一种电网频率运行特性的电力电子模拟装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种电网频率运行特性的电力电子模拟装置，包括数据收发与传输单元、交直交背靠背型变流器单元、数据处理及储存单元、人机交互单元，交直交背靠背型变流器单元分别与数据收发与传输单元、数据处理及储存单元、人机交互单元相连，其中，交直交背靠背型变流器单元：用于实现能量的双向流动，即从电网吸收和发送能量进行运行，以及通过各类电压、电流和温度传感器感知本单元的运行状态；数据处理及储存单元：用于实时完成测量数据的计算任务，以及将运行信息和装置控制策略参数设定结果存储在Flash存储卡中。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术电力电子模拟装置能够快速调整输出电压的运行频率，模拟给定电力系统动态频率特性的运行能力。性的运行能力。性的运行能力。

【技术实现步骤摘要】
一种电网频率运行特性的电力电子模拟装置


[0001]本专利技术涉及电网领域，尤其涉及一种电网频率运行特性的电力电子模拟装置。

技术介绍

[0002]电网作为一个巨大有惯性的系统，因此当电网输出有功功率高于或低于负载有功功率时，电网频率会升高或降低。而当电网频率波动较大时会造成用电设备振动变大，影响设备寿命，威胁财产及生命安全。为维持电网频率的稳定，电网中机组的控制系统就自动地控制机组有功功率的增减，限制电网频率变化，使电网频率维持稳定，这一过程被称为电力系统的频率调节控制。
[0003]传统上测试电力设备对电力系统频率支撑的技术性能是一个传统技术难题。因为电力系统频率特性无法通过变压器实现隔离，因此当需要测试用电设备对大电网的频率支撑性能时，需要将设备接入实际电网，通过长时间运行以满足设备的测试需要。这一过程耗时长且电网各种运行形态不能确保完全遍历。
[0004]对各种电力设备提供频率调节控制的控制策略验证和控制性能的量化测量的难点在于如何提供测试实验环境。因为电力系统的频率无法轻易改变，而在实际电力系统由于涉及大量居民和商业负荷的正常供电任务，因此在实际电力系统中进行大功率实验往往会对电网的安全稳定运行带来额外风险。因此，研制一种能够模拟电网动态频率特性的电力电子模拟装置对于提升电力设备频率控制技术性能具有重要的工程意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种电网频率运行特性的电力电子模拟装置，包括数据收发与传输单元、交直交背靠背型变流器单元、数据处理及储存单元、人机交互单元，所述交直交背靠背型变流器单元分别与所述数据收发与传输单元、所述数据处理及储存单元、所述人机交互单元相连，其中，
[0006]所述交直交背靠背型变流器单元：用于实现能量的双向流动，即从电网吸收和发送能量进行运行，以及通过各类电压、电流和温度传感器感知本单元的运行状态。
[0007]所述数据处理及储存单元：用于实时完成测量数据的计算任务，以及将运行信息和装置控制策略参数设定结果存储在Flash存储卡中。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，所述数据收发与传输单元包括以太网通讯芯片、3G/4G通讯芯片及配套的通讯天线。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述交直交背靠背型变流器单元包括智能功率变换模块，所述智能功率变换模块数量为两个，其中一个为整流单元，用于完成输入交流电压变换为直流电压，另一个为逆变单元，用于完成直流电压到输出交流电压。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述交直交背靠背型变流器单元包括还包括传感器、电容器。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述数据处理及存储单元包括DSP芯片、FPGA芯片、A/D
芯片、闪存数据存储驱动芯片和FLASH存储卡。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述DSP芯片包括TI公司的TMS320F28335芯片，FPGA芯片包括Xilinx公司的Spartan 6芯片。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述人机交互单元(4)包括LCD驱动芯片、LCD显示屏、按键模块及驱动模块。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，在所述数据收发与传输单元中，能通过按键输入更改预先设定的累积存储规模阈值。
