阅读说明：本技术 一种高压大容量svg测试电源 (High-voltage large-capacity SVG test power supply ) 是由 陆道荣 沙辰星 胡海兵 于 2019-10-12 设计创作，主要内容包括：本发明的目的是提供一种高压大容量SVG测试电源,在电网容量较小难以实现大容量无功补偿设备满载运行的情况下,本发明将为各厂家的高压装置提供良好的测试环境。实现本发明需要的设备主要包括：380V的低压交流电源、升压变压器、陪试SVG设备1、陪试SVG设备2和被试大容量SVG设备。在被试大容量SVG设备的直流侧母线电压稳定后,在陪试SVG设备2调制波注入各种类型的分量,为被试大容量SVG设备创造不同的工作条件。本发明不但可以实现大容量SVG设备的满载运行,还能够在不增加其他负载、不改变现有接线的情况下模拟多种类型的电网工况,功能全面。(The invention aims to provide a high-voltage large-capacity SVG test power supply, which can provide a good test environment for high-voltage devices of various manufacturers under the condition that the full-load operation of large-capacity reactive compensation equipment is difficult to realize due to small power grid capacity. The equipment for realizing the invention mainly comprises: 380V low-voltage alternating-current power supply, a step-up transformer, an accompanying SVG device 1, an accompanying SVG device 2 and a tested large-capacity SVG device. After the direct current side bus voltage of the tested large-capacity SVG device is stable, various types of components are injected into the modulation wave of the accompanying test SVG device 2, and different working conditions are created for the tested large-capacity SVG device. The invention not only can realize the full-load operation of the large-capacity SVG equipment, but also can simulate various power grid working conditions without increasing other loads and changing the existing wiring, and has comprehensive functions.)

一种高压大容量SVG测试电源

技术领域

本发明涉及电力电子无功补偿技术领域，尤其涉及一种高压大容量SVG测试电源。

背景技术

随着国民经济的不断发展，工农业生产生活对电能的质量和可靠性的要求越来越高，因此各种大容量无功补偿设备应运而生。生产这些设备的厂家在进行装置的功能性试验时如果需要进行400V以上的实验时不能采用市电进行，需要向有关部门备案申请，组建模拟试验场，进行模拟带电测试，但申请程序比较麻烦，而且试验场地的建设费用也比较高。

目前常见的大容量无功补偿设备的满载测试是通过与更大容量的设备进行对推，使得入网电流足够小，不超过电网容量，这对于刚刚起步的公司而言是不具备拥有更大容量的设备条件的，因此高压大容量的SVG测试电源显得尤为重要。

同步发电机、同步电动机、静电电容器等设备是系统中最为常见的无功发生源，但这些设备发出的无功会影响电网，使电网质量变差，而且容量难以调节，所以需要借助电力电子设备实现可控的无功源。而现有的无功源方案是通过高压变频电源或者矩阵变换器对电网电压进行调节，成本较高，而且对于无功补偿设备而言，满载运行仅需要进行无功交换，不会消耗太多有功，因此不需要无功源承担过多的有功功率。除此以外，传统的测试方案需要较大体积的变压器，损耗大，成本高，测试容量受到极大限制，当厂家产品的容量等级进一步提升时，传统的测试方案将不再适用，灵活性差。

发明内容

发明目的：

本发明的目的是提供一种高压大容量SVG测试电源，在电网容量较小难以实现大容量无功补偿设备满载运行的情况下，本发明将为各厂家的高压装置提供良好的测试环境。

技术方案：

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

1)升压变压器的原边与低压交流电源连接，副边与现有的小容量无功补偿设备交流侧相连，并将380V的原边电压抬升至10kV/35kV；

2)陪试SVG设备1被用作整流器，交流侧输出端与升压变压器的副边按相序连接，而直流侧向陪试SVG设备2提供稳定的直流侧母线电压；

3)陪试SVG设备2的交流侧与被试大容量SVG设备的交流侧通过输出电抗器连接；

4)首先由陪试SVG设备1将升压变压器的副边交流电压进行整流，获得稳定的直流侧母线电压，并将该电压用作陪试SVG设备1的直流侧母线电压；

5)接着将陪试SVG设备2用作逆变器，交流侧向被试大容量SVG设备提供与升压变压器副边相同的交流电压，此时被试大容量SVG设备用作整流器，将被试大容量SVG设备的直流侧母线电压抬升至额定工作的电压等级；

