基于定阻抗负荷模拟的防孤岛保护测试电路的制作方法

基于定阻抗负荷模拟的防孤岛保护测试电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种测试电路，特别是一种基于定阻抗负荷模拟的防孤岛保护测试电路。
【背景技术】
[0002]随着分布式光伏电源在配电网的大量接入，发生非计划性孤岛的可能性也随之增加。如果发生非计划性孤岛，分布式光伏电源“倒送电”严重威胁电力运维人员的安全。分布式光伏电源采用逆变器接口并网，为了防止在发生非计划性孤岛，并网光伏逆变器必须配置防孤岛保护功能。目前，普遍采用基于可调RLC负载的方案对并网光伏逆变器的防孤岛保护功能进行测试验证，存在装置外形过大、需要大功率风扇进行散热、无法实现回馈节能、长时间运行调节精度下降以及难以在分布式光伏发电接入现场开展并网光伏逆变器的防孤岛保护测试工作等问题。
[0003]采用基于电力电子装置实时跟踪并网光伏逆变器输出的有功功率，精确模拟RLC定阻抗负荷的负荷特性，确保在测试过程中触发并网光伏逆变器的防孤岛保护，实现电能的回馈节能、无明显发热以及装置紧凑，具有显著优点。

【发明内容】

[0004]本实用新型为了解决采用基于可调RLC负载的方案对并网光伏逆变器的防孤岛保护功能进行测试验证，存在装置外形过大、需要大功率风扇进行散热、无法实现回馈节能、长时间运行调节精度下降以及难以在分布式光伏发电接入现场开展并网光伏逆变器的防孤岛保护测试工作的问题，提出一种基于定阻抗负荷模拟的防孤岛保护测试电路。
[0005]本实用新型采用以下技术方案实现:基于定阻抗负荷模拟的防孤岛保护测试电路，其特征在于:包括定阻抗负荷模拟单元、监控单元及测量单元；所述测量单元的第一输入端接并网光伏逆变器的输出；所述测量单元的第二输入端接所述监控单元的第一输出端；所述测量单元的第一输出端接所述定阻抗负荷模拟单元；所述定阻抗负荷模拟单元的第一输出接配电网；所述定阻抗负荷模拟单元的第二输出接监控单元第二输入端；所述旁路开关并联于定阻抗负荷模拟单元的输入端和第一输出端之间；所述监控单元的第二输出端接所述旁路开关的一输入。
[0006]进一步的，所述定阻抗负荷模拟单元为一基于IGBT的三相独立全桥式AC-DC-AC换流器，包括全桥式AC-DC整流电路及全桥式DC-AC逆变电路。
[0007]在本实用新型一实施例中，还包括一上位机接口，所述监控单元的第三输入端与所述上位机接口连接。
[0008]与现有技术相比本实用新型具有以下优点:采用AC-DC和DC-AC两级变换、三相独立、模块化结构的定阻抗负荷模拟单元精确模拟用于测试分布式并网光伏逆变器防孤岛保护的并联RLC负荷的负荷特性，实现电能回馈，无需大功率风扇进行散热，装置外形紧凑，模块化结构可快捷拼接，便于在分布式光伏发电接入现场开展并网光伏逆变器的防孤岛保护测试工作。
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型的结构示意图。
[0010]图2为定阻抗负荷模拟单元结构示意图。
[0011]图3为并联RLC负荷模型。
[0012]图4为本实用新型一实施例的测试流程图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。
[0014]参见图1，本实用新型提供一种基于定阻抗负荷模拟的防孤岛保护测试电路，该测试电路包括定阻抗负荷模拟单元、监控单元及测量单元；所述测量单元的第一输入端接并网光伏逆变器的输出；所述测量单元的第二输入端接所述监控单元的第一输出端；所述测量单元的第一输出端接所述定阻抗负荷模拟单元；所述定阻抗负荷模拟单元的第一输出接配电网；所述定阻抗负荷模拟单元的第二输出接监控单元第二输入端；所述旁路开关并联于定阻抗负荷模拟单元的输入端和第一输出端之间；所述监控单元的第二输出端接所述旁路开关的一输入。
[0015]进一步的，所述定阻抗负荷模拟单元为一基于IGBT的三相独立全桥式AC-DC-AC换流器，包括全桥式AC-DC整流电路及全桥式DC-AC逆变电路。定阻抗负荷模拟单元的结构参见图2。AC-DC整流电路用于测试并网光伏逆变器防孤岛保护的并联RLC负荷的负荷特性，并联RLC负荷模型如图3所示。所述全桥式DC-AC逆变电路将输入端吸收的有功功率以单位功率因数馈送至0.4kV配电网。
[0016]较佳的该测试电路还还包括一上位机接口，所述监控单元的第三输入端与所述上位机接口连接。
[0017]为了便于本领域技术人员对本实用新型的理解，以下简要阐述本实用新型的使用方法，该方法非本实用新型要保护的内容:
[0018]该方法包括以下步骤:步骤S1:监控单元下发指令闭合旁路开关，启动并网光伏逆变器；步骤S2:待监控单元检测到并网光伏逆变器输出的有功功率平稳后，监控单元发出测试指令；步骤S3:由监控单元计算并联RLC负荷的模拟电阻值R、电感值L、电容值C，并使得RLC消耗的无功功率等于并网光伏逆变器输出的无功功率，RLC消耗的有功功率等于被测光伏发电系统输出的有功功率，将RLC谐振电路的品质因数设为1±0.2 ;步骤S4:将步骤S3计算结果下发至定阻抗负荷模拟单元，当并网光伏逆变器输出的有功功率通过负荷模拟单元馈送配电网且流过旁路开关的基波电流小于并网光伏逆变器输出电流的5%时，监控单元发出指令断开旁路开关；步骤S5:在旁路开关被断开后，监控单元开始记录测试过程，同时将电气量信息上发至测试电路外的一上位机；步骤S6:监控单元预先设定一设定时间，在设定时间内若检测到并网光伏逆变器输出的有功功率下降至零，监控单元发出指令封锁负荷模拟单元的导流器件，由上位机保存测试结果，转至步骤S7 ;，若超过设定时间且并网光伏逆变器输出的有功功率还未下降至零，监控单元发出指令终止测试过程，调节LC，使得LC消耗的无功功率每次变化±2%，返回步骤S4 ;步骤S7:对测试结果进行分析，判断并网光伏逆变器的防孤岛保护是否满足要求。本实用新型的流程图参见图4。
[0019]进一步的，步骤S3还包括以下具体步骤:步骤S31:根据全桥式AC-DC整流电路输入端的电压的有效值E和被测试的并网光伏逆变器输出的有功功率Pp和无功功率P ,，计算模拟电阻值R:R=E2/Pp，如果无功功率P,为正，计算无功电感值IvL q= Ε2/ωΡρ，否则为Lq=0，如果无功功率Pq为负，计算无功电容值C Pp /ωΕ2，否则为Cq=O ;步骤S32:根据测试时的电压频率ω、品质因数的设定值Q、模拟电阻值R及无功电感值L,，计算模拟电感值L:L= Lq+R/ ω Q ;步骤S33:根据全桥式AC-DC整流电路输入端的电压的有效值Ε、被测试的并网光伏逆变器输出的有功功率Ρρ、品质因数的设定值Q及测试时的电压频率ω，如果Pq为正，计算模拟电容值C:C= Q /oR - Pp /ωΕ2+ Cq;步骤S34:根据计算得到的模拟电阻值R、电感值L、电容值C以及全桥式AC-DC整流电路输入端的电压e，建立并联RLC电路的等式方程:iK= e2/R，e= LdiL/dt, ic=Cde/dt ;步骤S35:离散化步骤S34中等式方程，得到iK—n+i= en2/R，iLn+1= 2 31 en/N ω L+iL—n，iCn+1= NoC (en- ej / 2 π，式中 N 为全桥式 AC-DC 整流电路输入端的电压的每个周波的采样点数；步骤S36:选取全桥式AC-DC整流电路输入端的输入电流的参考值:iMV—ref= iE_n+1+ iL_n+1+ ic—n+1;步骤S37:全桥式AC-DC整流电路的输入电流控制环节采用比例谐振和电压反馈补偿，实现对μ的精确跟踪，精确模拟并联RLC定阻抗负荷的负荷特性；步骤S38:稳定全桥式DC-AC逆变电路直流侧电压，控制回馈端的输出电流，将并网光伏逆变器输出的有功功率以单位功率因数回馈至配电网。本领域技术人员通过步骤S35、S36看出通过上一采样点的电流、电压值以及采样周期，即可推算出下一时刻的电流参考值。
[0020]以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.基于定阻抗负荷模拟的防孤岛保护测试电路，其特征在于:包括定阻抗负荷模拟单元、监控单元、旁路开关及测量单元； 所述测量单元的第一输入端接并网光伏逆变器的输出；所述测量单元的第二输入端接所述监控单元的第一输出端；所述测量单元的第一输出端接所述定阻抗负荷模拟单元；所述定阻抗负荷模拟单元的第一输出接配电网；所述定阻抗负荷模拟单元的第二输出接监控单元第二输入端； 所述旁路开关并联于定阻抗负荷模拟单元的输入端和第一输出端之间； 所述监控单元的第二输出端接所述旁路开关的一输入。
2.根据权利要求1所述的基于定阻抗负荷模拟的防孤岛保护测试电路，其特征在于:所述定阻抗负荷模拟单元为一基于IGBT的三相独立全桥式AC-DC-AC换流器，包括全桥式AC-DC整流电路及全桥式DC-AC逆变电路。
3.根据权利要求1所述的基于定阻抗负荷模拟的防孤岛保护测试电路，其特征在于:还包括一上位机接口，所述监控单元的第三输入端与所述上位机接口连接。
【专利摘要】本实用新型的目的提供一种基于定阻抗负荷模拟的防孤岛保护测试电路，该电路包括定阻抗负荷模拟单元、监控单元、测量单元；所述测量单元的输入端接并网光伏逆变器的输出端；所述测量单元的第一输出端接0.4kV配电网；旁路开关并联于定阻抗负荷模拟单元的输入端和第一输出端之间；所述监控单元的第一输入端接测量单元的第二输出；所述监控单元的第二输入端接定阻抗负荷模拟单元的输出端；所述监控单元的第三输入端接旁路开关的第二输出端。定阻抗负荷模拟单元精确模拟并联RLC负荷的负荷特性，将并网光伏逆变器输出的有功功率以单位功率因数馈送至配电网，确保在测试过程中触发的是并网光伏逆变器的防孤岛保护，无明显发热以及装置紧凑等优点。
【IPC分类】G01R31-00
【公开号】CN204613329
【申请号】CN201520308316
【发明人】范元亮, 陈彬, 郑高
【申请人】国家电网公司, 国网福建省电力有限公司, 国网福建省电力有限公司电力科学研究院
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月13日