專利名稱：多電壓等級諧波擾動源發(fā)生系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電網(wǎng)諧波擾動源發(fā)生系統(tǒng)，具體講涉及一種多電壓等級諧波擾動源發(fā)生系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著電力電子技術(shù)在電氣設(shè)備中的廣泛應(yīng)用及非線性負(fù)荷的不斷增加，電網(wǎng)中的諧波問題日益嚴(yán)重，嚴(yán)重危及電網(wǎng)和用電設(shè)備本身的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，諧波問題的分析和綜合治理已成為國內(nèi)外廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。隨著電力電子器件及相關(guān)控制技術(shù)的發(fā)展，電能質(zhì)量治理設(shè)備的發(fā)展極為迅速，在工業(yè)中的應(yīng)用也已越來越廣泛，較常見的包括有源電力濾波器(active power filter, APF)、靜止同步補(bǔ)償器(static synchronouscompensator, STATC0M)、靜止無功補(bǔ)償器(static var compensator, SVC)、動態(tài)電壓恢復(fù)器(dynamic voltagerestorer,DVR)和不間斷電源(uninterruptible power supply,UPS)等。對電能質(zhì)量控制裝置需要驗(yàn)證其抑制諧波功能的有效性，并且進(jìn)行電能質(zhì)量研究時，需要校驗(yàn)電能質(zhì)量分析理論的正確性和應(yīng)用效果。申請?zhí)枮?00810020372.5的發(fā)明專利《饋能式電能質(zhì)量擾動裝置》是一種利用PWM整流技術(shù)實(shí)現(xiàn)逆變回流的電力系統(tǒng)諧波檢測治理裝置，包括諧波源、回饋環(huán)節(jié)、中間直流電容、控制終端和LCL濾波環(huán)節(jié)，輸出諧波電流源，結(jié)構(gòu)簡單，輸出的可調(diào)節(jié)諧波源范圍小。申請?zhí)枮?00820220473.2的實(shí)用新型專利《電網(wǎng)諧波擾動源識別系統(tǒng)》是一種針對諧波擾動源的采集分析處理裝置，解決了在線監(jiān)視識別處理諧波擾動源的問題，但沒有針對諧波擾動源如何產(chǎn)生的問題進(jìn)行分析。由此可知，研制一種輸出可控的標(biāo)準(zhǔn)諧波擾動源發(fā)生裝置顯得十分必要。
發(fā)明內(nèi)容為了滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要，本實(shí)用新型提供了一種多電壓等級諧波擾動源發(fā)生系統(tǒng)，對電能質(zhì)量治理設(shè)備的設(shè)計性能進(jìn)行驗(yàn)證分析，為電能質(zhì)量治理設(shè)備的測試、分析、評估建立平臺。本實(shí)用新型提供的一種諧波擾動源發(fā)生系統(tǒng)包括電能質(zhì)量擾動發(fā)生器、斷路器、接觸器、接口裝置、電源電網(wǎng)母線和測試電源母線；所述接觸器數(shù)目為三個；所述接口裝置與串聯(lián)后的所述斷路器串聯(lián)在所述電源電網(wǎng)母線上；所述電能質(zhì)量擾動發(fā)生器輸入端通過所述接觸器連接到所述斷路器之間的所述電源電網(wǎng)母線上；所述電能質(zhì)量擾動發(fā)生器輸出端有兩條輸出支線，所述輸出支線分別與所述接口裝置和變壓器輸入端相連，所述輸出支線上分別串接所述接觸器；所述變壓器輸出端有兩條輸出支線，所述輸出支線與所述測試電源母線相連；所述電能質(zhì)量擾動發(fā)生器容量為500KVA。優(yōu)選的，所述變壓器為2KV/0.69KV降壓變壓器，所述斷路器數(shù)目為兩個。優(yōu)選的，所述電源電網(wǎng)母線為10KV電源電網(wǎng)母線；所述接口裝置輸出側(cè)的所述IOKV電源電網(wǎng)母線與IOKV測試電源母線相連，所述變壓器輸出支線分別與0.69KV和
