專利名稱：基于h橋的單相低電壓穿越試驗臺的制作方法
技術領域：
本發明涉及各類并網裝置的低壓穿越技術，特別是一種基于H橋的單相低電壓穿越試驗臺。
背景技術：
現在各類發電裝置和無功補償裝置已經非常多的并聯在電網上了，如果電網出現瞬時接地等故障，將會導致很多設備會出現故障跳機。例如在風場，電網瞬時接地，風機直接跳機，大面積風機發電跳閘。將會導致電網更大的故障。因此直掛電網的設備為了避免大范圍停機，避免對電網的沖擊，必須要做低電壓、高電壓穿越試驗，并在電網恢復后，正常運行。目前都采用基于單相自耦變壓器和固態繼電器(SSR)實現了一種低成本單相VSG，這電抗器缺點在于精度依靠手動調節線圈，精度無法保證，控制電壓精度〈5%，無法控制諧波干擾設備。

發明內容
本發明的目的是提供一種基于H橋的單相低電壓穿越試驗臺，該試驗臺克服了現有技術的缺點，通過功率單元串聯的方式，單相單獨輸出高壓，再進行濾波，且配置單相變壓器，可完全模擬電網電壓故障狀態，并可實現電網頻率波動、電壓偏移等試驗功能。為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現基于H橋的單相低電壓穿越試驗臺，該試驗臺采用單相獨立控制的方式，每相由功率單元多級串聯，通過電壓疊加產生交流高壓輸出，再經高壓濾波器和每相單獨配置的變壓器，供用戶做模擬單相電網跌落試驗。所述的試驗臺可實現無干擾0電壓穿越。所述的控制采用閉環電壓控制策略，并具有補償功能。與現有的電網跌落技術相比，本發明的有益效果是I)由于采用功能單元疊加的方法做電網跌落試驗，波形效果更好，諧波更少，趨近電網跌落波形；2)容量可以做到10MW，比通過的電網跌落設備要大很多；3)可以完全實現模擬單相電網電壓跌落波形，并可實現電網頻率波動、電壓偏移等多相功能。


圖1是本發明基于H橋的單相低電壓穿越試驗臺結構圖；圖2是本發明基于H橋的單相低電壓穿越試驗臺的基本單元結構圖；圖3是低壓穿越三相電壓波形；圖4是功率單元開關狀態與電流流向圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的具體內容作進一步詳細敘述。
基于H橋的單相低電壓穿越試驗臺，該試驗臺拓撲結構主要由以下幾部分組成 功率單元、高壓濾波器和單相配置的變壓器。該試驗臺采用單相獨立控制的方式，每相由功率單元多級串聯，通過電壓疊加產生交流高壓輸出，再經高壓濾波器和每相單獨配置的變壓器，模擬單相電網跌落試驗，該試驗臺可實現單相O電壓穿越。所述的試驗臺可實現無干擾O電壓穿越。所述的控制采用閉環電壓控制策略，并進行一定補償功能，在一定程度上緩解了試驗臺功率不能象電網無窮大的缺陷。
試驗臺的工作原理是由移相變壓器產生通用的低壓交流電，經過三相全橋整流得到穩定的直流電壓。此直流電壓作為逆變器中的各個功率單元模塊的直流側電壓供電電源。逆變器的主要功能是將直流電壓轉換為交流電壓后，經功率單元直接串聯，交流高壓輸出。經過高壓濾波器和單相變壓器后，供給用戶。
見圖1、圖2,基于H橋的單相低電壓穿越試驗臺，該拓撲由三相構成,每相包括η 個功率單元，每個功率單元由移相變壓器通過三相全橋整流給功率單元電容供電。功率單元采用H橋結構單元，即標準功率單元，如圖2所示。該功率單元由4個IGBT開關器件 IGBTl、IGBT2、IGBT3、IGBT4再并聯一個直流電容C組成，每個IGBT開關器件均反方向并聯一個二極管。IGBTl與IGBT2的公共端，和IGBT3與IGBT4的公共端做為功率單元的輸出端。
基于H橋的單相低電壓穿越試驗臺拓撲，采用通用的級聯式方案，通過移相變壓器給單元直流母線供電，結合一定的調制方法，產生需要的多電平正弦波。系統主要由三相組成，每相由η個功率單元串聯而成。三相電的中性線接到一起，另一端通過高壓濾波器、 單相變壓器接到用戶。由于采用單相獨立控制，此電壓跌落試驗臺可完全試驗各種電壓穿越波形。
見圖4，控制IGBT的柵極電壓使其導通或者關斷，可以使單元具有3種不同的電路狀態。第一種，如4-1所示， 定義IGBTl關斷，IGBT2關斷，IGBT3關斷，IGBT4關斷，電流流經 4個續流二極管，形成整流電路，此時單元處于充電狀態。第二種，如4-2所示，定義IGBTl 導通，IGBT2關斷，IGBT3關斷，IGBT4導通，此時電容處于放電狀態。第三種，如4_3所示，定義 IGBT2、IGBT4 導通、IGBTl、IGBT3 關斷；或如 4-4 所示，IGBTl、IGBT3 導通、IGBT2、IGBT4 關斷，此時功率單元處于旁路狀態。
功率單元的個數η是由要求輸出電壓等級決定的。如輸出3kV的電網電壓對應的 n=4;輸出6kV的電網電壓，對應的n=6或8 ;輸出IOkV的電網電壓，對應的n=10或12 ;輸出20kV的電網電壓，對應的n=20或22 ;輸出35kV的電網電壓時，對應的n=36或38。
權利要求
1.基于H橋的單相低電壓穿越試驗臺，其特征在于,該試驗臺采用單相獨立控制的方式，每相由功率単元多級串聯，通過電壓疊加產生交流高壓輸出，再經高壓濾波器和每相單獨配置的變壓器，實現模擬單相電網跌落試驗。
2.根據權利要求1所述的基于H橋的單相低電壓穿越試驗臺，其特征在于，所述的試驗臺可實現無干擾O電壓穿越。
3.根據權利要求1所述的基于H橋的單相低電壓穿越試驗臺，其特征在于，所述的控制采用閉環電壓控制策略，并具有補償功能。
全文摘要
本發明涉及一種基于H橋的單相低電壓穿越試驗臺，該試驗臺采用單相獨立控制的方式，每相由功率單元多級串聯，通過電壓疊加產生交流高壓輸出，再經高壓濾波器和每相單獨配置的變壓器，供用戶做模擬單相電網跌落試驗。該試驗臺克服了現有技術的缺點，通過功率單元串聯的方式，單相單獨輸出高壓，再進行濾波，且配置單相變壓器，可完全模擬電網電壓故障狀態，并可實現電網頻率波動、電壓偏移等試驗功能。
文檔編號G01R31/00GK102998549SQ201210238038
公開日2013年3月27日 申請日期2012年7月10日 優先權日2012年7月10日
發明者黃新明, 張躍平, 鄭帥, 張其生, 丁衛東, 李崇 申請人:遼寧榮信電氣傳動技術有限責任公司