6)最后在被试大容量SVG设备的直流侧母线电压稳定后，将陪试SVG设备2的正序和负序电流指令进行修改，为被试大容量SVG设备创造不同的工作条件，实现满载运行、低压穿越、高压穿越、谐波补偿等功能测试；

实现上述模拟源，需要的设备主要包括：380V的低压交流电源，升压变压器、陪试SVG设备1，陪试SVG设备2以及被试大容量SVG设备。

所述升压变压器副边含有两个抽头，可以将380V的低压交流电源抬升至10kV或35kV两种电压等级，同时所述升压变压器仅承担测试设备进行测试产生的有功损耗，远远小于被试大容量SVG设备的无功容量；

所述陪试SVG设备1采用的拓扑为级联H桥拓扑，且运行容量远小于被试大容量SVG设备；

所述陪试SVG设备2采用和所述被试大容量SVG设备相同规格的产品，均采用级联H桥拓扑，且运行容量相同；

所述陪试SVG设备1、所述陪试SVG设备2和所述被试大容量SVG设备的每相功率模块数均相同，电压等级也相同；

所述陪试SVG设备1作为有源整流器，从电网中吸收有功功率调节直流侧电压，向所述陪试SVG设备2提供均衡稳定的直流侧电压；

所述陪试SVG设备2的直流侧电压由所述陪试SVG设备1控制均压，只需要向调制波中注入不同类型的分量即可实现不同类型的电网电压故障；注入谐波分量，陪试SVG设备2可以模拟谐波电压情况；向三相调制波注入不同的基频分量，陪试SVG设备2可以模拟电网电压不平衡情况；向三相调制波中注入突变的分量，陪试SVG设备2可以模拟电网电压跌落、骤升或者闪变等故障；

与现有技术相比，本发明具有以下明显的优点：

1、本发明对电网容量和升压变压器的容量要求都很小，只需要它们承担SVG设备运行所产生的极少的有功功率，约为无功容量的1％，成本低；

2、本发明仅需要厂房电压等级为380V的市电，就可以模拟10kV和35kV两种电压等级，适用性强；

3、本发明在产品容量升级时只需要在现有同系列产品中选用陪试SVG设备，而升压变压器和低压交流电源均不需要改变，灵活性高；

4、本发明不但可以实现大容量SVG设备的满载运行，还能够在不增加其他负载、不改变现有接线的情况下模拟多种类型的电网工况，功能全面；

综上所述，本发明提供了一种高压大容量SVG测试电源，拥有低成本、简单操作等优点，能够方便不具备高压大容量电网条件的厂家依然能够进行大容量无功补偿设备的满载实验和不同电网工况下的功能测试，从而实现大规模生产。

附图说明

附图1为高压大容量SVG测试电源的原理图；

附图2为陪试SVG设备和被试SVG设备统一采用的级联H桥拓扑的主电路结构；

附图3为陪试SVG设备1和陪试SVG设备2的A相直流侧连接方式，其余B、C两相的接法与此接法一致；

附图4为所述陪试SVG设备2在有源整流模式下的的控制框图；

附图5为所述陪试SVG设备1制造电网电压故障时的控制原理图；

附图6为所述高压大容量SVG测试电源输出的三相平衡电压与三相不平衡电压波形；

图中，e_si(i＝a,b,c)为以物理连接点O₁为中心点的电网电压，u_i为以物理连接点N为中心点的装置输出电压，i_i为装置电流，R_s为线路阻抗(包括装置损耗等效电阻)，QS表示刀闸，KM为交流接触器，R_ch为预充电电阻，L为交流侧滤波电感，R_dc为模块直流侧放电电阻，用u_dcij(j＝1,2,…,n)表示各个模块的直流侧电容电压，u_dci(i＝a,b,c)表示一个链节(相)的各单元直流侧电压之和，简称相直流侧电压，Cell k(k＝1,2,…,N)均是与Cell 1相同的结构；u_{dc_all}和u_{dc_ref}分别为直流侧总电压的采样值和参考值；i_d和i_q为装置电流经过PARK变换后在d轴和q轴上的分量；i_{d_ref}为电流环d轴分量参考值；PI为比例积分调节器；d_a,d_b,d_c为陪试SVG设备1的调制波；m_a,m_b,m_c为陪试SVG设备2的初始调制波；M_a,M_b,M_c为陪试SVG设备2的最终调制波。