0.38KV測試電源母線相連。優(yōu)選的，所述電能質(zhì)量擾動發(fā)生器包括原邊繞組和副邊繞組分別與所述接觸器和整流器相連的變壓器以及串聯(lián)連接的整流器和逆變器。優(yōu)選的，所述電能質(zhì)量擾動發(fā)生器的所述變壓器為10kV/0.5kV單相多繞組輸入隔離變壓器；所述變壓器原邊繞組為星型或三角形連接繞組，所述變壓器副邊繞組為三相繞組，所述變壓器額定容量為200kVA。優(yōu)選的，所述整流器為三個低壓單相全控PWM整流器；所述逆變器為三個低壓單相全控PWM逆變器。優(yōu)選的，所述低壓單相全控PWM整流器輸入端分別與單相多繞組輸入隔離變壓器副邊繞組的單相繞組相連。優(yōu)選的，所述低壓單相全控PWM整流器輸出端分別串聯(lián)所述低壓單相全控PWM逆變器；所述低壓單相全控PWM整流器和所述低壓單相全控PWM逆變器串聯(lián)連接的輸入和輸出端之間并聯(lián)電容，所述電容用于對所述低壓單相全控PWM整流器輸出的直流電壓穩(wěn)壓。優(yōu)選的，其特征在于，所述第一個低壓單相全控PWM逆變器輸出端與所述第二個低壓單相全控PWM逆變器輸入端相連，所述第二個低壓單相全控PWM逆變器輸出端與所述第三個低壓單相全控PWM逆變器輸入端相連，所述第一個低壓單相全控PWM逆變器輸入端與電感串聯(lián)后與所述第三個低壓單相全控PWM逆變器輸出端并聯(lián)在電容兩端，所述電感和所述電容用于濾除高頻波紋。本實(shí)用新型的有益效果是:1、本實(shí)用新型提供的諧波擾動源發(fā)生系統(tǒng)可以輸出諧波次數(shù)為O 50，電壓/容量為10KV/2Mvar、0.38KV/500Kvar和0.69KV/500Kvar,最大總畸變率小于20%的三種標(biāo)準(zhǔn)諧波源，可調(diào)節(jié)輸出電壓諧波范圍寬；2、本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，低壓單相全控PWM整流器與單相輸入隔離變壓器副邊繞組相連，三個單相全控PWM逆變器采用級聯(lián)構(gòu)，輸出IKV高壓，提高了諧波擾動源發(fā)生系統(tǒng)的工作可靠性，設(shè)計理念先進(jìn)；3、本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，電能質(zhì)量擾動發(fā)生器中的濾波電容和電感組成LC濾波輸出回路，能夠?yàn)V除開關(guān)次高頻紋波；4、本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，低壓單相全控PWM整流器和低壓單相全控PWM逆變器采用全控型電力電子器件IGBT，控制方式靈活，使得電能質(zhì)量擾動發(fā)生器的輸出能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)可調(diào)；5、本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，電能質(zhì)量擾動發(fā)生器采用模塊化抽屜式結(jié)構(gòu)，確保系統(tǒng)發(fā)生故障時，能夠簡單快速更換功率單兀；6、本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，電能質(zhì)量擾動發(fā)生器包括三個由低壓單相全控PWM整流器和低壓單相全控PWM逆變器連接構(gòu)成的PWM背靠背功率單元，確保系統(tǒng)在運(yùn)行過程中電子電力器件IGBT承受直流電壓時始終處于安全工作區(qū)。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。[0023]
圖1示出了多電壓等級諧波擾動源發(fā)生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2示出了電能質(zhì)量擾動發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本申請實(shí)施例中的附圖,對本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。參見圖1示出了多電壓等級諧波擾動源發(fā)生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，包括:電能質(zhì)量擾動發(fā)生器、接口裝置和2KV/0.69KV降壓變壓器，斷路器QF1、QF2，高壓接觸器KM1、KM2和KM3。