传统的电力系统动态模拟实验中使用的负荷模型有异步机组负荷模型、灯箱负荷模型、串并联电容器模型等。但这类模拟负荷存在体积庞大、元件数量多、成本高、能量不回馈, 不易在线更改等缺点, 无法精确模拟时变的系统负荷, 同时对于动模实验也造成了很多不便。利用电力电子器件及变换电路提出的可控负荷模拟实验装置, 可有效模拟各种电流质量扰动, 是一种应用于电力系统动态模拟的相对先进的设计方案。
1 装置电路主拓扑及说明 (如图1)
可控负荷模拟实验装置主电路拓扑如图1所示。一次电路的核心部分为PWM整流模块和PWM逆变模块, 逆变模块包括高频H桥模块和低频级联H桥模块, 另外单相多绕组整流变压器、放电支路、高频连接电抗和低频连接电抗也是构成电路不可缺少的部分。
2 装置控制策略
由装置功能可知, 该装置的控制策略包括PWM整流模块控制策略, 通过一定的控制策略得到稳定的直流母线电压, 同时保证整流侧输入功率因数近似为1, 并使输入电流谐波含量较低近似为正弦波;高频模块控制, 实现各次谐波的有效模拟和不同次谐波叠加模拟;低频模块控制, 实现基波产生、电流扰动模拟和功率调节。
图2所示为单相H桥及控制策略, 其中UTri为三角载波, Uref为调制波, 为载波移相角, drv1～drv4为H桥4个绝缘栅双极性晶体管的驱动信号。(如图2图3)
以A相为例, 在单极倍频调制算法下输出电压波形对于正弦指令电流的跟踪效果情况如图3所示。给定的调制波为正弦信号发生器发生的标准正弦电流, 由载波移相原理, 载波依次移相0、π/3、2π/3产生三列三角载波, 依次跟正弦调制波进行比较, 产生驱动信号驱动IGBT, 使得输出电压产生标准的七电平, 对电压信号进行跟踪。由图4可见, 信号跟踪效果良好。
3 结语
可控负荷模拟实验装置是一种多功能可控负荷品质扰动源, 通过对控制策略的合理选择, 装置可有效模拟包括谐波、无功、有功、电流扰动、三相不平衡电流在内的各种负荷特性, 并能模拟复合特性。通过对该装置的技术研究以及与传统技术和同图2单相H桥及控制策略类技术的比较, 该装置有以下优势。
(1) 采用电力电子变流装置取代传统负载模拟装置, 具有能量回馈、模拟负荷体积小、元件数量少、成本低、易在线更改等优点。
(2) 采用多个单元级联, 通过载波移相PWM整流控制产生多电平, 提高模拟精确度。
(3) 与同类技术相比, 通过相应的控制技术, 该装置能实现多目标复合模拟, 即, 可以模拟多种单一以及复合的负载特性, 比如同时进行谐波、无功以及负序的模拟补偿。
(4) 利用逆变技术将试验能量回馈给电网, 节约能源。
摘要：本文提出了一种模块化可控负荷特性模拟实验装置的主电路拓扑, 该装置主要由PWM高频整流H桥模块、谐波H桥模块、低频级联H桥模块组成。本文主要研究装置的控制策略, 根据模块的不同功能采取不同的控制策略, 有效模拟谐波电流发生、电流波动和负荷电流不平衡, 以及功率的调节, 并能模拟各种复合扰动。
关键词：主电路,控制策略,谐波电流扰动,功率调节
参考文献
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