阅读说明：本技术 一种非线性负荷仿真装置 (Nonlinear load simulation device ) 是由 刘海涛 牛健 赫嘉楠 黄鸣宇 尹亮 祁升龙 李四勤 张爽 芦翔 王放 栗磊 梁 于 2019-08-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种非线性负荷仿真装置,包括：控制单元和非线性负载仿真单元；所述控制单元通过第一接口与所述非线性负载仿真单元连接；所述非线性负载仿真单元包括：电压单元、非线性电阻单元和电流单元；所述电压单元与所述非线性电阻单元电连接；所述电流单元与所述非线性电阻单元。本发明提供的非线性负荷仿真装置可模拟各种非线性谐波负荷、冲击性负荷、恶性负荷；它的负荷曲线与电力工况可以根据试验需求预先编程设定,可根据预先设置运行时间自动加载。(The invention discloses a nonlinear load simulation device, which comprises: the device comprises a control unit and a nonlinear load simulation unit; the control unit is connected with the nonlinear load simulation unit through a first interface; the nonlinear load simulation unit includes: the device comprises a voltage unit, a nonlinear resistance unit and a current unit; the voltage unit is electrically connected with the nonlinear resistance unit; the current unit and the nonlinear resistance unit. The nonlinear load simulation device provided by the invention can simulate various nonlinear harmonic loads, impact loads and malignant loads; the load curve and the power working condition of the device can be preset by programming according to test requirements, and can be automatically loaded according to preset running time.)

一种非线性负荷仿真装置

技术领域

本发明涉及仿真，特别是指一种非线性负荷仿真装置。

背景技术

随着我国钢铁工业的发展，炼钢企业陆续开始采用大功率的中频炉炼钢。虽然这样减少了钢铁业的污染，节省能源消耗，但是由于中频电源整流和逆变设备的非线性，给电网带来了大量的谐波污染，影响电网和用电设备的安全运行。如配电网线破损明显增加，变电站设备等烧毁，继电保护设备频繁动作等。

随着电弧炉在冶金行业中的飞速应用与发展，它带来的电能质量问题也日趋严重。由于现代大型超高功率炼钢电弧炉具有容量大、功率因素低、无功负荷波动大且变动急剧、三相负荷严重不平衡等特点，电弧炉给电网的电能质量带来大量的谐波污染。

轧机电动机多采用可控硅变流供电，负荷容量较大，且其变化具有一定周期性，变化速度快、幅度大。可控硅整流电路既可作为直流电动机的直流电源，又可用于调节直流电动机的电枢电压进行调速。由于整流电路的非线性，可控硅整流电路实现无极调速的同时，也会给电网带来谐波污染。

因此，分析其谐波特性，做出合理的检测与治理，改善电能质量，具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种非线性负荷仿真装置，可以仿真和模拟不同负载、电压和功率等情况下谐波情况，对防治谐波污染有重要意义。

基于上述目的，本发明提供了一种非线性负荷仿真装置，包括：控制单元和非线性负载仿真单元；所述控制单元通过第一接口与所述非线性负载仿真单元连接；

所述非线性负载仿真单元包括：电压单元、非线性电阻单元和电流单元；所述电压单元与所述非线性电阻单元电连接；所述电流单元与所述非线性电阻单元。

作为一个更加具体的实施方式，所述电压单元包括三电平模块；所述三电平模块与所述非线性电阻单元电连接。

作为一个更加具体的实施方式，所述非线性负载包括双极型晶体管组成的双向流变器；所述双向流变器与所述非线性电阻单元电连接。

作为一个更加具体的实施方式，所述控制单元包括数字信号处理单元；所述数字信号处理单元通过所述第一接口与所述非线性负载仿真单元连接。

作为一个更加具体的实施方式，所述非线性负载仿真单元设置有备用的多个第二接口。

从上面所述可以看出，本发明提供的非线性负荷仿真装置可模拟各种非线性谐波负荷、冲击性负荷、恶性负荷；它的负荷曲线与电力工况可以根据试验需求预先编程设定，可根据预先设置运行时间自动加载。设备操作简单灵活，已广泛应用于电气实验室测试系统以及各类电力电子产品研发试验平台。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种非线性负荷仿真装置示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