[0015]本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的电力电子模拟装置能够快速调整输出电压的运行频率，模拟给定电力系统动态频率特性的运行能力；2、本专利技术的电力电子模拟装置具备对所获运行数据进行计算、处理和分析的功能，具体包括进行数据坐标变换处理，对数字信号进行幅值归一化计算处理，对数据包进行打包处理，计算装置有功、无功运行功率、电压电流和运行温度等指标；3、本专利技术的电力电子模拟装置具备对所获取的运行信息通过3G/4G或以太网通讯及更低性能通讯网络进行本地存储和网络传送功能；4、本专利技术的电力电子模拟装置对于为电力设备进行调频控制运行具有重要意义，具备为设备实验运行提供外部电网频率变化的模拟运行测试环境。
附图说明
[0016]图1是本专利技术原理框图；
[0017]图2是本专利技术主电路拓扑结构图。
具体实施方式
[0018]如图1所示，本专利技术公开了一种电网频率运行特性的电力电子模拟装置，该电力电子模拟装置针对为电力设备构建测试环境，提出了使用电力电子技术，构建了一种与交流电网频率隔离的电力电子装置。通过交流/直流/交流的功率变换，实现了交流电网频率与本专利技术电力电子装置输出交流电压频率的解耦隔离。本专利技术电力电子装置能够实现与电网交换大功率能量的同时，实现输出交流电压频率的可调可控，实现对电网频率动态运行特性的模拟。
[0019]本电力电子模拟装置考虑了近年来电力电子技术的发展状况，以三相全桥拓扑结构的智能功率变换模块(IPM)作为本电力电子模拟装置的功率变换单元主要元件，完成本电力电子模拟装置从交流电网接入，在本电力电子模拟装置进行交流/直流/交流变换，输出实现可控频率交流输出的具体运行模式。通过完成上述交流/直流/交流的变换动作，本电力电子模拟装置实现了输入电源运行频率和输出交流接口运行频率的相互隔离。在电网运行频率变化不大的情况下具备了对输出交流电压频率的宽范围调节能力。
[0020]本专利技术公开的一种电网频率运行特性的电力电子模拟装置，包括数据收发与传输单元1、交直交背靠背(back
‑
back)型变流器单元2、数据处理及储存单元3、人机交互单元4，所述交直交背靠背型变流器单元1分别与所述数据收发与传输单元2、所述数据处理及储存单元3、所述人机交互单元4相连，其中，
[0021]数据收发与传输单元1：支持以太网和3G/4G两种通讯方式，两种通讯方式均可用的情况下优先选用以太网通讯方式。数据收发单元中安装千兆以太网接口芯片及3G/4G收
发接口芯片。
[0022]所述交直交背靠背型变流器单元2：为本专利技术电力电子模拟装置的核心单元，由背靠背型三相全桥拓扑电路，传感器等构成，背靠背型三相全桥拓扑电路为智能功率变换模块(IPM)。交直交背靠背型变流器单元2用于实现能量的双向流动，即从电网吸收和发送能量进行运行，以及通过各类电压、电流和温度传感器感知本单元的运行状态。本单元具备感知三相全桥主电路交流测运行电压、电流和直流侧电压、电流以及IPM模块单元运行温度的能力。
[0023]所述数据处理及储存单元3：由DSP芯片、FPGA芯片、A/D芯片和闪存数据存储驱动芯片以及FLASH存储卡构成。数据处理及存储单元用于实时完成测量数据的计算任务，具体而言，是指收集本装置输入电压和电流瞬时运行数据，通过Park变换，获取旋转坐标系下d,q轴电压和电流数值，在通过将d,q轴电压电流值分别相乘再相加即可得到输入本专利技术电力电子模拟装置的有功功率。随后再按照上段描述，基于电网频率特性的动态模型完成输出电压的运行频率控制参考值计算。数据处理及存储单元能将运行信息和装置控制策略参数设定结果存储在Flash存储卡中。运行数据首先保存在数据处理单元DSP芯片内的内存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电网频率运行特性的电力电子模拟装置，其特征在于：包括数据收发与传输单元(1)、交直交背靠背型变流器单元(2)、数据处理及储存单元(3)、人机交互单元(4)，所述交直交背靠背型变流器单元(1)分别与所述数据收发与传输单元(2)、所述数据处理及储存单元(3)、所述人机交互单元(4)相连，其中，所述交直交背靠背型变流器单元(2)：用于实现能量的双向流动，即从电网吸收和发送能量进行运行，以及通过各类电压、电流和温度传感器感知本单元的运行状态；所述数据处理及储存单元(3)：用于实时完成测量数据的计算任务，以及将运行信息和装置控制策略参数设定结果存储在Flash存储卡中。2.根据权利要求1所述的电力电子模拟装置，其特征在于：所述数据收发与传输单元(1)包括以太网通讯芯片、3G/4G通讯芯片及配套的通讯天线。3.根据权利要求1所述的电力电子模拟装置，其特征在于：所述交直交背靠背型变流器单元包括智能功率变换模块，所述智能功率变换模...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁亮，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：