所述多電壓等級諧波擾動源發(fā)生系統(tǒng)各組成元器件的工作連接方式為:所述斷路器QF1、QF2和所述接口裝置依次串聯(lián)在IOKV電源電網(wǎng)母線上，所述斷路器QF2用于開關(guān)母線電壓，IOKV測試電源母線與所述接口裝置輸出側(cè)的IOKV電源電網(wǎng)母線相連；所述電能質(zhì)量擾動發(fā)生器輸入端通過所述高壓接觸器KMl連接到所述兩個斷路器之間的IOKV電源電網(wǎng)母線上；所述電能質(zhì)量擾動發(fā)生器輸出端有兩條輸出支線，所述輸出支線一條通過所述高壓接觸器KM2與所述接口裝置相連，所述輸出支線另一條通過所述高壓接觸器KM3與所述2KV/0.69KV降壓變壓器輸入端相連，所述2KV/0.69KV降壓變壓器輸出端分別接入0.69KV測試電源母線和0.38KV測試電源母線。本申請?zhí)峁┑囊环N多電壓等級諧波擾動源發(fā)生系統(tǒng)輸出10KV/2Mvar、
0.69KV/500var和0.38KV/500var三種標(biāo)準(zhǔn)諧波擾動源的具體實(shí)施過程如下:1、當(dāng)斷路器QF1、QF2，高壓接觸器KM1、KM2閉合，KM3斷開時，IOKV電源電網(wǎng)通過KMl、電能質(zhì)量擾動發(fā)生器和KM2接入IOKV測試電源母線，2KV/0.69KV降壓變壓器不工作，實(shí)現(xiàn)IOKV 2Mvar諧波擾動源的電壓擾動功能；2、當(dāng)斷路器QFl，高壓接觸器KMl、KM3閉合，QF2、KM2斷開時，IOKV電源電網(wǎng)通過KMl、電能質(zhì)量擾動發(fā)生器、KM3和2KV/0.69KV降壓變壓器接入0.69KV測試電源母線，實(shí)現(xiàn)
0.69KV/500var諧波擾動源的電壓擾動功能；3、當(dāng)斷路器QFl，高壓接觸器KMl、KM3閉合，QF2、KM2斷開時，IOKV電源電網(wǎng)通過KMl、電能質(zhì)量擾動發(fā)生器、KM3和2KV/0.69KV降壓變壓器接入0.38KV測試電源母線，同時調(diào)節(jié)電能質(zhì)量擾動發(fā)生器的輸出電壓，實(shí)現(xiàn)0.38KV/500var諧波擾動源的電壓擾動功能。參見圖2示出了電能質(zhì)量擾動發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖,包括一臺10kV/0.5kV單相多繞組輸入隔離變壓器單相多繞組輸入隔離變壓器、三個低壓單相全控PWM整流器、三個低壓單相全控PWM逆變器、直流穩(wěn)壓電容CD、濾波電感L和濾波電容C ；所述電能質(zhì)量擾動發(fā)生器輸入端為所述單相多繞組輸入隔離變壓器原邊；所述變壓器副邊有三相繞組，所述單相繞組與一個所述低壓單相全控PWM整流器相連，所述低壓單相全控PWM整流器和低壓單相全控PWM逆變器串聯(lián)連接的輸入和輸出端之間并聯(lián)所述電容CD，所述電容用于對所述低壓單相全控PWM整流器輸出的直流電壓穩(wěn)壓。所述低壓單相全控PWM逆變器采用級聯(lián)結(jié)構(gòu)連接，具體連接方式為:所述第一個低壓單相全控PWM逆變器輸出端與所述第二個低壓單相全控PWM逆變器輸入端相連，所述第二個低壓單相全控PWM逆變器輸出端與所述第三個低壓單相全控PWM逆變器輸入端相連，所述第一個低壓單相全控PWM逆變器輸入端與電感串聯(lián)后與所述第三個低壓單相全控PWM逆變器輸出端并聯(lián)在電容C兩端，所述電容C輸出端作為電能質(zhì)量擾動發(fā)生器的輸出端。最后應(yīng)當(dāng)說明的是:所描述的實(shí)施例僅是本申請一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本申請中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種諧波擾動源發(fā)生系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括電能質(zhì)量擾動發(fā)生器、斷路器、接觸器、接口裝置、電源電網(wǎng)母線和測試電源母線，其特征在于，所述接觸器數(shù)目為三個；所述接口裝置與串聯(lián)后的所述斷路器串聯(lián)在所述電源電網(wǎng)母線上；所述電能質(zhì)量擾動發(fā)生器輸入端通過所述接觸器連接到所述斷路器之間的所述電源電網(wǎng)母線上；所述電能質(zhì)量擾動發(fā)生器輸出端有兩條輸出支線，所述輸出支線分別與所述接口裝置和變壓器輸入端相連，所述輸出支線上分別串接所述接觸器；所述變壓器輸出端有兩條輸出支線，所述輸出支線與所述測試電源母線相連；所述電能質(zhì)量擾動發(fā)生器容量為500KVA。
