸出濾波器包括電抗器，該電抗器設(shè)置在所述功率模塊陣列與所述電容器相連的三相線路上。6.如權(quán)利要求1至5之一所述的三相電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置，其特征在于，所述功率模塊包括直流斬波電路，該直流斬波電路連接在所述直流母線環(huán)節(jié)的兩極之間。7.如權(quán)利要求1至5之一所述的三相電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置，其特征在于，包括三相輸出變壓器，其原、副邊三相繞組為星形接法或三角形接法；該三相輸出變壓器連接在所述功率模塊陣列之后、所述輸出濾波器之前或所述輸出濾波器之后。
【專利摘要】一種三相電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置，包括依次連接的三相多繞組變壓器、功率模塊陣列和輸出濾波器；功率模塊陣列包括對(duì)應(yīng)三相輸出的三組功率模塊，每個(gè)功率模塊包括依次連接的三相PWM整流器、直流母線環(huán)節(jié)和單相H橋逆變器；三相PWM整流器輸入連接三相多繞組變壓器對(duì)應(yīng)副邊三相繞組，直流母線環(huán)節(jié)包括直流電容組，單相H橋逆變器輸出端級(jí)聯(lián)形成裝置基本輸出；每組功率模塊包括至少一個(gè)輸出基波或基波加諧波的低頻擾動(dòng)發(fā)生功率模塊和至少一個(gè)輸出諧波的高頻擾動(dòng)發(fā)生功率模塊。本實(shí)用新型的三相電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置體積小、成本低，適合移動(dòng)車載現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)要求。
【IPC分類】H02J3/01, H02J3/00
【公開號(hào)】CN204720981
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520442435
【發(fā)明人】周黨生, 謝磊, 盛小軍
【申請(qǐng)人】深圳市禾望電氣股份有限公司
【公開日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年6月25日