本发明提供的一种非线性负荷仿真装置，包括：控制单元和非线性负载仿真单元；所述控制单元通过第一接口与所述非线性负载仿真单元连接；

所述非线性负荷仿真装置可模拟各种非线性谐波负荷、冲击负荷和恶性负荷等，它的负荷曲线与电力工况可以根据试验需求预先编程设定，可根据预先设置运行时间自动加载。

控制单元用于信号采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。

非线性负载仿真单元等同于一台高性能的电力谐波发生器，各次谐波的幅值和相位参数可分别独立预先设置，根据设定时间自动运行。

通过录波仪采集到的现场实时数据，按设备指标应进行处理后，在需满足设备许可范围条件下，可以导入到控制单元中，在实验室可以复现故障现场的电力工况。非线性负载仿真单元可满足以下模拟：

(1)可以模拟电气化铁路、炼钢厂、港口码头、电解铝厂等典型非线性负荷。

(2)可以模拟光伏、风力等新能源发电和电动汽车、节能产品等新型非线性负荷。

(3)可以模拟电机、空调、冰箱、电梯启动瞬间冲击，以测试供电系统的稳定性。

(4)有预设置功能，通过控制单元软件设定，负荷曲线可以预先编程设定。

(5)运行模式、负荷功率、运行时间可以设定后自动执行；

所述非线性负载仿真单元包括：电压单元、非线性电阻单元和电流单元；所述电压单元与所述非线性电阻单元电连接；所述电流单元与所述非线性电阻单元。

非线性电阻单元用于满足模拟三相负载或单相负载。电压单元、非线性电阻单元和电流单元相配合可满足

(1)负荷基波和谐波的电压、电流、功率可以单独配置。

(2)基波和谐波电压、电流和功率可分别设定幅值、相位、功率因数等参数。

(3)各次谐波的幅值和相位参数可分别设置，相互独立，互不影响。

(4)冲击性负荷幅值连续可调。

(5)可以实现多种运行状态的一次模拟，各种状态的持续时间、电压、电流、功率参数可以独立设置。

由此可见，本发明提供的非线性负荷仿真装置可模拟各种非线性谐波负荷、冲击性负荷、恶性负荷；它的负荷曲线与电力工况可以根据试验需求预先编程设定，可根据预先设置运行时间自动加载。设备操作简单灵活，已广泛应用于电气实验室测试系统以及各类电力电子产品研发试验平台。

作为一个更加具体的实施例，参考图1，所述非线性负载仿真单元包括：电压单元、非线性电阻单元和电流单元；所述非线性负载仿真单元与所述控制单元连接。所述电压单元包括三电平模块；所述三电平模块与所述非线性电阻单元电连接。

所述非线性负载包括双极型晶体管组成的双向流变器；所述双向流变器与所述非线性电阻单元电连接。

所述控制单元包括数字信号处理单元；所述数字信号处理单元通过所述第一接口与所述非线性负载仿真单元连接。

所述非线性负载仿真单元设置有备用的多个第二接口。第二接口可以应用扩展端口拓宽负载功率范围，也可将新型实际用电负荷方便地配置到非线性模拟装置。

第二接口可为软硬件升级扩展端口，以便日后对装置进行升级配置。当模拟装置模拟的负载不能满足需求时，应可以对装置进行升级配置，将新的模拟模块接入现有装置中去，并利用已有的控制端口、通信端口和控制软件实现对升级模块的统一控制管理。

第二接口和第二接口具体的可为RS485，CAN2.0或者LAN接口。

上述实施例的装置用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。