2.如權(quán)利要求1所述的一種諧波擾動源發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述變壓器為2KV/0.69KV降壓變壓器，所述斷路器數(shù)目為兩個。
3.如權(quán)利要求1所述的一種諧波擾動源發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述電源電網(wǎng)母線為IOKV電源電網(wǎng)母線；所述接口裝置輸出側(cè)的所述IOKV電源電網(wǎng)母線與IOKV測試電源母線相連，所述變壓器輸出支線分別與0.69KV和0.38KV測試電源母線相連。
4.如權(quán)利要求1所述的一種諧波擾動源發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述電能質(zhì)量擾動發(fā)生器包括原邊繞組和副邊繞組分別與所述接觸器和整流器相連的變壓器以及串聯(lián)連接的整流器和逆變器。
5.如權(quán)利要求4所述的一種諧波擾動源發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述電能質(zhì)量擾動發(fā)生器的所述變壓器為10kV/0.5kV單相多繞組輸入隔離變壓器單相多繞組輸入隔離變壓器；所述變壓器原邊繞組為星型或三角形連接繞組，所述變壓器副邊繞組為三相繞組，所述變壓器額定容量為200kVA。
6.如權(quán)利要求4所述的一種諧波擾動源發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述整流器為三個低壓單相全控PWM整流器；所述逆變器為三個低壓單相全控PWM逆變器。
7.如權(quán)利要求6所述的一種諧波擾動源發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述低壓單相全控PWM整流器輸入端分別與單相多繞組輸入隔離變壓器副邊繞組的單相繞組相連。
8.如權(quán)利要求6所述的一種諧波擾動源發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述低壓單相全控PWM整流器輸出端分別串聯(lián)所述低壓單相全控PWM逆變器；所述低壓單相全控PWM整流器和所述低壓單相全控PWM逆變器串聯(lián)連接的輸入和輸出端之間并聯(lián)電容，所述電容用于對所述低壓單相全控PWM整流器輸出的直流電壓穩(wěn)壓。
9.如權(quán)利要求6所述的一種諧波擾動源發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述第一個低壓單相全控PWM逆變器輸出端與所述第二個低壓單相全控PWM逆變器輸入端相連，所述第二個低壓單相全控PWM逆變器輸出端與所述第三個低壓單相全控PWM逆變器輸入端相連，所述第一個低壓單相全控PWM逆變器輸入端與電感串聯(lián)后與所述第三個低壓單相全控PWM逆變器輸出端并聯(lián)在電容兩端，所述電感和所述電容用于濾除高頻波紋。
專利摘要本實(shí)用新型提供的多電壓等級諧波擾動源發(fā)生系統(tǒng)，所述接口裝置與串聯(lián)后的所述斷路器串聯(lián)在所述電源電網(wǎng)母線上；所述電能質(zhì)量擾動發(fā)生器輸入端通過所述接觸器連接到所述斷路器之間的電源電網(wǎng)母線上；所述電能質(zhì)量擾動發(fā)生器輸出端有兩條輸出支線，所述輸出支線分別與所述接口裝置和變壓器輸入端相連，所述輸出支線上分別串接所述接觸器；所述變壓器輸出端有兩條輸出支線，所述輸出支線與測試電源母線相連。和現(xiàn)有技術(shù)比，采用本申請?zhí)峁┑闹C波擾動源發(fā)生系統(tǒng)，能夠輸出諧波次數(shù)為0～50，電壓/容量為10KV/2Mvar、0.38KV/500Kvar和0.69KV/500Kvar，最大總畸變率小于20％的三種標(biāo)準(zhǔn)諧波源。
文檔編號H02J3/01GK203071576SQ201220651699
公開日2013年7月17日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者康文斌, 查志鵬, 張波, 彭慶華, 梅剛 申請人:中國電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司