具体实施方式

本发明提供的一种高压大容量SVG测试电源，首先通过一台升压变压器将380V的低压交流电源抬升至10kV/35kV；然后通过陪试SVG设备1承担整流器工作，将升压变压器副边的交流电整流为稳定的直流侧母线电压，该母线电压同时充当陪试SVG设备2的直流侧母线电压；接着由陪试SVG设备2充当逆变器，向被试SVG设备提供和升压变压器副边相同的电压等级，同时使被试SVG设备充当整流器，将该交流电压整流为被试SVG设备稳定的直流侧母线电压；最后在陪试SVG设备2和被试SVG设备的直流侧母线电压均稳定后，向陪试SVG设备2的三相调制波中注入不同类型的分量，使陪试SVG设备2模拟不同类型的电网工况，包括闪变、谐波电压、三相电压不平衡等。

下面将结合具体的附图对本发明作进一步说明，所述实施例是对本发明的解释而不是限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有提供创造性劳动前提下获得其他所有实施例，都属于本发明保护的范围。应当说明的是，为了便于描述，附图仅展示了与本发明相关的部分内容，而非全部内容。

本发明提供的一种高压大容量SVG测试电源的接线参见图1，升压变压器的原边接380V的低压交流电源，副边连接陪试SVG设备1的交流侧，陪试SVG设备1与陪试SVG设备2共用直流侧母线，陪试SVG设备2和被试SVG设备的交流侧按相序依次连接。

所述陪试SVG设备和被试SVG设备的拓扑结构均采用相同功率模块数的级联H桥结构，参见图2，需要注意的是，陪试SVG设备和被试SVG设备的电压等级相同，而且陪试SVG设备2和被试SVG设备的无功补偿容量也相同，从而可以满足被试SVG设备满载运行的条件；

所述陪试SVG设备2和陪试SVG设备1的A相接线参见图3，两台设备的功率模块的直流侧对应连接；

参见图4，所述陪试SVG设备1通过PARK变换将三相电网电流转换到旋转坐标系下，从而使交流量变成直流量方便控制，同时d轴电流分量负责调解电网注入所述陪试SVG设备1的有功分量，并控制直流侧电压均衡，向所述陪试SVG设备2提供稳定的直流侧电压；

参见图5，所述陪试SVG设备2向调制波中注入各种类型的分量实现不同类型的电网电压故障；

实例

一种高压大容量SVG测试电源实现的具体步骤如下：

步骤1，将本发明提供的高压大容量SVG测试电源接入市电，采用的陪试SVG设备1的容量为1MVA，采用星形级联H桥拓扑，并且每相含有12个模块；陪试SVG设备2与被试SVG设备的容量均为10MVA，采用的拓扑和现有小容量设备相同，最后将被试SVG设备按照图2接入所述高压大容量SVG测试电源中；

步骤2，设置陪试SVG设备1为整流阶段，将10kV交流电压整流为10kV直流侧母线电压，各个模块的直流侧电压达到850V，即为正常工作条件；

步骤3，陪试SVG设备2判断直流侧母线电压是否达到正常工作条件，如果满足直流侧母线电压达到10kV，各个模块电压均衡，则陪试SVG设备2进入逆变阶段，将10kV直流侧母线电压转换为10kV交流电压，否则陪试SVG设备2处于待机状态；

步骤4，被试SVG设备判断交流侧电压是否达到10kV电压，如果达到10kV交流电压，则被试SVG设备进入整流阶段，将10kV交流电压整流为10kV直流侧母线电压，否则被试SVG设备处于待机状态；

步骤5，在陪试SVG设备2和被试SVG设备的直流侧母线电压均达到10kV，并且各个模块直流侧电压均衡之后，被试SVG设备跟踪补偿由陪试SVG设备2发出的较小无功功率，从而使两台设备发出的无功功率大小相同、极性相反，否则继续等待双方满足正常工作条件；

步骤6，在陪试SVG设备2发出的较小无功功率被被试SVG设备完全补偿后，逐步抬升陪试SVG设备2发出的无功功率，直至推到满载功率；

步骤7，将陪试SVG设备2发出的无功功率降低，在陪试SVG设备2的三相调制波中注入不平衡分量，使输出电压为不平衡电压，参见图6，并由被试SVG设备继续进行无功补偿。